Proč jsou vzácné plyny stabilní

Ve skutečnosti není nutné hloubat do kvantová mechanika. Existuje několik důvodů, proč jsou ušlechtilé plyny stabilní (jako plyny při pokojové teplotě).

Nejdříve ze všeho je zřejmá plná valenční schránka. Trend v periodické tabulce jasně ukazuje, že náboj jádra roste v každém období zleva doprava. Přitažlivá síla směrem k elektronům se proto zvyšuje. (Platí to také shora dolů.) Elektrony na nižších orbitálech ($ n < \ text {period} $) nyní chrání náboj jádra. Po celé období to bude poněkud stejné. (Orbitaly se také zmenšují kvůli vyššímu náboji jádra.) V ušlechtilých plynech je valenční skořápka zcela naplněna, což poskytuje docela dobrý štít pro další skořápku. Také zvýšení hlavního kvantového čísla znamená významné zvýšení energetické úrovně příští orbity. Díky tomu je nepravděpodobné, že vzácný plyn přijme další elektron.

Vzhledem k vysokému náboji jádra není také snadné odstranit elektron z orbitálu. To je však možné od (alespoň) Argonu dolů. Například: $ \ ce {HArF} $ je stabilní v matici při pokojové teplotě. Má silnou kovalentní vazbu $ \ sigma $ ($ \ ce {H \ bond {-} Ar +} $) a ne tak silnou iontovou vazbu ($ \ ce {[HAr] + \ cdots F -} $). Krypton již dělá nějakou fantazijní chemii, která je stabilní při pokojové teplotě. Jak zdůraznil strýček Al, je xenon dobře známý svou reaktivitou.

Ale proč ta náhlá změna? Je docela intuitivní, že maximální hustota elektronů pro každý orbitál se zvyšujícím se hlavním kvantovým číslem je také dále od jádra. Díky tomu je valenční obal velmi dobře polarizovatelný. Také elektrony jsou lépe chráněny předchozími skořápkami. Přirozený výskyt těchto prvků jsou však jako (homonukleární) plyny.

Pokud však tyto prvky přivedete do těsného vzájemného kontaktu, bylo zjištěno, že mají velmi malou disociační energii ($ D_e < 1 ~ \ text {meV} $). To je způsobeno rozptylem a van-der-Waalsovými silami, což je hlavní interakce mezi těmito prvky. V $ \ ce {He2} $ však nebyl pozorován žádný režim vazby (okamžitá disociace).

Ale to stále neodpovídá, proč jsou tyto prvky stabilní jako plyny, jak bylo zdůrazněno, že ve skutečnosti existují atraktivní síly. Důvod je jednoduchý a zřejmý: entropie. Pokud by dva ušlechtilé plyny tvořily molekulu / adukt, vazebná / asociační energie této molekuly by musela kompenzovat ztrátu entropie (dva objemové prvky by se staly jedním, proto by plyn musel expandovat, aby pokryl dříve obsazenou místnost, což vyžaduje pracovní energii).

Vysvětlení tschoppi také pokrývá, proč z pohledu MO nemohla existovat vazba v $ \ ce {He2} $. Jděte do toho a položte si otázku, zda by to platilo pro $ \ ce {He3} $. Víme také, že orbitální překrytí je pouze jednou složkou pravdy. Existuje mnoho dalších. Pokud by to nebylo pro takovou pěknou věc, jako je disperze a jiné slabé chemické interakce , neexistovali bychom.

Komentáře

• Množstvím plynu jsou plyny. " Gasses " je forma slovesa " plynu ", tj. emitovat plyn.

Jsou stabilní, protože energie je nižší. (Ah, univerzální odpověď na každý chemický problém!)

Dovolte mi podrobně vysvětlit: Pokud by se vzácné plyny vyskytovaly jako diatomické prvky, měla by být energie ve srovnání s jejich monoatomovou formou nižší. Ale když zkombinujete atomové orbitaly vazebných partnerů s molekulárními orbitaly (MO-LCAO), vyplníte elektrony do všech MO, vazebných i protivazebných MO.

Protože antibonding orbitals jsou více antibonding než bonding orbitals bonding , zvyšuje se celková energie sloučeniny. Jedná se tedy o stav, kterému se systém raději vyhýbá a poskytuje vám monoatomové prvky.

Komentáře

• Kvůli londýnské disperzi se molekula $ \ ce { He2} $ se mírně lepí, takže věřím, že tato odpověď není zcela správná.
• @Martin: Mluvíte o intramolekulární disperzi v Londýně u sousedů? Můžete uvést odkaz na své tvrzení?
• Našel jsem ho náhodou v této úžasné učebnici kvantové chemie od Ira N. Levine . Mluví však o Molekulární spektra a molekulární struktura, IV. Constants Of Diatomic Molecules, KP Huber G. Herzberg .

http://chemistry.about.com/od/noblegasfacts/a/Noble-Gas-Compounds.htm
Vzácné plyny jsou reaktivní. Následuje několik příkladů,

Komentáře

• Cituji web, na který odkazujete: " Helium, neon, argon, krypton, xenon, radon dokončily valenční elektronové skořápky, takže jsou vysoce stabilní. " Jsou ' tak reaktivní jako například kyslík. K získání těchto sloučenin potřebujete vysoký tlak.
• Xenon difluorid se tvoří z prvků za nízkého tlaku pomocí UV světla, J. Am. Chem. Soc., 184 (23) 4612 (1962). Xe reaguje s PtF6 jako výstřel, na vakuovém potrubí nebo při 77 kelvinech v kapalném SF6, doi: 10.1016 / S0010-8545 (99) 00190-3
• It ' určitě platí, že sloučeniny vzácných plynů nejsou ' zcela zcela inertní, ale ' to také určitě Je pravda, že jsou velmi inertní vůči většině podmínek. Přestože je tato informace informativní, bez kontextu, je trochu zavádějící.
• Před zašroubováním zabalte trubkový závit teflonovou páskou. Lepší utěsnění, zabraňuje oděru a usnadňuje sesedání. Pokud se jedná o hliníkovou trubku, lepený spoj často exploduje. Vyhledejte / _ \ H_f bezvodého AlF3. Celá zábava je v poznámkách pod čarou.