Soy gazlar , sık olarak adlandırılan asal gazlar nadiren gaz eylemsiz (makalesine bakın etkisiz gaz bir olan bu farklı isimler ilgili) ailesi arasında elemanları önsel bir olan için çok reaktif kabuk değerlik tam olarak, n 'hiç olmayan elektron arasında valans oluşturmak üzere kimyasal bağ . Sonuç olarak, bu elementler yüksek iyonlaşma enerjisine ve neredeyse sıfır elektron afinitesine sahiptir ve uzun zamandır bileşik oluşturmak için herhangi bir kimyasal reaksiyona katılamayacaklarına inanılıyordu .
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
1 | H | Hey | |||||||||||||||||
2 | Li | Ol | B | VS | DEĞİL | Ö | F | Doğmuş | |||||||||||
3 | Yok | Mg | Al | Evet | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
4 | K | O | Sık iğne | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Veya | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Pzt | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | İçinde | Sn | Sb | Sen | ben | Xe | |
6 | Cs | Ba |
* |
Okuyun | Hf | Sizin | W | Yeniden | Kemik | Ir | Pt | Şurada: | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | Şurada: | Rn |
7 | Fr | Ra |
* * |
Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | DS | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | |||||||||||||||||||
* |
La | Bu | Pr | Nd | Pm | Sm | Vardı | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | |||||
* * |
AC | Th | Baba | U | Np | Abilir | Am | Santimetre | Bk | Cf | Dır-dir | Fm | Md | Hayır | |||||
Li | Alkali metaller | ||||||||||||||||||
Ol | Alkali toprak metalleri | ||||||||||||||||||
La | Lantanitler | ||||||||||||||||||
AC | Aktinitler | ||||||||||||||||||
Sık iğne | Geçiş metalleri | ||||||||||||||||||
Al | Zayıf metaller | ||||||||||||||||||
B | Metaloidler | ||||||||||||||||||
H | Metal olmayanlar | ||||||||||||||||||
F | Halojen | ||||||||||||||||||
Hey | soy gazlar | ||||||||||||||||||
Mt | Bilinmeyen kimyasal yapı |
Linus Pauling , 1933 gibi erken bir tarihte, en ağır asal gazların flor ve hatta oksijen ile birleşebileceğini tahmin etmişti . Spesifik olarak, ksenon heksaflorür XeF 6'nın varlığını öngörür.ve kripton heksaflorür KrF 6, bir ksenon oktaflorür XeF 8'in varlığı üzerine spekülasyon yapıldıkararsız ve ksenik asit H 2 XeO 4oluşturabilirler perxenate tuzları XeO 64- . Bu tahminlerin neredeyse doğru olduğu bulundu, ancak daha sonraki çalışmalar ksenon oktaflorür XeF 8'insadece termodinamik olarak değil, aynı zamanda kinetik olarak da kararsız olacaktır; bugüne kadar hiç sentezlenmedi.
Daha ağır asal gazlar, aslında daha hafif olanlardan daha fazla elektron katmanına sahiptir, bu nedenle, çevresel elektronlar için, iç elektronik katmanlar, çekirdeği daha hafif atomlardan ( neon , helyum ) daha ağır atomlarda ( ksenon , kripton , argon ) daha fazla tarar . Bu, daha ağır asal gazlar için daha düşük bir iyonizasyon enerjisi ile sonuçlanır , bu durumda flor ve oksijen gibi en elektronegatif elementlerle kararlı bileşiklerin oluşumuna izin verecek kadar düşüktür .
1962'ye kadar bilinen tek soy gaz "bileşikleri" klatratlar ve hidratlardı . Koordinasyon bileşikleri de gözlendi, ancak yalnızca spektroskopi ile izole edilmeden.
KlatratlarBu yapılar, asal gazların gerçek kimyasal bileşikleri değildir. Bir atom, bir kristalin kafesine veya belirli organik moleküllere hapsolduğunda meydana gelirler. Ksenon , kripton ve argon gibi daha ağır atomlar β-kinol ile klatratlar oluşturabilir, ancak neon ve helyum yakalanamayacak kadar küçüktür.
85 Kr klatratlar bir β parçacık kaynağı iken 133 Xe'ninkiler γ ışını kaynağı olarak kullanılır .
Koordinasyon bileşikleriGerçek gözlemleri hiçbir zaman gerçek anlamda doğrulanmadı. Gözlenmesi , karmaşık bir argon ve boron triflorür (Ar • BF 3), Düşük sıcaklıklarda, mevcut tanınmış teyit olmamıştı ve kompleksleri arasında helyum ile tungsten WHE 2ve cıva HgHe 10Bu metallerin elektron bombardımanı sonra gözlenmiştir ki, gerçekte sonucu olacaktır adsorpsiyon ve helyum bu metallerin yüzeyi üzerinde.
HidratlarSoy gaz hidratlarının gerçekliği hala tartışılmaktadır. Su molekülü güçlü dipolar olmak, bu asal gazlar atomu, bu etki için en hassas bunların ağır bir dipol indükler gerekir. Bu dipol, yüksek basınçta kararlı hidratların oluşumuna yol açacaktır; en kararlı olan ksenon hekzahidrat Xe • 6H 2 O olacaktır.
Neil Bartlett'e , 1962'de bir soy gaz bileşiğinin ilk sentezini borçluyuz . Gerekçe şöyleydi:
Bartlett, ksenon heksafloroplatinat Xe olarak formüle ettiği bir kristalin katının sentezini bu şekilde yayınladı.+ PtF 6- .
Daha sonra, gerçekte bu aşamanın daha karmaşık olduğu ve çeşitli moleküler türlerin, XeFPtF 6'nın karışımından kaynaklandığı gösterilmiştir., XeFPt 2 F 11ve Xe 2 F 3 PtF 6.
Gerçekten de asal bir gazdan sentezlenen ilk bileşikti.
Sentezi sonra Xenon heksafloroplatinatın Howard Claassen Eylül 1962 arasında, tek bir ikili bileşiğin sentezini yayınlanan ksenon , ksenon tetrafluorür XeF 4 bir ksenon ve florin karışımını yüksek sıcaklığa maruz bırakarak.
İki ay sonra, ksenon diflorür XeF 2 Rudolf Hoppe tarafından açıklandı.
O zamandan beri, sentezlenen asal gaz bileşiklerinin büyük çoğunluğu ksenondan yapılmıştır.
Atomları ise asil gazlar , kimyasal olarak reaktif olmayan temel durum , bu, diğer taraftan, bir şekilde olabilir kompleksleri birbirleri ile ya da halojen da zaman heyecan . Atomları yer duruma geri düşer gibi bu kompleksler kısa sürede uyarılmaları kararlı ancak ayırmak gibidir: bu, adı eksimer kompleksin atomuna homojen, ya da bir exciplex kompleksin atomuna heterojendir. Uyarılmış durumlar ile temel durum arasındaki enerji geçişi, belirli lazerlerin gerçekleştirilmesinde kullanılan hassas dalga boyuna sahip bir radyasyonun kökenindedir . Ana türler:
Belli bir sayıda yanı sıra eksimer ile tungsten , flor , iyot , kükürt ve fosfor , helyum elektron akışına maruz (a bombardımanı veya deşarj etkisiyle. Plazma kullanılarak) bileşikleri de oluşturabilir ( "kimyasal" gerçeği hala tartışılıyor) cıva ile (HgHe 10) ve tungsten (WHe 2) ve HeNe moleküler iyonları+ , O 2+ , O 22+ , HeH+ ( helyum hidrit ) ve HeD+ (helyum döteryum).
Teorik olarak, helyum florohidrit HHeF gibi başka bileşikler de mümkün olabilir.argon florohidrit HArF'ye benzer 2000 yılında tespit edildi.
Bazı hesaplamalar, helyumun kararlı iyonik oksitler oluşturabileceğini öne sürüyor . Bu model tarafından tahmin edilen iki yeni moleküler tür, CsFHeOve N (CH 3 ) 4 FHeO, yarı kararlı OHeF anyonundan türetilir- 2005 yılında Tayvan'dan bir ekip tarafından önerilmişti, burada O-He bağının doğası gereği kovalent olacak ve negatif yük esasen flor atomu tarafından taşınacaktı . Ancak, şimdilik bu öneriler sadece spekülasyon olarak kalıyor.
Neon , tüm soygazlar prensip en az reaktif olduğunu ve genel olarak kimyasal olarak atıl aslında olduğu düşünülmektedir. Bağ enerjileri için hesaplanan neon çeşitli unsurları ile ( hidrojen , bor , berilyum , soy metaller ) için hesaplanan daha hala düşüktür helyum . HNe moleküler iyonlarının aksine, nötr neon bileşiği tanımlanmamıştır.+ , HeNe+ , Ne 2+ ve NeAr+ optik veya spektroskopik çalışmalar sırasında gözlemlenmiştir.
Argon biraz daha reaktiftir neon . Argon çevresinde bugüne kadar bilinen tek bileşik argon hidroflorür HArF'dir., Ağustos 2000'de Helsinki Üniversitesi'nde sentezlendi . Bu molekül aslında hiçbir zaman izole edilmemiştir, sadece spektroskopi ile tespit edilmiştir. Son derece kararsızdır ve en az 246 ° C'nin üzerinde argon ve hidrojen florüre ayrışır .
Kripton en hafif olan soy gazlar için de bu durumda, en az bir adet kovalent bileşik olmuştur izole kripton diflorür KrF 2, ilk kez 1963'te ksenon üzerine yapılan çalışmaların ardından sentezlendi . Bir olan diğer bileşikler, kripton atomu bir bağlı olduğu azot atomu , bazı ve bir oksijen atomu , diğerleri için, de yayınlanmıştır, ancak aşağıda stabildir -60. ° C , birinci ve için -90 ° C saniye . Bazı sonuçlar böylece çeşitli sentez durumu olan oksitler ve florürler ve kripton gibi bir tuzu ve oksoasit ait kripton (benzer kimya Xenon ).
ArKr moleküler iyonları üzerine çalışmalar+ ve KrH+ yer aldı ve KrXe türleri ve KrXe+ gözlendi.
Helsinki Üniversitesi'nden ekipler , argon florohidrit HArF tespitinin kaynağında, ayrıca kripton siyanohidrit HKrC≡N tespit ederdi yanı sıra hidrokriptoasetilen HKrC≡CH40 K'den ayrılan .
Genel olarak, zorlu koşullar (başvurmak için gerekli olan kriyojenik matris bir hangi bir nötr molekülden gözlemlemek veya süpersonik gaz püskürtüsü) kripton atomu , bir bağlı -olmayan metal gibi hidrojen , karbon ya da klor ya da hatta hiç bir geçiş metali , örneğin olarak bakır , gümüş ya da altın .
Ksenon hekzafloroplatinatı ilk sentezlenmiş bileşiği olduğu ksenon (a daha genel olarak, soy gaz : bakınız yukarıda ).
Oksidasyon reaksiyonları göre bu çalışma, bir sonucu olarak, bir dizi ksenon bileşikleri ile kombine olarak flor ve / veya oksijen bir dizi veren üretildi oksitler , florürler ve oksiflorürlü . Bir iksenon :
Oksitler arasında iksenon iki vermek su içinde çözünür oksoasit :
Perxénique asit kendisi oluşturabilen perxénates örneğin:
Ksenon dioksit Xeo 2herhangi bir sentez girişimine karşı dirençli kalır ve yalnızca XeO 2 + katyonukriyojenik argonda spektroskopik olarak tespit edildi .
1980'lere kadar üretilen ksenon bileşiklerinin büyük çoğunluğu flor ve / veya oksijeni ksenon ile birleştirdi ; intégraient gibi diğer elemanlar zaman , hidrojen ya da karbon , karbon ile genel olarak elektronegatif bir oksijen ve / veya flüor . Bununla birlikte, Helsinki Üniversitesi'nden Markku Räsänen liderliğindeki bir ekip , 1995 yılında ksenon dihidrit XeH 2 sentezini yayınladı., sonra ksenon hidroksihidrit HXeOHhidroksenoasetilen HXeCCHve diğer ksenon bileşikleri . Daha sonra Khriatchev ve ark. HXeOXeH sentezini yayınladıile fotoliz bir kriyojenik ksenon matris içinde su ihtiva etmektedir. Ayrıca döteryumlanmış HXeOD molekülleri hakkında da rapor verdiler. ve DXeOD. Günümüzde ksenonun bilinen bileşiklerinin sayısı bin mertebesindedir, bazıları ksenon ile karbon , nitrojen , klor , altın veya cıva arasında bağlar gösterirken , diğerleri aşırı koşullar altında ( kriyojenik matrisler veya süpersonik gaz jetleri) ksenon ve hidrojen , bor , berilyum , kükürt , iyot , brom , titanyum , bakır ve gümüş .
Ksenonun en beklenmedik bileşiklerinden biri , altınla oluşturduğu komplekstir . Tetraxenon-altın katyon AuXe 42+ , gerçekten karmaşık AuXe 4 2+ (Sb 2 F 11 - ) 2'de Konrad Seppelt'in Alman ekibi tarafından karakterize edildi..
Soy gaz bileşikleri , bayt kuralını ihlal ettikleri için aşırı koordineli türler olarak görülür . Bu tip yapıdaki bağlar, üç eşdoğrusal atomun her biri üç atomun her birinin p atomik yörüngelerinden kaynaklanan üç moleküler orbitalden kaynaklanan iki bağ oluşturduğu üç merkezli, dört elektronlu bağ modeline göre tanımlanabilir . Yüksek moleküler orbital işgal üzerinde yoğunlaşmaktadır ligandlar , bunların stabilize bir yapılandırma elektronegatif karakter tipik olarak: oksijen , her şeyden önce, ve flor .
Ksenon atomunun her iki yanında bulunan iki ligand arasında bir 3c-4e bağı kurulur . Floritler ve iksenon özellikle de her zaman karbon çift sayıda neden kısmen açıklanmıştır, bu model, tarif edilmektedir florür çevresinde iksenon kendi geometrisi, her zaman 'ortogonal F-Xe-F birimleri esas neden da bu bileşiklerde, ve:
Ksenon diflorür XeF 2 | Ksenon tetraflorür XeF 4 | Xenon hekzaflorür XeF 6 |
---|
Bir 3c-4e bağı oluşturan her F-Xe-F birimi , rezonanstaki iki iyonik form arasındaki dengede olduğu gibi görülebilir:
F-Xe + - F F - + Xe-FLewis formülleriyle yapılan bu temsil, flor atomları etrafındaki elektron yoğunluğundaki artışı ve bu moleküllerin geometrisini de hesaba katar .
Radon bir olan asil gaz radyoaktif . Onun en stabil izotop, 222 Rn, gelen 226 Ra tarafından ve çürüklere α radyoaktivite içinde 218 Po bir ile yarılanma ömrü 3,823 gün. Bu veriler, özellikle bu soy gaz oldukça pahalı olduğu için, bu element üzerindeki pratik araştırmaları ve bu araştırmanın potansiyel yansımalarını ciddi şekilde sınırlandırmaktadır . Her ne kadar bu, nedeni budur radon daha kimyasal daha reaktif olan ksenon , görece az sayıda radon bileşikleri şimdiye kadar yayınlanmış olan; bunlar basitçe oksitler veya florürlerdir .
Radon florür 1970'lerde sentez edilmiştir; radonun radyoaktivitesi nedeniyle kesin bileşimi hiçbir zaman belirlenemeyen zayıf uçucu bir katıdır . Kovalent olandan çok iyonik bir bileşik olabilir. Radon diflorür RnF 2'nin yapısının modellenmesiRn-F bağı için 208 µm uzunluk ve RnF 2 için üstün termodinamik stabilite ile sonuçlanıryalnızca XeF 2 için . Oktahedral radon hekzaflorür molekülü RnF 6RnF 2'den bile daha düşük bir oluşum entalpisine sahip olacaktır.
RnF + iyonuile oluşturacak dioxygenyl hexafluoroarsenate O 2 ASF 6 reaksiyona bağlı olarak:
Rn (g)+ 2 O 2 + AsF 6 - (lar)→ RnF + As 2 F 11 - (s)+ 2 O 2 (g)Of oksitler arasında radon da dahil olmak üzere, sentezlenmiştir Radon trioksit RNO 3SSCB'de. Radon karbonil RnCO, doğrusal bir konfigürasyonla kararlı olacaktır. Rn 2 molekülleri ve XeRn spin bağlantısı ile sıkıca stabilize edilecektir.
Oganesson a, sentetik eleman radyoaktif bir atom numarası sütun ait 118 Og sembolü soy gazlar ancak bu kimyasal olarak çok farklı olabilir. Onun çok kararsız çekirdek sadece ek ile, bugüne kadar toplam üç atom sentezlemek için mümkün kıldı yarılanma ömrü içinde 0,89 ms ( Nüklidin 294 Og). Bu koşullar altında, bu öğenin muazzam özellikleri hakkındaki tüm bilgilerimiz, bazıları için 1960'ların başlarında geliştirilen teorik modellerden gelmektedir.
Eleman 118'in elektronik yapısı, ona, daha belirgin bir elektropozitif karakterle soy gaz paradigmasından sapmasına neden olacak önemli bir kimyasal reaktivite verecektir . Og 2 molekülü üzerinde hesaplamalarcıva dimer Hg 2 ile aynı büyüklükte bir bağlanma enerjisine sahip olacağını gösterdi.ve bir ayrılma enerjisi 6 kJ / mol olduğu dimer Rn, yani dört kez 2. Ancak en çarpıcı olan, Og 2 için hesaplanan bağ uzunluğununRn 2'den 16 pm daha düşük olurdu , oldukça güçlü bir bağın işareti. Bununla birlikte, OgH iyonu+ RnH iyonununkinden daha düşük bir ayrışma enerjisine sahip olacaktır+ . Nötr bileşik OgHsaf bir Van der Waals bağına asimile edilecek olan son derece zayıf bir bağa sahip olacaktır .
Oganesson çok elemanları ile daha kararlı bir bileşik meydana getirmek üzere görünmektedir elektronegatif özellikle birlikte, florin olarak diflorid oganesson OGF 2ve oganesson tetrafluoride OgF 4.
Diğer soy gazların aksine, element 118'in klorla kovalent bağlar oluşturmaya ve OgCl n Oganesson klorürlerine yol açmaya yetecek kadar elektropozitif olduğu söylenir ..
Soy gazları yakalamak için en çok çalışılan formlardan biridir . Fulleren moleküllerin bir sınıfıdır atomuna küresel, elips, (ifade boru şekilli nanotüpler ) veya halka. Böylece su moleküllerinden oluşan klatratlardan ayrılırlar . Bu fullerenlerden en yaygın olanı , moleküle bir futbol topunu andıran içi boş bir küre görünümü veren kesik bir ikosahedronun tepesinde düzenlenmiş altmış karbon atomundan oluşur . Bu moleküller içi boş olduğundan, burada Ng olarak adlandırılan herhangi bir soy gaz atomunu , geleneksel olarak Ng @ C 60 ile gösterilen, belirli fizikokimyasal özelliklere sahip bir kompleks oluşturmak için yakalamak mümkündür. (yandaki resme bakın).
He @ C 60 komplekslerinin oluşumuve Ne @ C 60bir basınç uygulanarak 300 kPa arasında helyum ya da neon üzerinde fulleren C 601993 gibi erken bir tarihte yayınlandı. Ama aslında 650.000 fulleren molekülünden neredeyse biri , soy gazın endohedral atomu tarafından bu şekilde dopedilebilir ; Bu oran bir basınç uygulayarak 1000 yılında bir molekül için arttırılabilir 300 MPa arasında , helyum ya da neon .
Ar @ C 60 endohedral argon kompleksleri de elde edildi., kripton Kr @ C 60'tan itibarenve xenon Xe @ C 60.