غاز نبيل: الفرق بين النسختين
| [مراجعة غير مفحوصة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
ط بوت:التعريب |
|||
سطر 51:
==الخصائص الكيميائية==
[[File:Electron shell 010 Neon - no label.svg|thumb|النيون، ككل الغازات النبيلة، له طبقة إلكترونية خارجية مكتملة تحتوي على ثمانية إلكترونات باستثناء الهيليوم، الذي يمتلك إلكترونين فقط.]]
الغازات النبيلة عديمة اللون و عديمة الرائحة و لا طعم لها، و
===التوزيع===
كما هو الحال في المجموعات الأخرى، تظهر الغازات النبيلة أنماط من التوزيع الإلكتروني، و لا سيما ذلك الذي في الطبقة الخارجية و الذي يتظاهر بسلوك كيميائي
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="3" cellspacing="0"
|-
![[العدد الذري]] !! [[العنصر الكيميائي]] !! عدد الإلكترونات في الطبقات
|-
| 2 || [[هيليوم]] || 2
|-
| 10 || [[نيون]] || 2, 8
|-
| 18 || [[أرغون]] || 2, 8, 8
|-
| 36 || [[كريبتون]] || 2, 8, 18, 8
|-
| 54 || [[زينون]] || 2, 8, 18, 18, 8
|-
| 86 || [[رادون]] || 2, 8, 18, 32, 18, 8<!--don't add oganesson; not only is its electron configuration not empirically known, but it is also not known if it really behaves like a noble gas-->
|}
تمتلك الغازات النبيلة طبقة إلكترونية ممتلئة بإلكترونات التكافؤ، حيث تمثل إلكترونات التكافؤ إلكترونات الطبقة الخارجية في أي ذرة، و هي الإلكرتونات التي تشارك في الحالة الطبيعية بإنشاء [[الروابط الكيميائية]]. تكون الذرات ذات الطبقة الإلكترونية التكافؤية الكاملة أكثر استقراراً، لذا فهي لا تميل إلى تشكيل أي روابط كيميائية، لذا فإن ميلها لكسب أو خسارة إلكترونات يكون ضئيلاً.<ref>{{harvnb|Ozima|2002|p=35}}</ref> على الرغم من ذلك، فإن الغازات النبيلة الثقيلة كالرادون مثلاً تتجمع على بعضها بالقوة الكهرطيسية بشكل أقل صلابةً من الغازات النبيلة الخفيفة و ذلك يسهّل إزالة الإلكترونات الخارجية من الغازات النبيلة الثقيلة.
يمكن استخدام الغازات النبيلة، نظراً لاكتمال طبقتها الخارجية في تدوين [[التوزيع الإلكتروني]] للعناصر المختلفة. للقيام بذلك تتم كتابة رمز أقرب غاز نبيل يسبق العنصر المعني، و من ثم يتم إكمال كتابة التوزيع الإلكتروني لهذا العنصر، على سبيل المثال توزيع [[الفوسفور]] هو 1s<sup>2</sup> 2s<sup>2</sup> 2p<sup>6</sup> 3s<sup>2</sup> 3p<sup>3</sup>، في حين أن تدوين توزيعه الإلكتروني باستخدام الغاز النبيل هو [Ne] 3s<sup>2</sup> 3p<sup>3</sup> هذا النمط من التدوين أقصر من تدوين كامل التوزيع الإلكتروني للعنصر في كل مداراته الذرية.<ref>{{harvnb|CliffsNotes|2007|p=15}}</ref>
===مركبات الغاز النبيل===
[[File:Xenon-tetrafluoride-3D-vdW.png|thumb|left|تركيب [[رباعي فلوريد الزينون]] XeF<sub>4</sub> أحد أول مركبات الغاز النبيل اكتشافاً.]]
تفاعلية الغازات النبيلة منخفضة جداً، و بالتالي لم يتشكل سوى بضع مئات من مركبات الغازات النبيلة. لم تتشكل المركبات المحايدة التي يشارك الهيليوم و النيون في روابطها الكيميائية (على الرغم من وجود أدلة نظرية على وجود بعض المركبات للهيليوم)، بينما الزينون و الكريبتون و الأرغون أظهرت تفاعلية ضئيلة.<ref name=Ngcomp>{{cite journal|last=Grochala|first=Wojciech|title=Atypical compounds of gases, which have been called noble|journal=[[Chemical Society Reviews]]|year=2007|issue= 10|pages=1632–1655|doi=10.1039/b702109g|volume=36|pmid=17721587}}</ref> تتبع شدة التفاعلية الترتيب الآتي
Ne < He < Ar < Kr < Xe < Rn.
توقّع [[لينوس باولينغ]] عام 1933 أن الغازات النبيلة يمكن لها أن ُتُشَكِّل مركبات كيميائية مع الأوكسجين و الفلور، و توقّع وجود مركب سداسي فلوريد الكريبتون و [[سداسي فلوريد الزينون]]، و توقّع كذلك وجود مركب ثماني فلوريد الزينون كمركب غير مستقر.<ref>{{cite journal|title=The Formulas of Antimonic Acid and the Antimonates|last=Pauling|first=Linus|journal=[[Journal of the American Chemical Society]]|volume=55|issue=5|pages=1895–1900|year=1933| doi=10.1021/ja01332a016}}</ref><ref name="Holloway">{{harvnb|Holloway|1968}}</ref> و قد تبين صحة هذه التنبؤات بشكل عام، إلا أن ثماني فلوريد الزينون يُعتقد أنه مركب غير ثابت حرارياً أو حركياً.<ref>{{cite journal|last=Seppelt|first=Konrad|year=1979|title=Recent developments in the Chemistry of Some Electronegative Elements|journal=[[Accounts of Chemical Research]]|volume=12|pages=211–216|doi=10.1021/ar50138a004|issue=6}}</ref>
تُمثِّل مركبات الزينون الأكثر عدداً بين مركبات الغازات النبيلة التي تم تشكيلها حتى الآن.<ref>{{cite journal|last=Moody|first=G. J.|title=A Decade of Xenon Chemistry|journal=Journal of Chemical Education|year=1974|issue=10|volume=51|pages=628–630| url=http://www.eric.ed.gov/ERICWebPortal/custom/portlets/recordDetails/detailmini.jsp?_nfpb=true&_&ERICExtSearch_SearchValue_0=EJ111480&ERICExtSearch_SearchType_0=no&accno=EJ111480|accessdate=2007-10-16|doi=10.1021/ed051p628|bibcode= 1974JChEd..51..628M }}</ref> معظمها لها ذرة زينون في حالة الأكسدة +2 أو +4 أو +6 أو +8 مرتبطةً إلى ذرات كهرسلبية مثل الفلور أو الأوكسجين، كما هو الحال في [[ثنائي فلوريد الزينون]] XeF<sub>2</sub> و [[رباعي فلوريد الزينون]] XeF<sub>4</sub> و [[سداسي فلوريد الزينون]] XeF<sub>6</sub> و رباعي أوكسيد الزينونXeO<sub>4</sub>. يتفاعل الزينون مع الفلور لتشكيل العديد من المركبات تبعاً للمعادلات:
::Xe + F<sub>2</sub> ? XeF<sub>2</sub>
::Xe + 2F<sub>2</sub> ? XeF<sub>4</sub>
::Xe + 3F<sub>2</sub> ? XeF<sub>6</sub>
تستخدم بعض هذه المركبات في [[الصناعة الكيميائية]] كعوامل مؤكسدة، مثل ثنائي فلوريد الزينون المتوفر تجارياً، يحث يمكن استخدامه كعامل فلورة.<ref>{{cite journal |title=Fluorination with XeF<sub>2</sub>. 44. Effect of Geometry and Heteroatom on the Regioselectivity of Fluorine Introduction into an Aromatic Ring |author1=Zupan, Marko |author2=Iskra, Jernej |author3=Stavber, Stojan |journal=J. Org. Chem |year=1998 |volume=63 |issue=3 |pages=878–880 |doi=10.1021/jo971496e |pmid=11672087}}</ref> بحلول 2007 تم تحديد حوالي 500 مركب للزينون بما في ذلك مركبات الزينون العضوية (تحتوي المركبات التي يرتبط بها الزينون بذرة كربون)، و الزينون المرتبط ب[[النتروجين]] و [[الكلور]] و [[الذهب]] و [[الزئبق]] و الزينون نفسه.<ref name=Ngcomp/><ref>{{harvnb|Harding|2002|pp=90–99}}</ref> كما تم اكتشاف مركبات يرتبط فيها الزينون بالبورون أو [[الهيدروجين]] أو [[البيريليوم]] أو [[الكبريت]] أو [[التيتانيوم]] أو [[النحاس]] أو [[الفضة]] و لكن ضمن دشروط خاصة.<ref name=Ngcomp/>
من الناحية النظرية، الرادون أكثر تفاعلية من الزينون، فينبغي أن يكون قادراً على تشكيل الروابط الكيميائية بشكل أسهل من الزينون. إلاأنه عملياً بسبب النشاط الإشعاعي العالي و عمر النصف القصير لنظائر الرادون، فإنه من الممكن تركيب مركبات قليلة من أكاسيد و فلوريدات الرادون.<ref>.{{cite journal|title=The Chemistry of Radon|volume=51|journal=Russian Chemical Review|year=1982|issue=1|pages=12–20|author1=Avrorin, V. V. |author2=Krasikova, R. N. |author3=Nefedov, V. D. |author4=Toropova, M. A. |doi=10.1070/RC1982v051n01ABEH002787|bibcode= 1982RuCRv..51...12A }}</ref>
الكريبتون أقل تفاعليةً من الزينون، إلا أنه تم الإبلاغ عن عدة مركبات من الكريبتون في حالة الأكسدة +2.<ref name=Ngcomp/> يُعبر مركب ثنائي فلوريد الكريبتون الأكثر استقراراً و ملاحظةً. يتفاعل الكريبتون مع الفلور تحت الظروف القاسية ليشكّل ثنائي فلوريد الكريبتون تبعاً للتفاعل:
::Kr + F<sub>2</sub> ? KrF<sub>2</sub>
تمت ملاحظة المركبات التي يشكل فيها الكريبتون رابطة واحدة مع النيتروجين و الأوكسجين<ref>{{cite journal|doi=10.1016/S0010-8545(02)00202-3|title=The chemistry of krypton|year=2002|author=Lehmann, J|journal=Coordination Chemistry Reviews|volume=233–234|pages=1–39}}</ref>، و لكنه ثابت ضمن الظروف - 60 سيليزيوس (-76 فهرنهايت) و -90 سيليزيوس (-130 فهرنهايت) على الترتيب.<ref name=Ngcomp/>
ترتبط ذرات الكريبتون كيميائياً إلى غير المعادن ([[الهيدروجين]]، [[الكلور]]، [[الكربون]])، كما يرتبط أيضاً ببعض [[المعادن الانتقالية]] المتأخرة كالنحاس و الفضة و الذهب و لكن لفي درجات حرارة منخفضة أو أو في قذف فوق الصوتي.<ref name=Ngcomp/> تم تطبيق هذه الظروف من أجل الحصول على مركبات للأرغون عام 2000 مثل فلوروهدريد الأرغون (HArF)، و كان بعض مركبات الغازات النبيلة التي ترتبط بها الغازات النبيلة بالمعادن الانتقالية المتأخرة كالفضة أو الذهب أو النحاس.<ref name=Ngcomp/> بحلول عام 2007، لم تُعرف بعد جزيئات محايدة مستقرة بما في ذلك المرتبطة بالنيون أو تساهمياً بالهيليوم.<ref name=Ngcomp/>
تستطيع الغازات النبيلة-بما في ذلك الهيليوم-تشكيل جزيئات مستقرة بشكل أيونات في الطور الغازي. أبسطها أيون جزيئة هدريد الهيليوم HeH<sup>+</sup> الذي اِكتُشِفَ عام 1925.<ref>{{cite journal |author1=Hogness, T. R. |author2=Lunn, E. G. |title=The Ionization of Hydrogen by Electron Impact as Interpreted by Positive Ray Analysis |journal=Physical Review |year=1925 |volume=26 |pages=44–55 |doi=10.1103/PhysRev.26.44 |bibcode=1925PhRv...26...44H}}</ref> يُعتقد أن هذا التفاعل يحدث طبيعياً في الوسط بين النجمي، على الرغم من أنه لم يتم الجزم بذلك بعد، لأن هذين العنصرين الهيدروجين و الهيليوم هما الأكثر وفرةً في الكون.<ref>{{cite journal |author1=Fernandez, J. |author2=Martin, F. |title=Photoionization of the HeH<sub>2</sub><sup>+</sup> molecular ion |journal=J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys |year=2007 |volume=40 |pages=2471–2480 |doi=10.1088/0953-4075/40/12/020 |issue=12|bibcode= 2007JPhB...40.2471F }}</ref> بالإضافة إلى هذه الأيونات، يوجد العديد من الإكسيمرات المحايدة للغازات النبيلة. هذه المركبات كفلوريد الأرغون أو فلوريد الكريبتون مستقرة فقط في الحالة الإلكترونية المُثارة، و لبعضهم تطبيق في ليزرات إكسيمير.
إضافةً إلى المركبات التي تشارك فيها ذرة الغاز النبيل ب[[رابطة تساهمية]]، هناك مركبات تشارك فيها الغازات النبيلة برابطة غير تساهمية. وُصفت المركبات القفصية لأول مرة عام 1949،<ref>{{cite journal |title=An Inert Gas Compound |author1=Powell, H. M. |author2=Guter, M. |lastauthoramp=yes |journal=Nature |volume=164 |pages=240–241 |year=1949 |doi=10.1038/164240b0 |issue=4162|bibcode= 1949Natur.164..240P }}</ref> و هي مؤلفة من ذرة غاز نبيل محاصرة ضمن أجواف المشابك البلورية لبعض المواد العضوية و غير العضوية. الشرط المهم لتشكيلها هي أن توافق أحجام ذرات الضيف (الغاز النبيل) تجاويف الشبكة البلورية المُضيفِة. على سبيل المثال، تشكل غازات الأرغون و الكريبتون و الزينون مركبات قفصية مع الهيدروكينون، لكن الهيليوم و النيون لا تشكل لأنها صغيرة جداً أو قابلية استقطابها غير كافية لترتبط.<ref>{{harvnb|Greenwood|1997|p=893}}</ref> تستطيع غازات النيون و الأرغون و الكريبتون و الزينون تشكيل هيدرات حيث يتوضع الغاز النبيل ضمن الجليد.<ref>{{cite journal |author=Dyadin, Yuri A.|doi=10.1070/MC1999v009n05ABEH001104 |title=Clathrate hydrates of hydrogen and neon |journal=Mendeleev Communications |volume=9 |issue=5 |year=1999 |pages=209–210|display-authors=etal}}</ref>
[[File:Endohedral fullerene.png|thumb|مركب داخل فوليريني يحتوي على ذرة غاز نبيل.]]
اكتشفت إمكانية تشكيل مركبات داخل فوليرينية من الغازت النبيلة، حيث تكون ذرة الغاز النبيل محاصرة داخل جزيء [[الفوليرين]]. عام 1993، اكتشف أنه عند تعريض مركبات C<sub>60</sub>، و هي مركبات ذات جزيئة كروية الشكل تتألف من 60 ذرة كربون، حين يتم تعريضها للغازات النبيلة في ضغط مرتفع، تتشكل معقدات مثل He@C<sub>60</sub> (حيث تشير العلامة @ إلى أن ذرة الغاز النبيل توجد ضمن جزيئة C<sub>60</sub> و لكن دون أن ترتبط بها تساهمياً).<ref>{{cite journal|title=Stable compounds of helium and neon. He@C60 and Ne@C60|author1=Saunders, M. |author2=Jiménez-V?zquez, H. A. |author3=Cross, R. J. |author4=Poreda, R. J. |journal=[[Science (journal)|Science]]|year=1993|volume=259|pages=1428–1430|doi=10.1126/science.259.5100.1428|pmid=17801275|issue=5100|bibcode= 1993Sci...259.1428S }}</ref> بحلول عام 2008، تم الحصول على مركبات داخل فوليرينية لغازات الهيليوم و النيون و الأرغون و الكريبتون و الزينون.<ref>{{cite journal|title=Incorporation of helium, neon, argon, krypton, and xenon into fullerenes using high pressure|author1=Saunders, Martin |author2=Jimenez-Vazquez, Hugo A. |author3=Cross, R. James |author4=Mroczkowski, Stanley |author5=Gross, Michael L. |author6=Giblin, Daryl E. |author7=Poreda, Robert J. |journal=[[J. Am. Chem. Soc.]]|year=1994|volume=116|issue=5|pages=2193–2194|doi=10.1021/ja00084a089}}</ref> تم استخدام هذه المركبات في دراسة بنية و تفاعلية الفوليرينات بوسائل [[الرنين المغناطيسي النووي]] لذرات الغاز النبيل.<ref>{{cite journal|last1=Frunzi|first1=Michael|last2=Cross|first2=R. Jame|last3=Saunders|first3=Martin|title=Effect of Xenon on Fullerene Reactions|journal=[[Journal of the American Chemical Society]]|year=2007|volume=129|doi=10.1021/ja075568n|pages=13343–6|pmid=17924634|issue=43}}</ref>
مركبات الغازات النبيلة ل[[ثنائي فلوريد الزينون]] XeF<sub>2</sub> شديدة الثبات، لأنها تزيد على [[قاعدة الثمانيات|قاعدة الثمانية]]. تم اقتراح نموذج لشرح الارتباط في هذه المركبات لأول مرة عام 1951، حيث اعتبر هذا النموذج ارتباط ثلاث ذرات بشل خطي. على سبيل المثال، تم وصف الارتباط في ثنائي فلوريد الزينون بمجموعة من ثلاثة مدارات جزيئية مشتقة من المدارات P من كل ذرة. الارتباط ناجم عن الجمع بين المدارات P الممتلئة من الزينون مع مدار نصف ممتلئ من المدار P من كل ذرة فلور، مما يؤدي إلى مدار ممتلئ غير رابط و مدار مضاد ترابط فارغ. المدار الجزيئي الأعلى المشغول يتحدد بالذرتين النهائيتين. هذا يقدم موقعاً للشحنة و الذي يتم تسهيله بواسطة الكهرسلبية العالية للفلور.<ref>{{cite journal|last=Pimentel|first=G. C.|title= The Bonding of Trihalide and Bifluoride Ions by the Molecular Orbital Method|year=1951|issue=4|pages=446–448|doi=10.1063/1.1748245|journal=The Journal of Chemical Physics|volume=19|bibcode= 1951JChPh..19..446P }}</ref>
ترسخت كيمياء الغازات النبيلة الثقيلة، بينما ما تزال كيمياء الغازات النبيلة الأخف كالكريبتون و الزينون في مرحلة باكرة، بينما لم يتم تحديد عناصر لغز النيون بعد.
== مركبات الغازات النبيلة ==
| |||