Hvorfor er edelgasser stabile

Det er faktisk ikke nødvendig å grave dypt inn i kvantemekanikk. Det er flere grunner til at edle gasser er stabile (som gasser ved romtemperatur).

Først og fremst er det det åpenbare fullvalensskallet. Trend i det periodiske systemet gjør det klart at ladningen til kjernen vokser fra venstre til høyre i hver periode. Den tiltrekkende kraften mot elektronene øker derfor. (Dette holder også fra topp til bunn.) Elektroner i nedre orbitaler ($ n < \ text {period} $) beskytter nå ladningen til kjernen. Dette vil være noe likt gjennom hele perioden. (Orbitalene krymper også på grunn av høyere ladning av kjernen.) I edle gasser er valensskallet fullstendig fylt, noe som gir et ganske godt skjold for neste skall. Økningen i hovedkvantetallet betyr også en betydelig økning i energinivået til neste bane. Dette gjør det lite sannsynlig at en edelgass vil akseptere et annet elektron.

På grunn av den høye ladningen i kjernen er det heller ikke lett å fjerne et elektron fra en bane. Dette er imidlertid mulig fra (i det minste) Argon og nedover. For eksempel: $ \ ce {HArF} $ er stabil i en matrise ved romtemperatur. Den har en sterk kovalent $ \ sigma $ -binding ($ \ ce {H \ bond {-} Ar +} $) og en ikke like sterk ionisk binding ($ \ ce {[HAr] + \ cdots F -} $). Krypton gjør allerede litt fancy kjemi, som er stabil ved romtemperatur. Som onkel Al har påpekt er Xenon kjent for sin reaktivitet.

Men hvorfor den plutselige endringen? Det er ganske intuitivt at den maksimale elektrontettheten for hver bane med økende hovedkvantetall også er lenger borte fra kjernen. Det gjør valensskallet veldig godt polariserbart. Også elektronene er bedre skjermet av de tidligere skallene. Imidlertid er den naturlige forekomsten av disse elementene som (homonukleære) gasser.

Men hvis du tar disse elementene i nær kontakt med hverandre, ble det funnet ut at de har en veldig liten dissosieringsenergi ($ D_e < 1 ~ \ text {meV} $). Dette skyldes spredning og van-der-Waals styrker, som er hovedinteraksjonen mellom disse elementene. Imidlertid ble det ikke observert noen bindingsmodus i $ \ ce {He2} $ (øyeblikkelig dissosiasjon).

Men det svarer fortsatt ikke, hvorfor disse elementene er stabile som gasser, som påpekt at det faktisk er attraktive krefter. Årsaken er så enkel som åpenbar: Entropi. Hvis to edle gasser ville danne et molekyl / addukt, ville bindings- / assosieringsenergien til dette molekylet måtte kompensere for tapet av entropi (To volumelementer ville bli ett, derfor ville gassen måtte utvides for å dekke rommet som var okkupert, som krever arbeidsenergi).

Forklaringen til tschoppi dekker også hvorfor det fra et MO-synspunkt ikke kunne være en obligasjon i $ \ ce {He2} $. Gå videre og still deg selv spørsmålet om dette ville være sant for $ \ ce {He3} $. Vi vet også at baneoverlapping bare er en komponent til sannheten. Det er mange andre flere. Hvis det ikke var for en så fin ting som spredning og andre svake kjemiske interaksjoner , ville vi ikke eksistert.

Kommentarer

• Flertallet av gass er gasser. " Gasser " er en form for verbet " til gass ", dvs. å avgi gass.

De er stabile fordi energien er lavere. (Ah, det universelle svaret på alle kjemiproblemer!)

La meg utdype: Hvis edelgasser ville oppstå som diatomiske elementer, skulle energien være lavere i forhold til deres monoatomiske form. Men når du kombinerer atomorbitalene til bindingspartnerne til de molekylære orbitalene (MO-LCAO), fyller du deretter inn elektronene i alle MOer, bindingen så vel som de antifondende MOene.

Fordi antibondende orbitaler er mer antibondende enn binding av orbitalbinding , økes den samlede energien til forbindelsen. Så dette er en tilstand som systemet foretrekker å unngå, og gir deg monoatomiske elementer.

Kommentarer

• På grunn av spredning i London er molekylet $ \ ce { He2} $ er litt bindende, så jeg tror dette svaret ikke er helt riktig.
• @Martin: Snakker du om intramolekylær, neste nabo-spredning i London? Kan du gi en referanse til uttalelsen din?
• Jeg fant den ved et uhell i denne fantastiske kvantekjemi-læreboka av Ira N. Levine . Imidlertid refererer han til Molecular Spectra And Molecular Structure, IV. Constants Of Diatomic Molecules, KP Huber G. Herzberg .

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

Kommentarer

• Jeg siterer nettsted du lenker til: " Helium, neon, argon, krypton, xenon, radon har fullført valens elektronskall, så de er svært stabile. " De ' er ikke like reaktive som for eksempel oksygen. Du trenger høyt trykk for å få disse forbindelsene.
• Xenondifluorid dannes fra elementene ved lavt trykk med UV-lys, J. Am. Chem. Soc., 184 (23) 4612 (1962). Xe reagerer med PtF6 som skudd, på en vakuumledning eller ved 77 kelvin i flytende SF6, doi: 10.1016 / S0010-8545 (99) 00190-3
• Det ' er absolutt sant at edelgassforbindelser er ' t helt inerte, men det ' er også sikkert sant at de er veldig inerte overfor de fleste forhold. Selv om det er informativt, uten sammenheng, er dette svaret litt misvisende.
• Pakk rørtråden med teflontape før du skrur sammen. Den tetter bedre, forhindrer galle og letter demontering. Hvis det er aluminiumsrør, eksploderer ofte den teipede skjøten. Slå opp / _ \ H_f av vannfri AlF3. All moroa ligger i fotnote.