Chimie

Gaz nobles

Gaz nobles


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Présentation du groupe

Les éléments

Les éléments du 18e groupe principal appartiennent aux gaz rares :

  • Hélium,
  • Néon,
  • Argon,
  • Krypton,
  • Xénon et
  • Radon.

Tous les éléments sont atomiques. Ce sont tous des gaz incolores, non toxiques et ininflammables. A l'état solide, à l'exception de l'hélium, ils cristallisent dans l'empilement de sphères cubique le plus proche.

Le nom du groupe

La caractéristique exceptionnelle des gaz nobles est leur inertie chimique, d'où le nom de gaz noble par analogie aux métaux nobles, qui sont également inertes.

Configuration électronique

Les gaz rares ont la configuration électronique s2p6respectivement. s2 pour l'hélium, l'enveloppe de gaz noble complètement remplie que tous les atomes recherchent. La couche de valence fermée sans électrons non appariés est responsable du fait que les gaz rares sont très inactifs.

Cohésion

Les gaz rares ont été considérés comme inertes pendant de nombreuses années car aucun composé n'était connu et, selon la théorie de l'octet, n'est pas possible non plus : les gaz rares n'ont pas d'électrons non appariés. Le fait qu'il existe des composés de gaz nobles est dû à la diminution de l'énergie d'ionisation et de promotion pour les états avec des électrons non appariés dans les gaz nobles les plus lourds.

En 1962, Rudolf Hoppe et quatre chimistes américains ont découvert en même temps les fluorures de gaz noble. Des composés de xénon avec de l'oxygène, de l'azote et du carbone pourraient également être synthétisés plus tard. Cependant, seuls les fluorures de xénon sont thermodynamiquement stables.

Propriétés physiques

A chaque période, le gaz noble a l'énergie d'ionisation la plus élevée, signe d'une configuration électronique particulièrement stable. Étant donné que les électrons de l'enveloppe la plus externe sont moins fortement liés avec l'augmentation du nombre atomique, l'énergie d'ionisation au sein du groupe diminue de l'hélium au radon.

Les points de fusion et d'ébullition bas reflètent les faibles forces d'attraction entre les atomes, celles-ci ne sont causées que par les forces de Van der Waals. La taille croissante du nuage d'électrons explique l'augmentation des forces de van der Waals par une polarisabilité plus facile et donc l'augmentation des points de fusion et d'ébullition de l'hélium au radon.L'hélium a le point de fusion le plus bas de toutes les substances connues.

Occurrence et extraction

Les gaz nobles sont dans l'air, dans les gaz naturels et dans les minéraux. La fraction volumique de gaz rares dans l'air est de 0,935%, les argondes ayant la plus grande fraction de gaz rares de 99,8%.

Tab.1
Fraction des gaz rares dans l'air
Fraction volumique [%]
hélium0,00046
néon0,00161
argon0,9327
krypton0,000108
xénon0,0000087
radon6⋅10-18

L'hélium est principalement obtenu à partir du gaz naturel. En raison de la forte proportion d'hélium, l'extraction de ces réservoirs de gaz naturel est nettement plus économique que celle de la liquéfaction de l'air. Les autres gaz rares - néon, argon, krypton et xénon - sont obtenus exclusivement à partir de l'air.


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