Noble gas

Contesto e storia

I gas nobili sono incolori, inodori e monoatomici in condizioni standard, con i primi sei membri—elio, neon, argon, kripton, xeno e radon—che mostrano una reattività chimica molto bassa e punti di ebollizione criogenici. La loro caratteristica distintiva è un guscio esterno completo di elettroni di valenza, che dà loro scarsa tendenza a partecipare a reazioni chimiche; sono noti solo poche centinaia di composti di gas nobili. Le forze intermolecolari tra i loro atomi sono le debolissime forze di London, risultando in tutti i loro punti di ebollizione criogenici. La loro inerzia li rende utili dove le reazioni chimiche sono indesiderate: l'argon funge da gas di protezione nella saldatura e da riempitivo nelle lampadine a incandescenza, l'elio fornisce galleggiabilità in dirigibili e palloni, e elio e neon sono usati come refrigeranti grazie ai loro bassi punti di ebollizione. Quantità industriali di tutti i gas nobili tranne il radon si ottengono liquefacendo e distillando frazionatamente l'aria; l'elio è anche un sottoprodotto dell'estrazione del gas naturale, mentre il radon viene isolato dal decadimento radioattivo di composti disciolti di radio, torio o uranio. Il settimo membro, l'oganesson, è un elemento sintetico instabile con chimica incerta, previsto come solido in condizioni standard e abbastanza reattivo da non qualificarsi funzionalmente come "nobile". Il termine "gas nobile" fu usato per la prima volta nel 1900 da Hugo Erdmann, tracciando un'analogia con i metalli nobili. La loro scoperta iniziò nel 1868 quando l'elio fu trovato sul Sole, seguito dall'argon nel 1895, e poi kripton, neon e xeno nel 1898; il radon fu identificato nel 1898 ma non riconosciuto come gas nobile fino al 1904.

Guida alla lettura

La scoperta dei gas nobili fu unica nella storia della chimica, come un gruppo completamente nuovo di elementi senza alcun rappresentante precedentemente noto. La loro caratteristica distintiva è un guscio esterno completo di elettroni di valenza, che dà loro una tendenza molto bassa a reagire chimicamente; sono noti solo poche centinaia di composti. In condizioni standard, i primi sei sono gas inodori, incolori, monoatomici con punti di ebollizione criogenici, tenuti insieme solo da deboli forze di London. Questa inerzia li rende preziosi dove le reazioni chimiche sono indesiderate: l'argon funge da gas di protezione nella saldatura e da riempitivo nelle lampadine a incandescenza, l'elio fornisce galleggiabilità per dirigibili e palloni, e sia l'elio che il neon sono usati come refrigeranti. Quantità industriali di tutti tranne il radon si ottengono dall'aria tramite liquefazione e distillazione frazionata; l'elio è anche un sottoprodotto dell'estrazione del gas naturale. Il radon viene isolato dal decadimento radioattivo di composti di radio, torio o uranio. L'oganesson, il settimo membro, è un elemento sintetico instabile con chimica incerta; sono stati sintetizzati solo cinque atomi dalla vita molto breve, e si prevede che sia un solido in condizioni standard e abbastanza reattivo da non qualificarsi funzionalmente come gas nobile. La scoperta di questo gruppo—a partire dall'elio sul Sole nel 1868, poi argon, kripton, neon, xeno e radon—aiutò a sviluppare la teoria della struttura atomica, portando alla regola dell'ottetto e alla comprensione che per tutti i gas nobili tranne l'elio, il guscio più esterno contiene otto elettroni.

Lo sapevi?

• L'argon costituisce circa lo 0,94% in volume dell'atmosfera terrestre a causa del decadimento del potassio-40 radioattivo.
• L'elio è l'unico elemento che non può essere solidificato raffreddandolo a pressione atmosferica; è necessaria una pressione di 25 atmosfere standard a 0,95 K.