Đặc điểm và ví dụ về khí trơ

các khí trơ, Còn được gọi là khí hiếm hoặc cao quý, chúng là những khí không có phản ứng đáng kể. Từ 'trơ' có nghĩa là các nguyên tử của các khí này không có khả năng tạo thành một số hợp chất được xem xét và một số trong số chúng, như helium, hoàn toàn không phản ứng.

Do đó, trong một không gian bị chiếm giữ bởi các nguyên tử khí trơ, chúng sẽ phản ứng với các nguyên tử rất đặc biệt, bất kể điều kiện áp suất hay nhiệt độ mà chúng phải chịu. Trong bảng tuần hoàn, họ sáng tác nhóm VIIIA hoặc 18, được gọi là nhóm khí hiếm.

Hình ảnh phía trên tương ứng với một bóng đèn chứa đầy xenon bị kích thích bởi một dòng điện. Mỗi loại khí quý đều có thể tỏa sáng với màu sắc riêng thông qua tỷ lệ điện.

Khí trơ có thể được tìm thấy trong khí quyển, mặc dù ở các tỷ lệ khác nhau. Argon, ví dụ, có nồng độ 0,93% không khí, trong khi neon là 0,0015%. Các khí trơ khác phát ra từ mặt trời và đến trái đất, hoặc được tạo ra trong các nền tảng đá của nó, được tìm thấy dưới dạng các sản phẩm phóng xạ.

Chỉ số

• 1 Đặc điểm của khí trơ
  • 1.1 Các lớp hóa trị đầy đủ
  • 1.2 Tương tác thông qua các lực lượng của London
  • 1.3 Điểm nóng chảy và sôi rất thấp
  • 1.4 Năng lượng ion hóa
  • 1.5 liên kết mạnh
• 2 Ví dụ về khí trơ
  • 2.1 Heli
  • 2.2 neon, argon, krypton, xenon, radon
• 3 tài liệu tham khảo

Đặc điểm của khí trơ

Các khí trơ thay đổi tùy theo các bụi nguyên tử của chúng. Tuy nhiên, tất cả trình bày một loạt các đặc điểm được xác định bởi các cấu trúc điện tử của các nguyên tử của chúng.

Các lớp hóa trị hoàn chỉnh

Trải qua bất kỳ giai đoạn nào của bảng tuần hoàn từ trái sang phải, các electron đang chiếm các quỹ đạo có sẵn cho một lớp điện tử n. Sau khi điền vào các quỹ đạo s, tiếp theo là d (từ giai đoạn thứ tư) và sau đó là các quỹ đạo p.

Khối p được đặc trưng bởi có cấu hình nsnp điện tử, tạo ra số lượng tối đa tám electron, được gọi là octet hóa trị, ns²np⁶. Các yếu tố thể hiện lớp hoàn toàn đầy đủ này nằm ở cực bên phải của bảng tuần hoàn: các yếu tố của nhóm 18, của các loại khí cao quý.

Do đó, tất cả các khí trơ đều có các lớp hóa trị hoàn chỉnh với cấu hình ns²np⁶. Do đó, thay đổi số lượng n bạn nhận được từng khí trơ.

Ngoại lệ duy nhất cho tính năng này là helium, có n= 1 và do đó thiếu p quỹ đạo cho mức năng lượng đó. Do đó, cấu hình điện tử của helium là 1s² và nó không có octet hóa trị, nhưng hai electron.

Tương tác thông qua các lực lượng của London

Các nguyên tử của khí hiếm có thể được hình dung như những quả cầu bị cô lập với rất ít xu hướng phản ứng. Khi có các lớp hóa trị đầy đủ, chúng không cần chấp nhận các electron để tạo liên kết và chúng cũng có phân phối điện tử đồng nhất. Do đó, chúng không hình thành liên kết hoặc giữa chúng (không giống như oxy, HOẶC₂, O = O).

Là các nguyên tử, chúng không thể tương tác với nhau bằng lực lưỡng cực. Vì vậy, lực duy nhất có thể giữ chặt nhau trong giây lát hai nguyên tử khí trơ là lực London hoặc phân tán.

Điều này là do thực tế là, mặc dù chúng là những quả cầu có phân phối điện tử đồng nhất, các electron của chúng có thể tạo ra các lưỡng cực tức thời rất ngắn; đủ để phân cực một nguyên tử lân cận của khí trơ. Do đó, hai nguyên tử B thu hút lẫn nhau và trong một thời gian rất ngắn tạo thành cặp BB (không phải là liên kết B-B).

Điểm nóng chảy và điểm sôi rất thấp

Do kết quả của các lực yếu của London giữ các nguyên tử của chúng lại với nhau, chúng hầu như không thể tương tác để hiển thị dưới dạng các khí không màu. Để ngưng tụ trong pha lỏng, chúng đòi hỏi nhiệt độ rất thấp, để buộc các nguyên tử của chúng "chậm lại" và kéo dài hơn các tương tác BBB ···.

Điều này cũng có thể đạt được bằng cách tăng áp lực. Bằng cách này, chúng buộc các nguyên tử của chúng va chạm với tốc độ cao hơn với nhau, buộc chúng ngưng tụ thành chất lỏng với các đặc tính rất thú vị.

Nếu áp suất rất cao (cao gấp hàng chục lần so với khí quyển) và nhiệt độ rất thấp, các khí hiếm thậm chí có thể chuyển sang pha rắn. Do đó, khí trơ có thể tồn tại trong ba giai đoạn chính của vật chất (rắn-lỏng-khí). Tuy nhiên, các điều kiện cần thiết cho công nghệ nhu cầu này và phương pháp tốn nhiều công sức.

Năng lượng ion hóa

Các khí hiếm có năng lượng ion hóa rất cao; cao nhất trong tất cả các yếu tố của bảng tuần hoàn. Tại sao? Vì lý do đặc tính đầu tiên của nó: vỏ hóa trị đầy đủ.

Bằng cách có hóa trị octet ns²np⁶, loại bỏ electron khỏi quỹ đạo p và trở thành ion B⁺ cấu hình điện tử ns²np⁵, Nó đòi hỏi rất nhiều năng lượng. Rất nhiều, năng lượng ion hóa đầu tiên tôi¹ đối với các khí này, nó có giá trị vượt quá 1000 kJ / mol.

Liên kết mạnh

Không phải tất cả các khí trơ thuộc nhóm 18 của bảng tuần hoàn. Một số trong số chúng chỉ đơn giản hình thành liên kết đủ mạnh và đủ ổn định để chúng không thể phá vỡ dễ dàng. Hai phân tử tạo khung cho loại khí trơ này: nitơ, N₂, và của carbon dioxide, CO₂.

Nitơ được đặc trưng bởi có liên kết ba rất mạnh, N≡N, không thể bị phá vỡ nếu không có điều kiện năng lượng khắc nghiệt; ví dụ, những người được giải phóng bởi một chùm điện. Trong khi CO₂ có hai liên kết đôi, O = C = O và là sản phẩm của tất cả các phản ứng đốt cháy với oxy dư.

Ví dụ về khí trơ

Helio

Được chỉ định với các chữ He, nó là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ sau hydro. Hình thành khoảng một phần năm khối lượng của các ngôi sao và mặt trời.

Trên trái đất, nó có thể được tìm thấy trong các hồ chứa khí đốt tự nhiên, nằm ở Hoa Kỳ và Đông Âu..

Neon, argon, krypton, xenon, radon

Phần còn lại của các loại khí cao quý của nhóm 18 là Ne, Ar, Kr, Xe và Rn.

Trong số đó, argon là loại có nhiều nhất trong lớp vỏ trái đất (0,93% không khí chúng ta hít thở là argon), trong khi radon là loại hiếm nhất, là sản phẩm của sự phân rã phóng xạ của urani và thori. Do đó, nó được tìm thấy ở một số địa hình có các nguyên tố phóng xạ này, ngay cả khi chúng được tìm thấy ở độ sâu lớn dưới lòng đất.

Bởi vì các yếu tố này là trơ, chúng rất hữu ích để thay thế oxy và nước từ môi trường; bằng cách này, đảm bảo rằng họ không can thiệp vào một số phản ứng nhất định khi họ thay đổi các sản phẩm cuối cùng. Argon tìm thấy nhiều sử dụng cho mục đích này.

Chúng cũng được sử dụng làm nguồn sáng (đèn neon, đèn lồng xe, đèn, laser, v.v.).

Tài liệu tham khảo

1. Cynthia Shonberg (2018). Khí trơ: Định nghĩa, loại và ví dụ. Lấy từ: học.com
2. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa vô cơ. Trong các yếu tố của nhóm 18. (tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
3. Whites, Davis, Peck & Stanley. Hóa học (Tái bản lần thứ 8). Học tập CENGAGE, trang 879-881.
4. Wikipedia. (2018). Khí trơ. Lấy từ: en.wikipedia.org
5. Brian L. Smith. (1962). Khí trơ: Các nguyên tử lý tưởng cho nghiên cứu. [PDF] Lấy từ: calteches.l Library.caltech.edu
6. Giáo sư Patricia Shapley. (2011). Khí quý Đại học Illinois. Lấy từ: butane.chem.uiuc.edu
7.  Nhóm Bodner. (s.f.). Hóa học của khí hiếm. Lấy từ: chemed.chem.purdue.edu