De ce gazele nobile sunt stabile

De fapt, nu este necesar să vă adânciți mecanica cuantică. Există mai multe motive pentru care gazele nobile sunt stabile (ca gazele la temperatura camerei).

În primul rând, există învelișul de valență complet evident. Tendința din tabelul periodic arată clar că sarcina nucleului crește de la stânga la dreapta în fiecare perioadă. Prin urmare, forța de atracție către electroni crește. (Acest lucru este valabil și de sus în jos.) Electronii din orbitalii inferiori ($ n < \ text {period} $) protejează acum sarcina nucleului. Acest lucru va fi oarecum la fel pe toată perioada. (Orbitalii se micșorează și din cauza încărcării mai mari a nucleului.) În gazele nobile, învelișul de valență este complet umplut, oferind un scut destul de bun pentru următoarea înveliș. De asemenea, creșterea numărului cuantic principal înseamnă o creștere semnificativă a nivelului de energie al următorului orbital. Acest lucru face puțin probabil ca un gaz nobil să accepte un alt electron.

Datorită încărcării mari a nucleului, de asemenea, nu este ușor să îndepărtați un electron dintr-un orbital. Cu toate acestea, acest lucru este posibil de la (cel puțin) Argon în jos. De exemplu: $ \ ce {HArF} $ este stabil într-o matrice la temperatura camerei. Are o legătură covalentă puternică $ \ sigma $ ($ \ ce {H \ bond {-} Ar +} $) și o legătură ionică nu la fel de puternică ($ \ ce {[HAr] + \ cdots F -} $). Krypton face deja o chimie de lux, care este stabilă la temperatura camerei. După cum a subliniat unchiul Al, Xenonul este bine cunoscut pentru reactivitatea sa.

Dar de ce schimbarea bruscă? Este destul de intuitiv că densitatea maximă de electroni pentru fiecare orbital cu creșterea numărului cuantic principal este, de asemenea, mai departe de nucleu. Acest lucru face ca coaja de valență să fie foarte bine polarizabilă. De asemenea, electronii sunt mai bine protejați de cochilii anteriori. Cu toate acestea, apariția naturală a acestor elemente este ca gazele (homonucleare).

Cu toate acestea, dacă aduceți aceste elemente în contact strâns unul cu celălalt, s-a constatat că au o energie de disociere foarte mică ($ D_e < 1 ~ \ text {meV} $). Acest lucru se datorează dispersiei și forțelor van-der-Waals, care este interacțiunea principală dintre aceste elemente. Cu toate acestea, în $ \ ce {He2} $ nu s-a observat niciun mod de legare (disociere instantanee).

Dar asta încă nu răspunde, de ce aceste elemente sunt stabile ca gazele, așa cum sa subliniat că există de fapt forțe atractive. Motivul este la fel de simplu pe cât de evident: Entropia. Dacă doi gaze nobile ar forma o moleculă / aduct, energia de legătură / asociere a acestei molecule ar trebui să compenseze pierderea entropiei (două elemente de volum ar deveni unul, prin urmare gazul ar trebui să se extindă pentru a acoperi camera ocupată anterior, care necesită energie pentru muncă).

Explicația de la tschoppi acoperă și de ce, din punct de vedere al MO, nu ar putea exista o legătură în $ \ ce {He2} $. Mergeți mai departe și puneți-vă întrebarea dacă acest lucru ar fi adevărat pentru $ \ ce {He3} $. Știm, de asemenea, că suprapunerea orbitală este doar o componentă a adevărului. Mai sunt multe altele. Dacă nu ar fi un lucru atât de frumos, cum ar fi dispersia și alte interacțiuni chimice slabe , nu am exista.

Comentarii

• Pluralul gazului este gaze. " Gazele " este o formă a verbului " la gaz ", adică să emită gaze.

Sunt stabile deoarece energia este mai mic. (Ah, răspunsul universal la fiecare problemă chimică!)

Permiteți-mi să explic: Dacă gazele nobile ar apărea ca elemente diatomice, energia ar trebui să fie mai mică în comparație cu forma lor monoatomică. Dar atunci când combinați orbitalii atomici ai partenerilor de legătură cu orbitalii moleculari (MO-LCAO), completați apoi electronii în toate MO-urile, legătura, precum și MO-urile anti-legătură.

Deoarece orbitalii anti-legătură sunt mai anticorpi decât legarea orbitalilor de legătură , energia totală a compusului este crescută. Deci, aceasta este o stare pe care sistemul preferă să o evite, oferindu-vă elemente monoatomice.

Comentarii

• Datorită dispersiei de la Londra, molecula $ \ ce { He2} $ este ușor legat, așa că cred că acest răspuns nu este complet corect.
• @ Martin: Vorbiți despre dispersia intramoleculară, apropiată a Londrei? Ați putea face o referință la declarația dvs.?
• Am găsit-o din întâmplare în acest minunat manual de chimie cuantică de la Ira N. Levine . Cu toate acestea, el se referă la Spectre moleculare și structura moleculară, IV. Constante ale moleculelor diatomice, KP Huber G. Herzberg .

http://chemistry.about.com/od/noblegasfacts/a/Noble-Gas-Compounds.htm
Gazele nobile sunt reactive. Iată câteva exemple,

Comentarii

• Citez site-ul către care vă conectați: " Heliu, neon, argon, kripton, xenon, radon au realizat cochilii de electroni de valență, deci sunt foarte stabile. " Ei ' nu sunt la fel de reactivi ca, de exemplu, oxigenul. Aveți nevoie de presiuni ridicate pentru a obține acești compuși.
• Difluorura de xenon se formează din elementele la presiune scăzută cu lumină UV, J. Am. Chem. Soc., 184 (23) 4612 (1962). Xe reacționează cu PtF6 ca o lovitură, pe o linie de vid sau la 77 kelvin în SF6 lichid, doi: 10.1016 / S0010-8545 (99) 00190-3
• It ' este cu siguranță adevărat că compușii gazelor nobile nu sunt ' t în întregime inerte, dar ' sunt adevărat că sunt foarte inerte în majoritatea condițiilor. Deși informativ, fără context, acest răspuns este un pic înșelător.
• Înfășurați firul țevii cu bandă de teflon înainte de a înșuruba. Etanșează mai bine, previne gâdilarea și facilitează descărcarea. Dacă este o țeavă de aluminiu, îmbinarea lipită explodează adesea. Căutați / _ \ H_f de AlF3 anhidru. Toată distracția se află în notele de subsol.