Tabla de Contenidos
Soy gazlar, periyodik tablonun elementlerinin 18. grubunu oluşturur (eski adıyla grup VIII-A). Bu elemanlar, son enerji seviyesinin syp orbitallerinin tamamen dolu olduğu, kabukla dolu bir elektronik konfigürasyona sahip olmaları ile karakterize edilir. Bu elektronik konfigürasyon özellikle kararlıdır, bu nedenle bu elementlerin daha fazla kararlılık arayan elektronları paylaşmak için kimyasal bağlar oluşturma ihtiyacı yoktur. Aslında, periyodik tablonun diğer elementlerinin maruz kaldığı kimyasal reaksiyonların çoğu, kendilerini soy gazları çevreleyen aynı 8 elektronla çevreler. Bu sekizli kuralı olarak bilinir.
18. grup elementleri çok kararlı oldukları için son derece inerttirler ve hemen hemen hiçbir diğer elementle birleşmezler. Dahası, bu elementlerin birbirleriyle bağ yapma eğilimi bile yoktur ve iki atom arasında meydana gelen tek etkileşimler zayıf London dispersiyon kuvvetleridir. Bu nedenle, bu elementler çok düşük kaynama noktalarına sahiptir ve normal sıcaklık ve basınç koşullarında genellikle gaz halindedir. Her iki fizikokimyasal özelliği de bu elementlere soy gaz adını kazandırmıştır.
Kısacası, soy gazları soy gaz yapan şey, gaz halinde olmaları ve kimyasal olarak inert olmalarıdır. Hangisinin daha ağır soy gaz olduğunu belirlerken bu önemli bir noktadır.
En ağır asal gaz olmak ne anlama geliyor?
Önce “en ağır soy gaz” ile ne demek istediğimizi tanımlayalım. Bu niteleyici aslında iki yorumdan birine sahip olabilir: bir yandan, en yüksek atom ağırlığına sahip gazlı elemente atıfta bulunabilir. Öte yandan, daha yoğun olan gazdan bahsedebiliriz.
Yoğunluk bir gazın molar kütlesi ile orantılı olmasına ve periyodik tabloda bir grupta aşağı doğru inildikçe gazların molar kütlesinin artmasına rağmen, hangi gaz daha ağırdır sorusunun cevabı listeyi aşağı doğru kaydırmak kadar basit değildir. gruptaki son öğe.
Aslında, en ağır asal gaz için iki aday var ve gruptaki son eleman da değil.
Ogan en ağır asil gaz değildir.
Biraz önce de belirttiğimiz gibi baştaki sezginin aksine en ağır soy gaz grubun son üyesi yani oganezon, kimyasal sembolü Og değildir. Bu birkaç nedenden kaynaklanmaktadır. Yeni başlayanlar için, oganeson sentetik bir transaktinid elementtir, yani bu element doğada yoktur, ancak nükleer füzyon yoluyla bir parçacık hızlandırıcıda sentezlenmiştir.
Oganeson ile ilgili sorun ve ona en ağır soy gaz unvanını veremememizin ana nedeni, çok kısa bir ömre sahip olmasıdır; 1ms’den az Ayrıca, sentetik elementler son derece küçük miktarlarda üretilir. Her iki nedenden dolayı, fizikokimyasal özelliklerini ölçmek için yeterince uzun bir süre boyunca yeterince oganeson atomu biriktirmek neredeyse imkansızdır. Sonuç olarak, bu elementin normal sıcaklık ve basınçtaki fiziksel durumu hakkında kesin olarak hiçbir şey bilinmiyor.
Hatta yeterince uzun süre dayanabilseydi, bu elementin oda sıcaklığında katı olacağı tahmin ediliyor. Bu, insanoğlunun bildiği en ağır element olmasına rağmen, onu en ağır “soy gaz” olarak diskalifiye eder.
Öte yandan, bu elemanın sahip olacağı elektronik yapı üzerinde birden fazla teorik hesaplamalar da yapıldı ve sonuçlar gerçekten beklenmedikti. Büyük nükleer yükün elektronları neredeyse ışık hızına çıkaracağı ve bilinen diğer elementlerden çok farklı davranmalarına neden olacağı varsayılmaktadır. Bunun en açık sonucu, grubun diğer üyeleriyle aynı inert özelliklere sahip olup olmayacağını gerçekten bilemememizdir.
Belirli koşullar altında xenon kupayı alabilir
Gazlar, özellikle soy gazlar, normal sıcaklık ve basınç koşulları altında ideal gazlar gibi davrandığından, bir gazın yoğunluğu ile molar kütlesi arasında kolayca bir ilişki elde edilebilir. Bu ilişki şu şekilde verilir:
burada ρ gazın g/L cinsinden yoğunluğu, P atmosfer basıncı, T mutlak sıcaklık, R ideal gaz sabiti ve MM gazın molar kütlesidir. Gördüğünüz gibi yoğunluk molar kütle ile doğru orantılıdır . Bütün soy gazların tek atomlu elementler halinde olduğunu düşünürsek en yoğun elementin radon olması gerekir.
Bununla birlikte, bazı çok özel koşullar altında (süpersonik bir gaz ksenon jeti üzerinde elektrik deşarjları uygulayarak), ksenonun iyonize dimerlere veya Xe2 + formülüne sahip iki atomlu moleküler iyonlara dönüştürülmesi mümkündür . Bu yeni gaz, 222 g/mol olan radonun molar kütlesinden daha büyük olan 263 g/mol molar kütleye sahip olacaktır. Daha yüksek bir molar kütleye sahip olan Xe’nin bu gaz halindeki formu, gaz halindeki radondan daha yoğun olacak ve böylece tacı çalacaktır.
Bununla birlikte, dimerlerin oluştuğu koşulların sürdürülmesi zor olduğundan, bu nedenle moleküler türler çok kısa bir süre devam ettiğinden, bu oldukça spekülatif olacaktır.
En ağır soy gaz radondur (Rn)
Yukarıdaki argümanlar göz önüne alındığında, en ağır soy gazın radon olduğu sonucuna varıyoruz. Bu element aynı zamanda radyoaktif olan inert, renksiz ve kokusuz bir gazdır.
18. gruptaki tüm elementler arasında radon en yüksek atom ağırlığına (222 u) sahiptir ve Xe2’nin tartışmalı istisnası dışında , aynı zamanda 9.074 g/L’lik bir sıcaklıktaki yoğunluğuyla soy gazların en yoğunudur. 25 °C ve 1 atm basınç.
Referanslar
Dubé, P. (1991, 1 Aralık). DC deşarjlarında uyarılan nadir gaz eksimerlerinin süpersonik soğutması . Optik Yayın Grubu. https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-16-23-1887
Jerabek, P. (2018, 31 Ocak). Oganesson’un Elektron ve Nükleon Lokalizasyon Fonksiyonları: Thomas-Fermi Limitine Yaklaşmak . Physical Review Letters 120, 053001. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.053001
Lomaev, MI, Tarasenko, V., & Schitz, D. (2006, Haziran). Yüksek güçlü bir ksenon dimer excilamp . Teknik Fizik Mektupları 32(6):495–497. https://www.researchgate.net/publication/243533559_A_high-power_xenon_dimer_excilamp
Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü. (2021). Ksenon karartma NIST. https://webbook.nist.gov/cgi/inchi/InChI%3D1S/Xe2/c1-2
Oganessian, YT ve Rykaczewski, KP (2015). İstikrar adasında bir sahil başı. Fizik Bugün 68, 8, 32. https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.2880
