גז אציל

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

גזים אצילים הם היסודות כימיים המשתייכים לטור השמיני בטבלה המחזורית. גזים אלה הם יציבים מאוד וממעטים להשתתף בתגובות כימיות, ומכאן שמם. הגזים האצילים הם: הליום, ארגון, ניאון, קריפטון, קסנון, ראדון ואונונאוקטיום. הגז האציל הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ הוא ארגון, המהווה 1.29% (משקלי) מהאטמוספירה.

[עריכה] הסטוריה

קיומם של הגזים האצילים נצפה על ידי הטבלה המחזורית, אך כיוון שהגזים האצילים כמעט ואינם משתתפים בתגובות כימיות קיומם לא התגלה עד שלב מאוחר למדי בהתפתחות הכימיה המודרנית. ההליום התגלה לראשונה בשנת 1868 בניתוח ספקטוגרפי של אור השמש, אך קיומו באטמוספירת כדור הארץ לא הוכח עד 1895. כבר באמצע המאה ה-19 גילה הלורד ריילי כי צפיפותו של החנקן באוויר גדולה מזו של חנקן המופק מתרכובות כימיות, ושיער כי גידול זה נובע מהימצאותו של גז נוסף באוויר, שאינו משתתף בתגובות כימיות. הוא וויליאם רמזי הצליחו לבודד גז זה (ארגון) ולהוכיח את קיומם של הגזים האצילים, ועל כך אף זכו בפרס נובל.

בימינו, כל הגזים האצילים שקיומם נובע מהטבלה המחזורית התגלו ובודדו. יוצא דופן הוא האונונאוקטיום. יסוד זה צפוי להיות גז אציל, אך הוא צפוי גם להיות מאוד רדיואקטיבי ולא יציב. זמן מחצית החיים שלו צפוי להיות בטווחים של מילי-שניות.

[עריכה] תכונות כימיות

היציבות הגבוהה של הגזים האצילים נובעת מכך שהקליפות האלקטרוניות החיצוניות שלהם (s ו p) מלאות לגמרי. כפי שמתקבל מתורת הקוונטים, הערכות אלקטרונית זו היא בעלת אנרגיה נמוכה מאוד, ולכן יציבה מאוד. הערכות אלקטרונית כזו גוררת אנרגיית יינון גבוהה מאוד וזיקה אלקטרונית נמוכה מאוד, המקשות על יצירת קשר כימי עם אטומים אחרים. לכן הגזים האצילים מופיעים בטבע כמעט רק בצורה של גז חד אטומי, ולא מתרכבים עם יסודות אחרים. למעשה, ניתן להסביר רבות מן התופעות הכימיות בטבע על ידי הנטייה של אטומים להגיע להערכות אלקטרונית של גז אציל.

היות וכוחות המשיכה הבין מולקולרים (ליתר דיוק - הבין אטומיים) חלשים מאוד, הגזים האצילים נמצאים במצב צבירה גזי (מונואטומי) בטמפרטורת החדר ונקודות ההיתוך והרתיחה שלהם נמוכות מאוד. בגלל חולשת הקשרים, גם הגזים האצילים הכבדים ביותר, כגון רדון וקסנון הם גזים בטמפרטורת החדר, על אף שמשקלם האטומי גדול פי כמה מזה של יסודות אחרים, הנמצאים במצב מוצק בתנאים רגילים.

על אף שהגזים האצילים כמעט ואינם מגיבים, קיימות תרכובות מעטות של גזים אציליים. רק הגזים האצילים הכבדים יותר מסוגלים ליצור תרכובות, שכן אצלהם האורביטלות החיצונית רחוקות מהגרעין, וביניהן לבין הגרעין מצויות אורביטלות נוספות היוצרות מיסוך, וכך מקטינות את אנרגיית היינון. כבר ב1933 חזה פאולינג את קיומן של תרכובות בין הגזים האצילים הכבדים יותר וחמצן או פלואור. בפרט, הוא חזה את קיומם של XeF₆, וKrF₆, והחומצה H₂XeO₄. לימים הסתבר כי KrF₆ אינו יציב כלל, אך XeF₆ ו H₂XeO₄ יוצרו בהצלחה ונמצאות בשימוש מדעי ותעשייתי כיום. מספר תרכובות שבהן משתתפים גזים אצילים לדוגמא:

קסנון עם פלואור, יוצר את התרכובות XeF₂ XeF₄, ו-XeF₆. בנוסף, קסנון יוצא את החומצה H₂XeO₄ המשמת כמחמצן יעיל וחסר עקבות.
רדון מתרכב עם פלואור לתרכובת RnF.
קריפטון מתרכב עם פלואור לתרכובת KrF₂.
בשנת 2002 התגלו תרכובות של אורניום עם ארגון, קריפטון וקסנון.

[עריכה] שימושים

השימוש הנפוץ ביותר של גזים אצילים הוא בתאורה. ניאון פולט אור כתום-אדמדמם כאשר הוא מעורר בשפופרת, ונפוץ מאוד בשימוש בשלטי פרסומות. ארגון משמש למילוי נורות להט כיוון שאינו מגיב עם התיל הלוהט ושומר עליו מחמצון. הליום, הודות למשקלו הקל ואדישותו הכימית (בניגוד למימן, שהוא דליק מואד) משמש לעתים למילוי צפלינים וכדורים פורחים. שימוש זה חשוב כיוון ששימוש במימן הוא מסוכן. כמות גדולה שכזו יכולה להתלקח ולהתפוצץ, כפי שקרה באסון הינדנבורג. ארגון משמש רבות לריתוך, כאשר הוא מוזרם מסביב לאלקטרודה בזמן הריתוך למניעת חמצון על ידי חנקן או חמצן בטמפרטורות הגבוהות בהן מתבצע התהליך.

[עריכה] תכונות פיזיקליות

מספר היסוד	2	10	18	36	54	86	118
שם	הליום	ניאון	ארגון	קריפטון	קסנון	רדון	אונונאוקטיום
צפיפות	0.1786	0.9002	1.7818	3.708	5.851	9.97	*
משקל אטומי	4.00	20.2	39.9	82.92	130.2	222.4	*
נק' רתיחה (°C)	268.83-	245.92-	185.81-	151.7-	106.6-	62-	*
נק' היתוך (°C)	272-	248.52-	189.6-	157-	111.5-	71-	*