Nemrég feltettem a “Miért nemesgázok stabilak” kérdést azzal a várakozással, hogy a “ők teljes vegyértékrétegei vannak, és nem tudnék ilyet gondolni.
Szeretném hallani ennek a stabilitásnak a teljes leírását, szilárd háttérrel rendelkezem a kvantummechanikában, ezért szükség esetén nyugodtan beszéljen hullámfüggvényekről vagy hasonlókról.
Megjegyzések
- Hasonlóak, nem feltétlenül dupe chemistry.stackexchange.com/questions/1281/…
Válasz
Valójában nem szükséges mélyen belemélyedni kvantummechanika. Számos oka van annak, hogy a nemesgázak stabilak (szobahőmérsékleten).
Először is nyilvánvaló a teljes vegyértékű héj. A periódusos rendszer trendje egyértelművé teszi, hogy a mag töltése minden periódusban balról jobbra növekszik. Az elektronok felé vonzó erő ezért növekszik. (Ez fentről lefelé is érvényes.) Az alsó pályákon lévő elektronok ($ n < \ text {period} $) most védik a mag töltését. Ez az időszak egészében némileg megegyezik. (A pályák a mag nagyobb töltése miatt is zsugorodnak.) A nemesgázokban a vegyértékhéj teljesen meg van töltve, ami elég jó pajzsot biztosít a következő héj számára. A fő kvantumszám növekedése a következő pálya energiaszintjének jelentős növekedését is jelenti. Ez valószínűtlenné teszi, hogy egy nemesgáz elfogadjon egy másik elektront.
A mag nagy töltöttsége miatt az elektront sem könnyű eltávolítani egy pályáról. Ez azonban lehetséges (legalább) az argontól lefelé. Például: $ \ ce {HArF} $ stabil egy mátrixban szobahőmérsékleten. Erős kovalens $ \ sigma $ kötéssel rendelkezik ($ \ ce {H \ bond {-} Ar +} $) és nem annyira erős ionos kötéssel ($ \ ce {[HAr] + \ cdots F -} $). A Krypton már készít némi fantáziát, amely szobahőmérsékleten stabil. Ahogy Al bácsi rámutatott, a Xenon jól ismert reakcióképességéről.
De miért a hirtelen változás? Meglehetősen intuitív, hogy a növekvő fő kvantumszámú pályák maximális elektronsűrűsége szintén távolabb van a magtól. Ez a vegyértékhéjat nagyon jól polarizálhatóvá teszi. Az elektronokat jobban védik az előző héjak. Ezen elemek természetes előfordulása azonban (homonukleáris) gáz.
Ha azonban ezeket az elemeket szorosan érintkeztetjük egymással, kiderült, hogy nagyon kicsi a disszociációs energiájuk ($ D_e < 1 ~ \ text {meV} $). Ez a diszperziónak és a van-der-Waals-erőknek köszönhető, amelyek a fő kölcsönhatás ezen elemek között. A $ \ ce {He2} $ alkalmazásban azonban nem figyeltek meg kötési módot (azonnali disszociáció).
De ez még mindig nem válaszol arra, hogy ezek az elemek miért stabilak gázként, amint arra rámutattak, hogy vannak vonzó erők. Az ok olyan egyszerű, mint nyilvánvaló: Entrópia. Ha két nemesgáz képezne egy molekulát / adduktot, akkor ennek a molekulának a kötési / asszociációs energiájának kompenzálnia kellene az entrópia elvesztését (Két térfogatelem eggyé válik, ezért a gáznak ki kell terjeszkednie, hogy lefedje a korábban elfoglalt helyiséget, ami munkaenergiát igényel).
A tschoppi magyarázata kitér arra is, hogy MO szempontból miért nem lehet kötés a $ \ ce {He2} $ értékben. Tedd fel magadnak a kérdést, hogy ez igaz-e a $ \ ce {He3} $ értékre. Azt is tudjuk, hogy az orbitális átfedés csak az egyik összetevője az igazságnak. Van még sok más. Ha nem lenne olyan szép dolog, mint a diszperzió és más gyenge kémiai kölcsönhatások , nem léteznénk.
Megjegyzések
- A gáz többes száma gáz. A " gázok e0e1b5bf80 “>
, azaz gázt bocsát ki.
Válasz
Stabilak, mert az energia alacsonyabb. (Ah, az egyetemes válasz minden kémiai problémára!)
Hadd részletezzem: Ha nemesgázok diatomikus elemként fordulnának elő, akkor az energiának alacsonyabbnak kell lennie, mint monoatomikus formájuk. De amikor összekapcsolja a kötődő partnerek atompályáit a molekuláris pályákkal (MO-LCAO), akkor kitölti az elektronokat minden MO-kba, a kötést és az ellenálló MO-kat is.
Mivel az antigondáló orbiták inkább antagonizálóak, mint kötőpályák kötődnek , a vegyület teljes energiája megnő. Tehát ez egy olyan állapot, amelyet a rendszer inkább elkerül, és monoatomikus elemeket ad.
Megjegyzések
- A londoni diszperzió miatt a $ \ ce {molekula He2} $ enyhén kötődik, ezért úgy gondolom, hogy ez a válasz nem teljesen helyes.
- @Martin: Az intramolekuláris, a szomszédos londoni diszperzióról beszél? Tudna utalni az állítására?
- Véletlenül találtam rá ebben a csodálatos kvantumkémiai tankönyvben, amelyet Ira N. Levine készített. Ugyanakkor utal a Molecular Spectra And Molecular Structure, IV. Diatomiás molekulák konstansai, KP Huber G. Herzberg .
Válasz
http://chemistry.about.com/od/noblegasfacts/a/Noble-Gas-Compounds.htm
A nemesgázok reaktívak. Néhány példa:
Megjegyzések
- Idézem a Az Ön által linkelt webhely: " A hélium, a neon, az argon, a kripton, a xenon, a radon a valencia elektronhéjakkal rendelkezik, így nagyon stabilak. " Ezek ' nem annyira reaktívak, mint mondjuk az oxigén. Ezeknek a vegyületeknek a megszerzéséhez nagy nyomásra van szükség.
- A xenon-difluorid az elemekből kis nyomáson, UV-fénnyel képződik, J. Am. Chem. Soc., 184 (23) 4612 (1962). Xe úgy reagál PtF6-tal, mint egy lövés, vákuumvezetéken vagy 77 kelvinnél folyékony SF6-ban, doi: 10.1016 / S0010-8545 (99) 00190-3
- It ' s bizonyosan igaz, hogy a nemesgáz-vegyületek nem ' t teljesen inertek, de ' igaz, hogy nagyon inertek a legtöbb feltételhez. Bár informatív, kontextus nélkül ez a válasz kissé félrevezető.
- Csavarja be a cső menetét teflonszalaggal, mielőtt összecsavarozná. Jobban lezár, megakadályozza az epekedést és megkönnyíti a leszerelést. Ha alumíniumcsőről van szó, a ragasztott csatlakozás gyakran felrobban. Keresse meg a vízmentes AlF3 / _ \ H_f értékét. Minden móka a lábjegyzetekben rejlik.