INERTNÍ PLYNY: VLASTNOSTI A PŘÍKLADY - CHEMIE

Tyto inertní plyny, označované také jako vzácné nebo vzácné plyny, jsou ty, které nemají znatelný reaktivitu. Slovo „inertní“ znamená, že atomy těchto plynů nejsou schopny tvořit značné množství sloučenin a některé z nich, například helium, vůbec nereagují.

V prostoru obsazeném atomy inertního plynu tedy budou reagovat s velmi specifickými atomy, bez ohledu na tlakové nebo teplotní podmínky, kterým jsou vystaveny. V periodické tabulce tvoří skupinu VIIIA nebo 18, nazývanou skupina vzácných plynů.

Zdroj: Snímky chemických prvků Hi-Res (http://images-of-elements.com/xenon.php), přes Wikimedia Commons

Horní obrázek odpovídá žárovce naplněné xenonem buzeným elektrickým proudem. Každý z ušlechtilých plynů je díky své elektřině schopen zářit vlastní energií.

Inertní plyny se nacházejí v atmosféře, i když v různých poměrech. Například argon má koncentraci 0,93% vzduchu, zatímco neon je 0,0015%. Ostatní inertní plyny vycházející ze slunce a dosahují na Zemi, nebo jsou vytvářeny v jeho skalnatých základech, se nacházejí jako radioaktivní produkty.

Vlastnosti inertního plynu

Inertní plyny se liší v závislosti na jejich atomových buňkách. Všechny však mají řadu charakteristik definovaných elektronickými strukturami jejich atomů.

Plné vrstvy ve Valencii

Elektrony se pohybují v jakémkoli období periodické tabulky zleva doprava a obsazují orbitaly dostupné pro elektronický obal n. Jakmile jsou orbitaly naplněny, následuje d (od čtvrté periody) a poté orbitaly.

P blok se vyznačuje tím, že má elektronovou konfiguraci nsnp, což vede k maximální počet osmi elektronů, zvané valenční oktet, nS ² np ⁶. Prvky, které představují tuto zcela vyplněnou vrstvu, jsou umístěny na krajní pravici periodické tabulky: prvky skupiny 18, prvky vzácných plynů.

Proto všechny inertní plyny mají kompletní valenční náboje s konfigurací ns ² np ⁶. Takto je dosaženo změny počtu n každého z inertních plynů.

Jedinou výjimkou z této charakteristiky je helium, jehož n = 1, a proto postrádá p orbitaly pro tuto úroveň energie. Elektronová konfigurace helia je tedy 1 s ² a nemá jeden valenční oktet, ale dva elektrony.

Interagují se silami Londýna

Atomy vzácného plynu lze vizualizovat jako izolované koule s velmi malou tendencí reagovat. Plněním valenčních nábojů nemusí přijímat elektrony, aby vytvářely svazky, a také mají homogenní elektronickou distribuci. Proto netvoří vazby ani mezi sebou (na rozdíl od kyslíku, O ₂, O = O).

Protože jsou atomy, nemohou vzájemně interagovat prostřednictvím dipól-dipólových sil. Takže jedinou silou, která může na okamžik držet dva atomy inertního plynu pohromadě, jsou Londýn nebo rozptylové síly.

Je tomu tak proto, že i když jsou sféry s homogenní elektronickou distribucí, jejich elektrony mohou vznikat velmi krátkými okamžitými dipóly; dost polarizovat sousední atom inertního plynu. Dva atomy B se tak navzájem přitahují a na velmi krátkou dobu tvoří pár BB (ne BB vazbu).

Velmi nízké teploty tání a varu

V důsledku slabých londýnských sil, které drží jejich atomy pohromadě, mohou stěží interagovat a ukázat se jako bezbarvé plyny. Kondenzaci do kapalné fáze vyžadují velmi nízké teploty, což nutí jejich atomy, aby „zpomalily“ a interakce BBB ··· trvají déle.

Toho lze také dosáhnout zvýšením tlaku. Tímto způsobem nutí své atomy, aby se navzájem střetávaly při vyšších rychlostech, což je nutí kondenzovat do kapalin s velmi zajímavými vlastnostmi.

Pokud je tlak velmi vysoký (desítkykrát vyšší než atmosférický) a teplota je velmi nízká, mohou vzácné plyny dokonce projít do pevné fáze. Inertní plyny tedy mohou existovat ve třech hlavních fázích hmoty (pevná látka-kapalina-plyn). Podmínky nutné pro tuto náročnou technologii a metody však vyžadují.

Ionizační energie

Ušlechtilé plyny mají velmi vysoké ionizační energie; nejvyšší ze všech prvků v periodické tabulce. Proč? Z důvodu svého prvního rysu: plná valenční vrstva.

Mít valenční oktet ns ² np ⁶, odstranění elektronu z orbitálu a stát se B ⁺ iontem elektronové konfigurace ns ² np ⁵, vyžaduje hodně energie. Tolik, že první ionizační energie ¹¹ pro tyto plyny má hodnotu, která přesahuje 1000 kJ / mol.

Silné odkazy

Ne všechny inertní plyny patří do skupiny 18 periodické tabulky. Některé z nich jednoduše vytvářejí dostatečně silné a stabilní svazky, které nelze snadno rozbít. Dvě molekuly rám tohoto typu inertního plynu: u dusíku, N ₂, a to oxidu uhličitého, CO ₂.

Dusík se vyznačuje velmi silnou trojitou vazbou, N≡N, kterou nelze rozbít bez podmínek extrémní energie; například ty spouštěné bleskem. Zatímco CO ₂ má dvě dvojné vazby, O = C = O, a je produktem všech reakcí spalování s přebytkem kyslíku.

Příklady inertních plynů

Hélium

Je označen písmeny He a po vodíku je nejhojnějším prvkem ve vesmíru. Tvoří asi jednu pětinu hmoty hvězd a slunce.

Na Zemi se nachází v nádržích na zemní plyn ve Spojených státech a východní Evropě.

Neon, argon, krypton, xenon, radon

Zbytek vzácných plynů ve skupině 18 jsou Ne, Ar, Kr, Xe a Rn.

Ze všech je argon nejhojnější v zemské kůře (0,93% vzduchu, který dýcháme, je argon), zatímco radon je zdaleka nejvíce vzácný, produkt radioaktivního rozpadu uranu a thoria. Proto se vyskytuje v různých terénech s těmito radioaktivními prvky, i když se nacházejí hluboko pod zemí.

Protože tyto prvky jsou inertní, jsou velmi užitečné pro vytlačování kyslíku a vody z prostředí; aby bylo zaručeno, že nezasahují do určitých reakcí, pokud mění konečné výrobky. Argon najde pro tento účel hodně využití.

Používají se také jako zdroje světla (neonová světla, lucerny vozidel, lampy, lasery atd.).

Reference

Cynthia Shonberg. (2018). Inertní plyn: Definice, typy a příklady. Obnoveno z: study.com
Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. V prvcích skupiny 18. (čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
Whitten, Davis, Peck a Stanley. Chemie. (8. ed.). CENGAGE Learning, s. 879-881.
Wikipedia. (2018). Inertní plyn. Obnoveno z: en.wikipedia.org
Brian L. Smith. (1962). Inertní plyny: ideální atomy pro výzkum.. Převzato z: calteches.library.caltech.edu
Profesorka Patricia Shapleyová. (2011). Vzácné plyny. University of Illinois. Obnoveno z: butane.chem.uiuc.edu
Skupina Bodnerů. (sf). Chemie vzácných plynů. Obnoveno z: chemed.chem.purdue.edu

INERTNÍ PLYNY: VLASTNOSTI A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025