GAS INERTI: CARATTERISTICHE ED ESEMPI - CHIMICA - 2025

I gas inerti , detti anche gas rari o nobili, sono quelli che non hanno reattività apprezzabile. La parola "inerte" significa che gli atomi di questi gas non sono in grado di formare un numero considerevole di composti e alcuni di essi, come l'elio, non reagiscono affatto.

Pertanto, in uno spazio occupato da atomi di gas inerti, questi reagiranno con atomi molto specifici, indipendentemente dalle condizioni di pressione o temperatura a cui sono sottoposti. Nella tavola periodica compongono il gruppo VIIIA o 18, chiamato gruppo dei gas nobili.

Fonte: da immagini ad alta risoluzione di elementi chimici (http://images-of-elements.com/xenon.php), tramite Wikimedia Commons

L'immagine in alto corrisponde a una lampadina riempita di xeno eccitata da una corrente elettrica. Ciascuno dei gas nobili è in grado di brillare con i propri colori per l'incidenza dell'elettricità.

I gas inerti possono essere trovati nell'atmosfera, sebbene in proporzioni diverse. L'argon, ad esempio, ha una concentrazione dello 0,93% di aria, mentre il neon è dello 0,0015%. Altri gas inerti emanano dal sole e raggiungono la terra, oppure si generano nelle sue fondamenta rocciose, trovandosi come prodotti radioattivi.

Caratteristiche del gas inerte

I gas inerti variano a seconda delle loro celle atomiche. Tuttavia, tutti hanno una serie di caratteristiche definite dalle strutture elettroniche dei loro atomi.

Livelli completi di Valencia

Muovendosi attraverso un qualsiasi periodo della tavola periodica da sinistra a destra, gli elettroni occupano gli orbitali disponibili per un guscio elettronico n. Una volta che gli orbitali s sono stati riempiti, seguiti dalla d (dal quarto periodo) e poi dagli orbitali p.

Il blocco p è caratterizzato dall'avere una configurazione elettronica nsnp, dando luogo ad un numero massimo di otto elettroni, detto ottetto di valenza, ns ² np ⁶ . Gli elementi che presentano questo strato completamente riempito si trovano all'estrema destra della tavola periodica: gli elementi del gruppo 18, quello dei gas nobili.

Pertanto, tutti i gas inerti hanno gusci di valenza completi con configurazione ns ² np ⁶ . Si ottiene così variando il numero di n ciascuno dei gas inerti.

L'unica eccezione a questa caratteristica è l'elio, il cui n = 1 e quindi privo di orbitali p per quel livello di energia. Pertanto, la configurazione elettronica dell'elio è 1s ² e non ha un ottetto di valenza, ma due elettroni.

Interagiscono dalle forze di Londra

Gli atomi di gas nobili possono essere visualizzati come sfere isolate con pochissima tendenza a reagire. Avendo riempito i loro gusci di valenza, non hanno bisogno di accettare elettroni per formare legami e hanno anche una distribuzione elettronica omogenea. Pertanto, non formano legami o tra di loro (a differenza dell'ossigeno, O ₂ , O = O).

Essendo atomi, non possono interagire tra loro tramite forze dipolo-dipolo. Quindi l'unica forza che può momentaneamente tenere insieme due atomi di gas inerte sono le forze di Londra o di dispersione.

Questo perché, pur essendo sfere con distribuzione elettronica omogenea, i loro elettroni possono originare dipoli istantanei molto brevi; abbastanza per polarizzare un atomo di gas inerte vicino. Pertanto, due atomi di B si attraggono l'un l'altro e per un brevissimo periodo formano una coppia BB (non un legame BB).

Punti di fusione e di ebollizione molto bassi

Come risultato delle deboli forze di Londra che tengono insieme i loro atomi, riescono a malapena a interagire per presentarsi come gas incolori. Per condensare in una fase liquida, richiedono temperature molto basse, costringendo così i loro atomi a "rallentare" e le interazioni BBB ··· durano più a lungo.

Ciò può essere ottenuto anche aumentando la pressione. In questo modo, costringe i suoi atomi a scontrarsi tra loro a velocità più elevate, costringendoli a condensarsi in liquidi con proprietà molto interessanti.

Se la pressione è molto alta (decine di volte superiore a quella atmosferica) e la temperatura è molto bassa, i gas nobili possono passare anche alla fase solida. Pertanto, possono esistere gas inerti nelle tre fasi principali della materia (solido-liquido-gas). Tuttavia, le condizioni necessarie per questo richiedono tecnologie e metodi laboriosi.

Energie di ionizzazione

I gas nobili hanno energie di ionizzazione molto elevate; il più alto di tutti gli elementi nella tavola periodica. Perché? Per la ragione della sua prima caratteristica: uno strato di valenza completo.

Avendo l'ottetto di valenza ns ² np ⁶ , rimuovere un elettrone da un orbitale p e diventare uno ione B ⁺ di configurazione elettronica ns ² np ⁵ , richiede molta energia. Tant'è che la prima energia di ionizzazione I ¹ per questi gas ha un valore che supera i 1000 kJ / mol.

Collegamenti forti

Non tutti i gas inerti appartengono al gruppo 18 della tavola periodica. Alcuni di loro formano semplicemente legami abbastanza forti e stabili da non poter essere facilmente spezzati. Due molecole inquadrano questo tipo di gas inerte: quella dell'azoto, N ₂ , e quella dell'anidride carbonica, CO ₂ .

L'azoto è caratterizzato dall'avere un triplo legame molto forte, N≡N, che non può essere rotto senza condizioni di estrema energia; ad esempio, quelli innescati da un fulmine. Mentre la CO ₂ ha due doppi legami, O = C = O, ed è il prodotto di tutte le reazioni di combustione con ossigeno in eccesso.

Esempi di gas inerti

Elio

Designato con le lettere He, è l'elemento più abbondante nell'universo dopo l'idrogeno. Forma circa un quinto della massa delle stelle e del sole.

Sulla Terra, può essere trovato nei serbatoi di gas naturale, situati negli Stati Uniti e nell'Europa orientale.

Neon, argon, krypton, xeno, radon

Il resto dei gas nobili nel gruppo 18 sono Ne, Ar, Kr, Xe e Rn.

Di tutti, l'argon è il più abbondante nella crosta terrestre (lo 0,93% dell'aria che respiriamo è argon), mentre il radon è di gran lunga il più scarso, un prodotto del decadimento radioattivo dell'uranio e del torio. Pertanto, si trova in vari terreni con questi elementi radioattivi, anche se si trovano in profondità nel sottosuolo.

Poiché questi elementi sono inerti, sono molto utili per spostare ossigeno e acqua dall'ambiente; per garantire che non intervengano in determinate reazioni dove alterano i prodotti finali. L'argon trova molto utilizzo per questo scopo.

Sono anche usati come sorgenti luminose (luci al neon, lanterne per veicoli, lampade, laser, ecc.).

Riferimenti

1. Cynthia Shonberg. (2018). Gas inerte: definizione, tipi ed esempi. Estratto da: study.com
2. Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. Negli elementi del gruppo 18. (quarta edizione). Mc Graw Hill.
3. Whitten, Davis, Peck e Stanley. Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Learning, p. 879-881.
4. Wikipedia. (2018). Gas inerte. Estratto da: en.wikipedia.org
5. Brian L. Smith. (1962). Gas inerti: atomi ideali per la ricerca. . Tratto da: calteches.library.caltech.edu
6. Professoressa Patricia Shapley. (2011). Gas nobili. Università dell'Illinois. Recupero da: butane.chem.uiuc.edu
7. Il gruppo Bodner. (Sf). La chimica dei gas rari. Estratto da: chemed.chem.purdue.edu