Pourquoi les gaz rares sont-ils stables

En fait, il nest pas nécessaire dapprofondir mécanique quantique. Il y a plusieurs raisons pour lesquelles les gaz nobles sont stables (comme les gaz à température ambiante).

Tout dabord, il y a la coquille de valence complète évidente. La tendance du tableau périodique indique clairement que la charge du noyau croît de gauche à droite à chaque période. La force dattraction vers les électrons augmente donc. (Cela vaut aussi de haut en bas.) Les électrons des orbitales inférieures ($ n < \ text {period} $) protègent désormais la charge du noyau. Ce sera un peu la même chose tout au long de la période. (Les orbitales rétrécissent également en raison de la charge plus élevée du noyau.) Dans les gaz nobles, la coquille de valence est complètement remplie, fournissant un assez bon bouclier pour la prochaine coquille. Laugmentation du nombre quantique principal signifie également une augmentation significative du niveau dénergie de la prochaine orbitale. Il est donc peu probable quun gaz rare accepte un autre électron.

En raison de la charge élevée du noyau, il nest pas non plus facile de retirer un électron dune orbitale. Cependant, cela est possible à partir (au moins) dargon vers le bas. Par exemple: $ \ ce {HArF} $ est stable dans une matrice à température ambiante. Il a une liaison $ \ sigma $ covalente forte ($ \ ce {H \ bond {-} Ar +} $) et une liaison ionique pas tout à fait aussi forte ($ \ ce {[HAr] + \ cdots F -} $). Krypton fait déjà une chimie sophistiquée, qui est stable à température ambiante. Comme loncle Al la souligné, le xénon est bien connu pour sa réactivité.

Mais pourquoi ce changement soudain? Il est assez intuitif que la densité électronique maximale pour chaque orbitale avec un nombre quantique principal croissant soit également plus éloignée du noyau. Cela rend la coquille de valence très bien polarisable. De plus, les électrons sont mieux protégés par les coquilles précédentes. Cependant, loccurrence naturelle de ces éléments est comme des gaz (homonucléaires).

Cependant, si vous mettez ces éléments en contact étroit les uns avec les autres, il a été découvert quils ont une très petite énergie de dissociation ($ D_e < 1 ~ \ text {meV} $). Cela est dû à la dispersion et aux forces de van-der-Waals, qui est la principale interaction entre ces éléments. Cependant, dans $ \ ce {He2} $ aucun mode de liaison na été observé (dissociation instantanée).

Mais cela ne répond toujours pas, pourquoi ces éléments sont stables en tant que gaz, comme souligné quil existe en fait forces attractives. La raison est aussi simple quévidente: lentropie. Si deux gaz nobles formaient une molécule / adduit, lénergie de liaison / association de cette molécule devrait compenser la perte dentropie (deux éléments de volume deviendraient un, donc le gaz devrait se dilater pour couvrir la pièce précédemment occupée, qui nécessite de lénergie de travail).

Lexplication de tschoppi couvre également, pourquoi dun point de vue MO il ne pouvait pas y avoir de lien dans $ \ ce {He2} $. Allez-y et posez-vous la question si cela serait vrai pour $ \ ce {He3} $. Nous savons également que le chevauchement orbital nest quune composante de la vérité. Il y en a beaucoup dautres. Sil ny avait pas une chose aussi intéressante comme la dispersion et dautres interactions chimiques faibles , nous nexisterions pas.

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• Le pluriel de gaz est gaz.  » Gaz  » est une forme du verbe  » gaz « , cest à dire pour émettre du gaz.

Ils sont stables car lénergie est plus bas. (Ah, la réponse universelle à chaque problème de chimie!)

Permettez-moi délaborer: si les gaz rares se produisaient sous forme déléments diatomiques, lénergie devrait être inférieure par rapport à leur forme monoatomique. Mais lorsque vous combinez les orbitales atomiques des partenaires de liaison aux orbitales moléculaires (MO-LCAO), vous remplissez ensuite les électrons dans tous MO, la liaison ainsi que les MO anti-adhérents.

Parce que les orbitales anti-adhérentes sont plus anti-adhérentes que les orbitales de liaison liant , lénergie globale du composé est augmentée. Cest donc un état que le système préfère éviter, vous donnant des éléments monoatomiques.

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• En raison de la dispersion de Londres, la molécule $ \ ce { He2} $ est légèrement liant, donc je pense que cette réponse nest pas complètement correcte.
• @Martin: Parlez-vous de la dispersion intramoléculaire, voisine de Londres? Pourriez-vous donner une référence à votre déclaration?
• Je lai trouvée par accident dans ce merveilleux manuel de chimie quantique par Ira N. Levine . Cependant, il fait référence à Spectre moléculaire et structure moléculaire, IV. Constantes de molécules diatomiques, KP Huber G. Herzberg .

http://chemistry.about.com/od/noblegasfacts/a/Noble-Gas-Compounds.htm
Les gaz nobles sont réactifs. Voici quelques exemples,

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• Je cite le site Web auquel vous accédez:  » Lhélium, le néon, largon, le krypton, le xénon et le radon ont des coques délectrons de valence terminées, ils sont donc très stables.  » Ils ‘ ne sont pas aussi réactifs que, par exemple, loxygène. Vous avez besoin de pressions élevées pour obtenir ces composés.
• Le difluorure de xénon se forme à partir des éléments à basse pression avec la lumière UV, J. Am. Chem. Soc., 184 (23) 4612 (1962). Xe réagit avec PtF6 comme un tir, sur une ligne de vide ou à 77 kelvin dans du SF6 liquide, doi: 10.1016 / S0010-8545 (99) 00190-3
• It ‘ est certainement vrai que les composés de gaz rares ne sont pas ‘ t entièrement inertes, mais ils ‘ sont aussi certainement vrai quils sont très inertes à la plupart des conditions. Bien quinformative, sans contexte, cette réponse est un peu trompeuse.
• Enroulez le filetage du tuyau avec du ruban Téflon avant de le visser. Il scelle mieux, empêche le grippage et facilite le démontage. Sil sagit dun tuyau en aluminium, le joint scellé explose souvent. Recherchez le / _ \ H_f dAlF3 anhydre. Tout le plaisir est dans les notes de bas de page.