Apa gas mulia terberat?

Gas mulia membentuk golongan 18 dari unsur-unsur tabel periodik (sebelumnya golongan VIII-A). Unsur-unsur ini dicirikan dengan memiliki konfigurasi elektron yang terisi kulit dengan tingkat energi terakhir yang orbital sypnya terisi penuh. Konfigurasi elektron ini sangat stabil, oleh karena itu unsur-unsur ini tidak perlu membentuk ikatan kimia untuk berbagi elektron agar lebih stabil. Faktanya, sebagian besar reaksi kimia yang dialami unsur-unsur lain dalam tabel periodik mengelilingi diri mereka dengan 8 elektron yang sama dengan yang mengelilingi gas mulia. Ini dikenal sebagai aturan oktet.

Fakta bahwa mereka sangat stabil, unsur-unsur golongan 18 juga sangat lembam dan tidak bergabung dengan hampir semua unsur lainnya. Selain itu, unsur-unsur ini bahkan tidak memiliki kecenderungan untuk berikatan satu sama lain, dan satu-satunya interaksi yang terjadi antara dua atom adalah gaya dispersi London yang lemah. Karena alasan ini, unsur-unsur ini memiliki titik didih yang sangat rendah dan umumnya berbentuk gas pada kondisi suhu dan tekanan normal. Kedua karakteristik fisikokimia tersebut telah menjadikan unsur-unsur ini nama gas mulia.

Singkatnya, apa yang membuat gas mulia menjadi gas mulia adalah bahwa mereka berada dalam keadaan gas dan secara kimiawi tidak aktif. Ini adalah poin penting saat menentukan gas mulia mana yang lebih berat.

Apa artinya menjadi gas mulia terberat?

Pertama mari kita definisikan apa yang kita maksud dengan “gas mulia terberat”. Kualifikasi ini sebenarnya dapat memiliki salah satu dari dua interpretasi: di satu sisi, ini dapat merujuk pada unsur gas dengan berat atom tertinggi. Di sisi lain, kita bisa merujuk pada gas yang lebih padat.

Meskipun kerapatan sebanding dengan massa molar gas dan massa molar gas meningkat seiring menurunnya golongan pada tabel periodik, jawaban atas pertanyaan gas mana yang lebih berat tidak semudah menggulir daftar ke bawah. item terakhir dalam grup.

Faktanya, ada dua kandidat untuk gas mulia terberat, dan tidak ada elemen terakhir dalam grup tersebut.

Oganese bukanlah gas mulia terberat.

Seperti yang kami sebutkan beberapa saat yang lalu, bertentangan dengan intuisi awal, gas mulia terberat bukanlah anggota terakhir dari golongan tersebut, yaitu oganeson, simbol kimia Og. Ini karena beberapa alasan. Sebagai permulaan, oganeson adalah unsur transaktinida sintetik, artinya unsur ini tidak ada di alam, tetapi disintesis dalam akselerator partikel melalui fusi nuklir.

Masalah dengan oganeson, dan alasan utama kami tidak dapat memberikannya gelar gas mulia terberat, adalah umurnya yang sangat singkat; kurang dari 1ms. Selain itu, elemen sintetis diproduksi dalam jumlah yang sangat kecil. Karena kedua alasan tersebut, hampir tidak mungkin untuk mengumpulkan cukup banyak atom oganeson dalam waktu yang cukup lama untuk mengukur sifat fisikokimianya. Akibatnya, tidak ada yang diketahui secara pasti tentang keadaan fisik unsur ini pada suhu dan tekanan normal.

Bahkan, diperkirakan jika bertahan cukup lama, unsur ini akan menjadi padat pada suhu kamar. Ini dengan sendirinya mendiskualifikasinya sebagai “gas mulia” terberat, meskipun merupakan unsur terberat yang diketahui manusia.

Di sisi lain, banyak perhitungan teoretis juga telah dilakukan pada struktur elektronik yang akan dimiliki elemen ini dan hasilnya benar-benar tidak terduga. Dihipotesiskan bahwa muatan nuklir yang besar akan mempercepat elektron mendekati kecepatan cahaya, menyebabkan mereka berperilaku sangat berbeda dari unsur-unsur lain yang diketahui. Konsekuensi paling jelas dari ini adalah bahwa kita bahkan tidak benar-benar tahu apakah itu akan memiliki karakteristik lembam yang sama dengan anggota grup lainnya.

Dalam kondisi tertentu, xenon bisa mengambil trofi

Karena gas, terutama gas mulia, berperilaku seperti gas ideal pada kondisi suhu dan tekanan normal, hubungan antara densitas dan massa molar gas dapat dengan mudah diperoleh. Hubungan ini diberikan oleh:

di mana ρ adalah densitas gas dalam g/L, P adalah tekanan dalam atmosfer, T adalah suhu absolut, R adalah tetapan gas ideal, dan MM adalah massa molar gas. Seperti yang Anda lihat, kerapatan berbanding lurus dengan massa molar. Jika kita menganggap bahwa semua gas mulia berbentuk unsur monoatomik, unsur terpadat seharusnya adalah radon.

Namun, dalam kondisi tertentu yang sangat khusus (menerapkan pelepasan listrik pada jet supersonik xenon gas), dimungkinkan untuk mengubah xenon menjadi dimer terionisasi atau menjadi ion molekul diatomik dengan rumus Xe ₂ ⁺ . Gas baru ini akan memiliki massa molar 263 g/mol, yang lebih besar dari massa molar radon, yaitu 222 g/mol. Memiliki massa molar yang lebih tinggi, bentuk gas Xe ini akan lebih padat daripada gas radon, sehingga mencuri mahkota.

Namun, ini akan sangat spekulatif, karena kondisi dimer yang terbentuk sulit dipertahankan, sehingga spesies molekul bertahan untuk waktu yang sangat singkat.

Gas mulia terberat adalah radon (Rn)

Mengingat argumen di atas, kami menyimpulkan bahwa gas mulia terberat adalah radon. Unsur ini adalah gas inert, tidak berwarna dan tidak berbau yang juga bersifat radioaktif.

Dari semua unsur dalam golongan 18, radon memiliki berat atom tertinggi (222 u) dan, selain pengecualian Xe ₂ yang dapat diperdebatkan , juga merupakan gas mulia terpadat, dengan kerapatan 9,074 g/L pada suhu 25°C dan tekanan 1 atm.

Referensi

Dubé, P. (1991, 1 Desember). Pendinginan supersonik excimer gas langka yang tereksitasi dalam pelepasan dc . Grup Penerbit Optik. https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-16-23-1887

Jerabek, P. (2018, 31 Januari). Fungsi Lokalisasi Elektron dan Nukleon Oganesson: Mendekati Batas Thomas-Fermi . Surat Tinjauan Fisik 120, 053001. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.053001

Lomaev, MI, Tarasenko, V., & Schitz, D. (2006, Juni). Excilamp dimer xenon berdaya tinggi . Surat Fisika Teknis 32(6):495–497. https://www.researchgate.net/publication/243533559_A_high-power_xenon_dimer_excilamp

Institut Standar dan Teknologi Nasional. (2021). Peredupan Xenon . NIST. https://webbook.nist.gov/cgi/inchi/InChI%3D1S/Xe2/c1-2

Oganessian, YT, & Rykaczewski, KP (2015). Tempat berpijak di pulau stabilitas. Fisika Hari Ini 68, 8, 32. https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.2880