Hvorfor er ædelgasser stabile

Det er faktisk ikke nødvendigt at grave dybt ned i kvantemekanik. Der er flere grunde til, at ædle gasser er stabile (som gasser ved stuetemperatur).

Først og fremmest er der den åbenlyse fulde valensskal. Trend i det periodiske system gør det klart, at kerneens ladning vokser fra venstre mod højre i hver periode. Den tiltrækkende kraft over for elektronerne øges derfor. (Dette gælder også fra top til bund.) Elektroner i lavere orbitaler ($ n < \ text {period} $) beskytter nu kernens ladning. Dette vil være noget ens i hele perioden. (Orbitalerne krymper også på grund af højere opladning af kernen.) I ædle gasser er valensskallen fuldstændigt fyldt, hvilket giver et ganske godt skjold til den næste skal. Også stigningen i det vigtigste kvantetal betyder en signifikant stigning i energiniveauet for den næste orbital. Dette gør det usandsynligt, at en ædelgas vil acceptere en anden elektron.

På grund af kernens høje ladning er det heller ikke let at fjerne en elektron fra en orbitale. Dette er dog muligt fra (i det mindste) Argon og nedad. For eksempel: $ \ ce {HArF} $ er stabil i en matrix ved stuetemperatur. Den har en stærk kovalent $ \ sigma $ -binding ($ \ ce {H \ bond {-} Ar +} $) og en ikke lige så stærk ionbinding ($ \ ce {[HAr] + \ cdots F -} $). Krypton gør allerede noget fancy kemi, der er stabil ved stuetemperatur. Som onkel Al har påpeget, er Xenon kendt for sin reaktivitet.

Men hvorfor den pludselige ændring? Det er ret intuitivt, at den maksimale elektrontæthed for hver orbital med stigende kvantetal også er længere væk fra kernen. Det gør valensskallen meget godt polariserbar. Elektronerne er også bedre afskærmet af de tidligere skaller. Imidlertid er den naturlige forekomst af disse elementer som (homonukleære) gasser.

Men hvis du bringer disse elementer i tæt kontakt med hinanden, blev det fundet ud af, at de har en meget lille dissociationsenergi ($ D_e < 1 ~ \ text {meV} $). Dette skyldes spredning og van-der-Waals styrker, som er den vigtigste interaktion mellem disse elementer. Imidlertid blev der ikke observeret nogen bindingstilstand i $ \ ce {He2} $ (øjeblikkelig dissociation).

Men det svarer stadig ikke, hvorfor disse elementer er stabile som gasser, som påpeget, at der faktisk er attraktive kræfter. Årsagen er så enkel som indlysende: Entropi. Hvis to ædle gasser ville danne et molekyle / addukt, ville bindings- / associeringsenergien i dette molekyle skulle kompensere for tabet af entropi (To volumenelementer ville blive et, derfor ville gassen skulle ekspandere for at dække det tidligere besatte rum hvilket kræver arbejdsenergi).

Tschoppis forklaring dækker også, hvorfor der fra et MO-synspunkt ikke kunne være en obligation i $ \ ce {He2} $. Gå videre og spørg dig selv spørgsmålet, om dette ville være tilfældet for $ \ ce {He3} $. Vi ved også, at orbital overlapning kun er en komponent til sandheden. Der er mange andre flere. Hvis det ikke var for en så god ting som dispersion og andre svage kemiske interaktioner , ville vi ikke eksistere.

Kommentarer

• Flertallet af gas er gasser. " Gasser " er en form for verbet " til gas ", dvs. at udsende gas.

De er stabile, fordi energien er lavere. (Ah, det universelle svar på ethvert kemiproblem!)

Lad mig uddybe: Hvis ædelgasser ville forekomme som diatomiske elementer, skulle energien være lavere sammenlignet med deres monoatomiske form. Men når du kombinerer bindingspartnernes atomorbitaler med de molekylære orbitaler (MO-LCAO), udfylder du derefter elektronerne i alle MOer, bindingen såvel som de anti-bindende MOer. >

Fordi antistofbindende orbitaler er mere antibindende end binding af orbitalbinding , hæves forbindelsens samlede energi. Så dette er en tilstand, som systemet foretrækker at undgå, hvilket giver dig monoatomiske elementer.

Kommentarer

• På grund af spredning i London molekylet $ \ ce { He2} $ er let bonding, så jeg mener, at dette svar ikke er helt korrekt.
• @Martin: Taler du om intramolekylær, næste nabo-spredning i London? Kunne du give en henvisning til din erklæring?
• Jeg fandt det ved et uheld i denne vidunderlige kvantekemiske lærebog af Ira N. Levine . Imidlertid henviser han til Molecular Spectra And Molecular Structure, IV. Konstanter af diatomiske molekyler, KP Huber G. Herzberg .

http://chemistry.about.com/od/noblegasfacts/a/Noble-Gas-Compounds.htm
Adelige gasser er reaktive. Følgende er nogle eksempler,

Kommentarer

• Jeg citerer websted, du linker til: " Helium, neon, argon, krypton, xenon, radon har gennemført valenselektronskaller, så de er meget stabile. " De ' er ikke så reaktive som f.eks. ilt. Du har brug for høje tryk for at få disse forbindelser.
• Xenondifluorid dannes fra elementerne ved lavt tryk med UV-lys, J. Am. Chem. Soc., 184 (23) 4612 (1962). Xe reagerer med PtF6 som et skud, på en vakuumledning eller ved 77 kelvin i væske SF6, doi: 10.1016 / S0010-8545 (99) 00190-3
• Det ' er bestemt rigtigt, at ædelgasforbindelser er ' t helt inerte, men det ' er også helt sikkert sandt, at de er meget inaktive over for de fleste forhold. Selvom det er informativt, er dette svar lidt vildledende uden kontekst.
• Sæt rørtråden med teflontape, inden du skruer sammen. Det forsegler bedre, forhindrer galdning og letter demontering. Hvis det er aluminiumsrør, eksploderer den tapede samling ofte. Slå op på / _ \ H_f af vandfri AlF3. Alt det sjove er i fodnoterne.