¿Por qué los gases nobles son estables

En realidad, no es necesario profundizar en mecánica cuántica. Hay varias razones por las que los gases nobles son estables (como gases a temperatura ambiente).

En primer lugar, está la obvia capa de valencia completa. La tendencia en la tabla periódica deja claro que la carga del núcleo crece de izquierda a derecha en cada período. Por tanto, la fuerza de atracción hacia los electrones aumenta. (Esto también se aplica de arriba a abajo.) Los electrones en los orbitales inferiores ($ n < \ text {period} $) ahora protegen la carga del núcleo. Esto será algo parecido a lo largo del período. (Los orbitales también se encogen debido a la mayor carga del núcleo.) En los gases nobles, la capa de valencia está completamente llena, proporcionando un buen escudo para la próxima capa. Además, el aumento del número cuántico principal significa un aumento significativo en el nivel de energía del siguiente orbital. Esto hace que sea poco probable que un gas noble acepte otro electrón.

Debido a la alta carga del núcleo, tampoco es fácil eliminar un electrón de un orbital. Sin embargo, esto es posible desde (al menos) argón hacia abajo. Por ejemplo: $ \ ce {HArF} $ es estable en una matriz a temperatura ambiente. Tiene un enlace $ \ sigma $ covalente fuerte ($ \ ce {H \ enlace {-} Ar +} $) y un enlace iónico no tan fuerte ($ \ ce {[HAr] + \ cdots F -} $). Krypton ya tiene una química elegante, que es estable a temperatura ambiente. Como ha señalado el tío Al, el xenón es bien conocido por su reactividad.

Pero, ¿por qué el cambio repentino? Es bastante intuitivo, que la densidad máxima de electrones para cada orbital con un número cuántico principal creciente también está más lejos del núcleo. Eso hace que la capa de valencia sea muy polarizable. Además, los electrones están mejor protegidos por las capas anteriores. Sin embargo, la ocurrencia natural de estos elementos son gases (homonucleares).

Sin embargo, si pones estos elementos en contacto cercano entre sí, se descubrió que tienen una energía de disociación muy pequeña ($ D_e < 1 ~ \ text {meV} $). Esto se debe a la dispersión y las Fuerzas de van-der-Waals, que es la principal interacción entre estos elementos. Sin embargo, en $ \ ce {He2} $ no se observó ningún modo de unión (disociación instantánea).

Pero eso aún no responde, por qué esos elementos son estables como gases, como se señaló que de hecho existen fuerzas atractivas. La razón es tan simple como obvia: Entropía. Si dos gases nobles formaran una molécula / aducto, la energía de enlace / asociación de esta molécula tendría que compensar la pérdida de entropía (dos elementos de volumen se convertirían en uno, por lo que el gas tendría que expandirse para cubrir la habitación previamente ocupada, que requiere energía de trabajo).

La explicación de tschoppi también cubre, por qué desde un punto de vista de MO no podría haber un vínculo en $ \ ce {He2} $. Continúe y pregúntese si esto sería cierto para $ \ ce {He3} $. También sabemos que la superposición orbital es solo un componente de la verdad. Hay muchos más. Si no fuera por algo tan agradable como la dispersión y otras interacciones químicas débiles , no existiríamos.

Comentarios

• El plural de gas es gases. » Gases » es una forma del verbo » para gas «, es decir, para emitir gas.

Son estables porque la energía es bajo. (¡Ah, la respuesta universal a todos los problemas químicos!)

Permítanme desarrollar: si los gases nobles se presentaran como elementos diatómicos, la energía debería ser menor en comparación con su forma monoatómica. Pero cuando combinas los orbitales atómicos de los socios de enlace con los orbitales moleculares (MO-LCAO), luego completas los electrones en todos MO, el enlace y los OM antienlazantes.

Debido a que los orbitales antienlazantes son más antienlazantes que los orbitales enlazantes que enlazan , la energía total del compuesto aumenta. Así que este es un estado que el sistema prefiere evitar, dándote elementos monoatómicos.

Comentarios

• Debido a la dispersión de London, la molécula $ \ ce { He2} $ se está uniendo ligeramente, así que creo que esta respuesta no es del todo correcta.
• @Martin: ¿Estás hablando de la dispersión intramolecular de Londres vecino? ¿Podría dar una referencia a su declaración?
• Lo encontré por accidente en este maravilloso libro de texto de química cuántica de Ira N. Levine . Sin embargo, se refiere a Espectros moleculares y estructura molecular, IV. Constantes de moléculas diatómicas, KP Huber G. Herzberg .

http://chemistry.about.com/od/noblegasfacts/a/Noble-Gas-Compounds.htm
Los gases nobles son reactivos. A continuación se muestran algunos ejemplos,

Comentarios

• Cito el sitio web al que enlaza: » El helio, neón, argón, criptón, xenón y radón tienen capas completas de electrones de valencia, por lo que son muy estables. » Ellos ‘ no son tan reactivos como, digamos, el oxígeno. Se necesitan altas presiones para obtener estos compuestos.
• El difluoruro de xenón se forma a partir de los elementos a baja presión con luz ultravioleta, J. Am. Chem. Soc., 184 (23) 4612 (1962). Xe reacciona con PtF6 como un disparo, en una línea de vacío oa 77 kelvin en SF6 líquido, doi: 10.1016 / S0010-8545 (99) 00190-3
• Es ‘ es ciertamente cierto que los compuestos de gases nobles no son ‘ t completamente inertes, pero ‘ también cierto que son muy inertes a la mayoría de las condiciones. Si bien es informativo, sin contexto, esta respuesta es un poco engañosa.
• Envuelva la rosca de la tubería con cinta de teflón antes de atornillar. Sella mejor, evita la irritación y facilita el desmontaje. Si se trata de un tubo de aluminio, la junta con cinta a menudo explota. Busque el / _ \ H_f de AlF3 anhidro. Toda la diversión está en las notas al pie.