Varför är ädelgaser stabila

Det är faktiskt inte nödvändigt att gräva djupt i kvantmekanik. Det finns flera anledningar till att ädla gaser är stabila (som gaser vid rumstemperatur).

Först och främst finns det det uppenbara skalet med full valens. Trend i det periodiska systemet gör det klart att kärnans laddning växer från vänster till höger under varje period. Den attraktiva kraften mot elektronerna ökar därför. (Detta håller också uppifrån och ned.) Elektroner i nedre orbitaler ($ n < \ text {period} $) skyddar nu kärnans laddning. Detta kommer att vara detsamma under hela perioden. (Orbitalerna krymper också på grund av högre laddning av kärnan.) I ädla gaser är valensskalet helt fyllt, vilket ger en ganska bra sköld för nästa skal. Ökningen av huvudkvantantalet betyder också en signifikant ökning av energinivån för nästa omlopp. Detta gör det osannolikt att en ädelgas accepterar en annan elektron.

På grund av kärnans höga laddning är det inte heller lätt att ta bort en elektron från en orbital. Detta är dock möjligt från (åtminstone) Argon och nedåt. Till exempel: $ \ ce {HArF} $ är stabil i en matris vid rumstemperatur. Den har en stark kovalent $ \ sigma $ bond ($ \ ce {H \ bond {-} Ar +} $) och en inte lika stark jonbindning ($ \ ce {[HAr] + \ cdots F -} $). Krypton gör redan lite fin kemi, som är stabil vid rumstemperatur. Som farbror Al har påpekat är Xenon välkänt för sin reaktivitet.

Men varför den plötsliga förändringen? Det är ganska intuitivt att den maximala elektrontätheten för varje orbital med ökande huvudkvantantal också är längre bort från kärnan. Det gör valensskalet mycket väl polariserbart. Elektronerna är också bättre skyddade av de tidigare skalen. Den naturliga förekomsten av dessa element är emellertid som (homonukleära) gaser.

Men om du tar dessa element i nära kontakt med varandra upptäcktes att de har en mycket liten dissociationsenergi ($ D_e < 1 ~ \ text {meV} $). Detta beror på spridning och van-der-Waals styrkor, vilket är den viktigaste interaktionen mellan dessa element. Men i $ \ ce {He2} $ observerades inget bindningsläge (omedelbar dissociation).

Men det svarar fortfarande inte, varför dessa element är stabila som gaser, vilket påpekas att det faktiskt finns attraktiva krafter. Anledningen är så enkel som uppenbar: Entropi. Om två ädla gaser skulle bilda en molekyl / addukt, skulle bindningen / associeringsenergin för denna molekyl behöva kompensera för förlusten av entropi (Två volymelement skulle bli en, varför gasen skulle behöva expandera för att täcka det rum som tidigare var upptaget, vilket kräver arbetsenergi).

Tschoppis förklaring täcker också varför ur en MO-synvinkel inte kan finnas en obligation i $ \ ce {He2} $. Fortsätt och fråga dig själv frågan om detta skulle vara sant för $ \ ce {He3} $. Vi vet också att orbitalöverlappning bara är en del av sanningen. Det finns många andra fler. Om det inte var för en så trevlig sak som dispersion och andra svaga kemiska interaktioner skulle vi inte existera.

Kommentarer

• Mångfalden av gas är gaser. " Gaser " är en form av verbet " till gas ", dvs. att avge gas.

De är stabila eftersom energin är lägre. (Ah, det universella svaret på alla kemiproblem!)

Låt mig utarbeta: Om ädelgaser skulle förekomma som diatomiska element, borde energin vara lägre jämfört med deras monoatomiska form. Men när du kombinerar atompartiklarna hos bindningspartnerna med molekylära orbitaler (MO-LCAO), fyller du sedan in elektronerna i alla MO, bindningen såväl som de antikondenserande MO.

Eftersom antibondande orbitaler är mer antibondande än bindande orbitalbindningar , höjs föreningens totala energi. Så detta är ett tillstånd som systemet föredrar att undvika, vilket ger dig monoatomiska element.

Kommentarer

• På grund av Londons spridning är molekylen $ \ ce { He2} $ är lite bindande, så jag tror att det här svaret inte är helt korrekt.
• @ Martin: Pratar du om intramolekylär, nästa grann London-spridning? Kan du hänvisa till ditt uttalande?
• Jag hittade det av en slump i denna underbara kvantkemilexbok av Ira N. Levine . Men han hänvisar till Molecular Spectra And Molecular Structure, IV. Konstanter av diatomiska molekyler, KP Huber G. Herzberg .

http://chemistry.about.com/od/noblegasfacts/a/Noble-Gas-Compounds.htm
Ädelgaser är reaktiva. Nedan följer några exempel,

Kommentarer

• Jag citerar webbplats du länkar till: " Helium, neon, argon, krypton, xenon, radon har slutfört valenselektronskal, så de är mycket stabila. " De ' är inte lika reaktiva som exempelvis syre. Du behöver höga tryck för att få dessa föreningar.
• Xenondifluorid bildas från elementen vid lågt tryck med UV-ljus, J. Am. Chem. Soc., 184 (23) 4612 (1962). Xe reagerar med PtF6 som skott, på en vakuumledning eller vid 77 kelvin i flytande SF6, doi: 10.1016 / S0010-8545 (99) 00190-3
• Det ' är verkligen sant att ädelgasföreningar är ' t helt inerta, men det ' är också säkert sant att de är mycket inerta mot de flesta förhållanden. Medan det är informativt är detta svar lite vilseledande utan sammanhang.
• Vik in rörtråden med teflontape innan du skruvar ihop dem. Den tätar bättre, förhindrar gallning och underlättar demontering. Om det är aluminiumrör exploderar ofta den tejpade fogen. Slå upp / _ \ H_f för vattenfri AlF3. Allt det roliga finns i fotnoterna.