Perché i gas nobili sono stabili

In realtà non è necessario approfondire meccanica quantistica. Ci sono diversi motivi per cui i gas nobili sono stabili (come i gas a temperatura ambiente).

Prima di tutto, cè lovvio guscio di valenza pieno. Landamento nella tavola periodica rende chiaro che la carica del nucleo cresce da sinistra a destra in ogni periodo. La forza attrattiva verso gli elettroni quindi aumenta. (Questo vale anche dallalto verso il basso.) Gli elettroni negli orbitali inferiori ($ n < \ text {period} $) ora proteggono la carica del nucleo. Sarà un po lo stesso per tutto il periodo. (Gli orbitali si restringono anche a causa della maggiore carica del nucleo.) Nei gas nobili il guscio di valenza è completamente riempito, fornendo un discreto scudo per il guscio successivo. Anche laumento del numero quantico principale significa un aumento significativo del livello di energia del prossimo orbitale. Ciò rende improbabile che un gas nobile accetti un altro elettrone.

A causa dellelevata carica del nucleo, non è nemmeno facile rimuovere un elettrone da un orbitale. Tuttavia, questo è possibile da (almeno) Argon in giù. Ad esempio: $ \ ce {HArF} $ è stabile in una matrice a temperatura ambiente. Ha un forte legame covalente $ \ sigma $ ($ \ ce {H \ bond {-} Ar +} $) e un legame ionico non altrettanto forte ($ \ ce {[HAr] + \ cdots F -} $). Krypton fa già un po di chimica elaborata, che è stabile a temperatura ambiente. Come ha sottolineato lo zio Al, Xenon è ben noto per la sua reattività.

Ma perché questo cambiamento improvviso? È abbastanza intuitivo che la densità elettronica massima per ciascun orbitale con laumento del numero quantico principale sia anche più lontana dal nucleo. Ciò rende il guscio di valenza molto ben polarizzabile. Anche gli elettroni sono meglio schermati dai gusci precedenti. Tuttavia, la presenza naturale di questi elementi sono come gas (omonucleari).

Tuttavia, se si mettono questi elementi a stretto contatto tra loro si è scoperto che hanno unenergia di dissociazione molto piccola ($ D_e < 1 ~ \ text {meV} $). Ciò è dovuto alla dispersione e alle forze di van-der-Waals, che è linterazione principale tra questi elementi. Tuttavia, in $ \ ce {He2} $ non è stata osservata alcuna modalità di legame (dissociazione istantanea).

Ma questo ancora non risponde, perché quegli elementi sono stabili come gas, come sottolineato che ci sono in effetti forze attrattive. Il motivo è tanto semplice quanto ovvio: entropia. Se due gas nobili formassero una molecola / addotto, lenergia di legame / associazione di questa molecola dovrebbe compensare la perdita di entropia (due elementi del volume diventerebbero uno, quindi il gas dovrebbe espandersi per coprire la stanza precedentemente occupata, che richiede energia di lavoro).

La spiegazione di tschoppi copre anche il motivo per cui da un punto di vista MO non potrebbe esserci un legame in $ \ ce {He2} $. Vai avanti e chiediti se questo sarebbe vero per $ \ ce {He3} $. Sappiamo anche che la sovrapposizione orbitale è solo una delle componenti della verità. Ce ne sono molti altri. Se non fosse per una cosa così carina come la dispersione e altre interazioni chimiche deboli non esisteremmo.

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• Il plurale di gas è gas. " Gas " è una forma del verbo " gas ", cioè per emettere gas.

Sono stabili perché lenergia è più basso. (Ah, la risposta universale a ogni problema di chimica!)

Lasciatemi elaborare: se i gas nobili si presentassero come elementi biatomici, lenergia dovrebbe essere inferiore rispetto alla loro forma monoatomica. Ma quando si combinano gli orbitali atomici dei partner di legame con gli orbitali molecolari (MO-LCAO), si inseriscono gli elettroni in tutti MO, il legame e anche gli MO antilegame.

Poiché gli orbitali antilegame sono più antilegame rispetto al legame orbitali bonding , lenergia complessiva del composto viene aumentata. Quindi questo è uno stato che il sistema preferisce evitare, dandoti elementi monoatomici.

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• A causa della dispersione di Londra, la molecola $ \ ce { He2} $ è leggermente legato, quindi credo che questa risposta non sia completamente corretta.
• @Martin: Stai parlando della dispersione intramolecolare del prossimo vicino di Londra? Puoi fare un riferimento alla tua dichiarazione?
• Lho trovata per caso in questo meraviglioso libro di testo di chimica quantistica di Ira N. Levine . Tuttavia si riferisce a Molecular Spectra And Molecular Structure, IV. Costanti delle molecole biatomiche, KP Huber G. Herzberg .

http://chemistry.about.com/od/noblegasfacts/a/Noble-Gas-Compounds.htm
I gas nobili sono reattivi. Di seguito sono riportati alcuni esempi,

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• Cito sito web a cui ti colleghi: " Elio, neon, argon, krypton, xenon, radon hanno completato i gusci elettronici di valenza, quindi sono altamente stabili. " ' non sono reattivi come, ad esempio, lossigeno. Hai bisogno di alte pressioni per ottenere questi composti.
• Il difluoruro di xeno si forma dagli elementi a bassa pressione con luce UV, J. Am. Chem. Soc., 184 (23) 4612 (1962). Xe reagisce con PtF6 come un colpo, su una linea del vuoto oa 77 kelvin in SF6 liquido, doi: 10.1016 / S0010-8545 (99) 00190-3
• It ' è certamente vero che i composti di gas nobili non sono ' t completamente inerti, ma ' è anche certamente vero che sono molto inerti alla maggior parte delle condizioni. Sebbene informativa, senza contesto questa risposta è un po fuorviante.
• Avvolgere la filettatura del tubo con nastro di teflon prima di avvitarla. Sigilla meglio, previene lusura e facilita lo smontaggio. Se è un tubo di alluminio, il giunto fissato spesso esplode. Cerca il / _ \ H_f di AlF3 anidro. Tutto il divertimento è nelle note a piè di pagina.