Soygazlar Ve Özellikleri Hakkında Kimyasal Bilgiler Ve Detaylı Konu Anlatımı
 

SOYGAZLAR VE ÖZELLİKLERİ

Helyum (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe) ve radon (Rn) başlıca asal gazlardır. Helyum dışındaki diğer asal gazlar havanın bileşiminde bulunur.Helyum bazı radyoaktif maddelerin bozunma ürünü olarak da elde edilir. Asal gazların başlıca özellikleri şunlardır:

• Doğada element halinde bulunur.

• Normal koşullarda gaz halinde bulunur.

• Metallerle, ametallerle ve birbirleriyle bileşik oluşturmaz.

• Kararlı bir yapıya sahiptir.

Asal gaz atomlarının en dış enerji düzeyleri elektronla tam doludur. Bu durum asal gazlara kararlılık ve dayanıklılık verir. Helyum dışındaki diğer asal gazların dış enerji düzeylerinde 8 elektron bulunur. En dış enerji düzeyinde 8'den fazla elektron bulunamaz. Onun için başka atomlardan elektron alamaz. Bu 8 eloktron oynak (serbest) olmadığından elektron da veremez. Onun için iyonlaşmaz. Bu sebepten asal gazlar kararlı yapıya sahiptir. Helyumun ilk enerji düzeyinde 2 elektronu vardır. Bu düzey aynı zamanda en dış enerji düzeyidir. Ne elektron alır, ne de verir.

Kimyasal olaylarda atomlar, dış enerji düzeylerini 8'e tamamlamak ister. Bunun için de en dış enerji düzeylerini 8'e tamamlayacak sayıda ya elektron alırlar ya da elektron verirler. (Oktet Kuralı). Bazı atomlar da elektronlarını ortak olarak kullanır.

Periyodik tablonun en son grubunu oluşturan, tümü tek atomlu ve renksiz gaz halinde bulunan elementlerdir.

En dış yörüngeleri elektronlarla tamamen dolu olduğu için son derece kararlıdırlar ve tepkimelere eğilimleri de çok düşüktür. Bu davranışları nedeniyle de "soygaz" adını almışlardır. Atmosferde bulunurlar ve sıvı havanın damıtılmasıyla elde edilirler.

İlk keşfedilen soygaz, hidrojenden sonra en hafif element olan helyumdur. Radon, çekirdeği dayanıksız olan, radyoaktif bir elementtir.

Çok düşük olan erime ve kaynama noktaları, grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe yükselir. İyonlaşma enerjileri, sıralarında en yüksek olan elementlerdir

Sembol: He

Atom numarası: 2

Atom ağırlığı: 4.002602 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K): Renksiz gaz

Asal Gaz

p-blok elementi

1868 yılında Fransız Pierre Janssen ve İngiliz Norman Lockyer birbirinden bağımsız olarak helyumu keşfettiler.

1908 yılında Heike Kamerlingh Onnes 0.9 K’ de ilk sıvı helyumu elde etti.

Helyum atmosferde çok az miktarda bulunmaktadır. Ayrıca helyum radyoaktif minerallerde ve Amerika Birleşik Devletlerinde tabii gazlarda bulunur. Helyum, sıvı havanın fraksiyonlu destilasyonundan elde edilir.

Fiziksel Özellikleri

Yoğunluğu: 0.0001636 g/ml

Erime noktası: -272.2°C ( 0.95K)

Kaynama noktası -268.93°C (4.22K)

Molar hacmi: 21.00 ml/mol

Özgül ısı: 5.193 J/gK

Isı iletkenliği: 0.001513 W/cmK

Buharlaşma Entalpisi: 0.083 kJ mol-1

Kimyasal Özellikler

Elektronik konfigürasyonu: 1s2

Kabuk yapısı: 2

Elektronegatiflik: Bilgi yok

Atomik yarıçap: bilinmiyor (hesaplanan 31 pm)

İyonlaşma enerjisi

I. İyonlaşma Enerjisi 2372.3 kJ mol-1

II. İyonlaşma Enerjisi 5250.5 kJ mol-1

Oksidasyon sayısı: 0

İzotopları:

İzotop Yarılanma Süresi

3He Kararlı

4He Kararlı

6He 0.807 saniye

8He 0.119 saniye

Kullanım Alanı

• Sıvı roket yakıtı sıkıştırmada,

• En düşük erime ve kaynama noktasına sahip olduğunda bazı uygulamalarda,

• Zeplin ve balon gibi hava taşıtlarını şişirmede,

• Nükleer reaktörlerin soğutulmasında,

• Germanyum ve silisyum kristallerinin yapımında,

• Titanyum ve zirkonyum eldesinde,

• Makro ölçüde bile atomik özellik gösterdiğinde kuantum sıvısı olarak adlandırılan sıvı helyum manyetik rezonas görüntülemede (MRI) ve kanser teşhisi için MRE de

• Gaz kromotografisi cihazında inert taşıyıcı gaz olarak,Kaynakwh: Soygazlar Ve Özellikleri

• Yarıiletken metalleri koruyucu gaz olarak kullanılmaktadır.

Reaksiyonları

Asal bir gaz olan helyum elektronik yapısı nedeniyle tamamen kararlıdır. İyonlaşma potansiyeli çok yüksektir. Diğer elementlerle bileşik oluşturma kapasitesine sahip değildir.

Sembol: Ne

Atom numarası: 10

Atom ağırlığı: 20.01797 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K): Renksiz gaz

Asal Gaz p-blok elementi

Neon 1898 yılında William Ramsay ve Morris Travers tarafından keşfedilmiştir.

Neon atmosferde çok az miktarda bulunmaktadır. Sıvı havanın fraksiyonlu destilasyonu soncunda saf olarak elde edilir.

Fiziksel Özellikleri

Yoğunluğu: 0.0008999 g/ml

Erime noktası: -248.59°C ( 24.56K)

Kaynama noktası –248.08°C (27.07K)

Molar hacmi: 13.23 ml/mol

Özgül ısı: 0.103 J/gK

Isı iletkenliği: 0.000491 W/cmK

Buharlaşma Entalpisi: 1.75 kJ mol-1

Neon

Kimyasal Özellikler

Elektronik konfügürasyonu: [He].2s2.2p6

Kabuk yapısı: 2.8

Elektronegatiflik: 4.50 (Sanderson elektronegatifligine göre)

Atomik yarıçap: bilinmiyor (hesaplanan 38 pm)

İyonlaşma enerjisi

I. İyonlaşma Enerjisi 2080.7 kJ mol-1

II. İyonlaşma Enerjisi 3952.3 kJ mol-1

III. İyonlaşma Enerjisi 6122 kJmol-1

IV. İyonlaşma Enerjisi 9371 kJmol-1

V. İyonlaşma Enerjisi 12177 kJmol-1

VI. İyonlaşma Enerjisi 15238 kJmol-1

VII. İyonlaşma Enerjisi 19999 kJmol-1

VIII. İyonlaşma Enerjisi 23069.5 kJmol-1

IX. İyonlaşma Enerjisi 115379.5 kJmol-1

X. İyonlaşma Enerjisi 131432 kJmol-1

Oksidasyon sayısı: 0

İzotopları

İzotop Yarılanma Süresi

18Ne 1.67 saniye

19Ne 17.22 saniye

20Ne, 21Ne, 22Ne Kararlı

23Ne 37.2 saniye

24Ne 3.38 dakika

25Ne 0.61 saniye

Kullanım Alanı

• Dalga metre tüplerinde,

• Televizyon tüplerinde,

• Renkli reklam aydınlatmalarında,

• Yüksek voltaj göstergelerinde,

• Paratonerlerde,

Helyum ile birlikte gaz lazerlerin yapımında kullanılmaktadır.

Reaksiyonları

Asal bir gaz olan neon elektronik yapısı nedeniyle tamamen kararlıdır. İyonlaşma potansiyeli çok yüksektir. Diğer elementlerle bileşik oluşturma kapasitesine sahip değildir

Sembol: Ar

Atom numarası: 18

Atom ağırlığı: 39.948 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K): Kokusuz gaz

p-blok elementi

1785 yılında havada argon olduğu ilk defa Henry Cavendish tarafından iddia edilmiş ve 1894 yılında Lord Rayleigh ve William Ramsay tarafından keşfedilmiş. İnert bir elementir. Gaz ve sıvı formda bulunabilir. Havada bulunur ve saf olarak havadan ayrıştırılması ile elde edilir.

Fiziksel Özellikleri

Yoğunluğu: 0.001784 g/ml

Erime noktası: -189.3 °C (83.8 K)

Kaynama noktası: -185.8°C (87.3K)

Molar hacmi: 28.5ml/mol

Elektrik iletkenliği(298K): 3.77x107 Ohm-1m-1

Isı iletkenliği(300K): 0.0001772 W/cmKKaynakwh: Soygazlar Ve Özellikleri

Özgül ısı: 0.520 J/gK

Kimyasal Özellikler

Elektronik konfigürasyonu: [Ne].3s2.3p6

Kabuk yapısı: 2.8.8

Elektronegatiflik: 3.31(Sanderson birimine göre)

Atomik Yarıçapı: 188 pm

İyonlaşma enerjisi:

I. İyonlaşma Enerjisi 1520.6 kJ/mol

II. İyonlaşma Enerjisi 2665.8 kJ/mol

III. İyonlaşma Enerjisi 3931 kJ/mol

IV. İyonlaşma Enerjisi 5771 kJ/mol

V. İyonlaşma Enerjisi 7238 kJ/mol

VI. İyonlaşma Enerjisi 8781 kJ/mol

VII. İyonlaşma Enerjisi 11995 kJ/mol

VII. İyonlaşma Enerjisi 13842 kJ/mol

Oksidasyon sayısı: 0

İzotopları:

İsotop Yarılanma süresi

36Ar Kararlı

38Ar Kararlı

39Ar 269 yıl

40Ar Kararlı

42Ar 32.9 yıl

Kullanım Alanı

Ampüllerin, floresans ışıkların , fotoğraf tüplerinin içerisinde

Titanyum ve diğer reaktif elementlerin üretiminde

İnert gaz olarak bir çok endüstride kullanılmaktadır.

Reaksiyonları

Argon’un bilinen bir reaksiyonu yoktur.

Sembol: Kr

Atom numarası: 36

Atom ağırlığı: 83.798 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K): Renksiz gaz

Asal Gaz p-blok elementi

1898 yılında Sir William Ramsay ve Morris W. Travers tarafında keşfedilmiştir.

Kripton atmosferde çok az miktarda bulunmaktadır. Kripton, sıvı havanın fraksiyonlu destilasyonu sonucunda saf olarak elde edilir.

Fiziksel Özellikleri

Yoğunluğu: 0.003708 g/ml

Erime noktası: –157.36°C ( 115.79K)

Kaynama noktası –153.22°C (119.93K)

Molar hacmi: 27.99 ml/mol

Özgül ısı: 0.248 J/gK

Isı iletkenliği: 0.0000949 W cm-1 K-1

Buharlaşma Entalpisi: 9.029 kJ mol-1

Kimyasal Özellikler

Elektronik konfigürasyonu: [Ar].3d10.4s2.4p6

Kabuk yapısı: 2.8.18.8

Elektronegatiflik: 3.00 (Pauling elektronegatifliğine göre)

2.91 (Sanderson elektronegatifligine göre)

Atomik yarıçap: bilinmiyor (hesaplanan 88 pm)

İyonlaşma enerjisi

I. İyonlaşma Enerjisi 1350 kJ mol-1

II. İyonlaşma Enerjisi 2350.4 kJ mol-1

III. İyonlaşma Enerjisi 3565kJmol-1

IV. İyonlaşma Enerjisi 5070 kJmol-1

V. İyonlaşma Enerjisi 6240 kJmol-1

VI. İyonlaşma Enerjisi 7570 kJmol-1

VII. İyonlaşma Enerjisi 10710 kJmol-1

VIII. İyonlaşma Enerjisi 12138 kJmol-1

IX. İyonlaşma Enerjisi 22274 kJmol-1

X. İyonlaşma Enerjisi 25880 kJmol-1

XI. İyonlaşma Enerjisi 29700 kJ mol-1

XII. İyonlaşma Enerjisi 33800 kJ mol-1

XIII. İyonlaşma Enerjisi 37700kJmol-1

XIV. İyonlaşma Enerjisi 43100kJmol-1

XV. İyonlaşma Enerjisi 47500 kJmol-1

XVI. İyonlaşma Enerjisi 52200 kJmol-1

XVII. İyonlaşma Enerjisi 57100 kJmol-1

XVIII. İyonlaşma Enerjisi 61800 kJmol-1

XIX. İyonlaşma Enerjisi 75800 kJmol-1

XX. İyonlaşma Enerjisi 80400 kJmol-1

XXI. İyonlaşma Enerjisi 85300 kJmol-1

Oksidasyon sayısı: 0

İzotopları :

İzotop Yarılanma Süresi

74Kr 11.5 dakika

75Kr 14.3 dakika

76Kr 14.8 saat

77Kr 1.24 saat

78Kr Kararlı

79Kr 1.455 gün

80Kr Kararlı

81Kr 210000 yıl

82Kr Kararlı

83Kr Kararlı

84Kr Kararlı

85Kr 10.756 yıl

86Kr Kararlı

Kullanım Alanı

• Floresan ampullerde ve dalga boyu standardı olarak morötesi (UV) lazerlerde ,

• Fotoğrafçılıkta çok seri patlayan flaşlarda,

• Kripton 85 izotopu, çeşitli katıların bünyesine yerleştirilerek kimyasal analizlerde kullanı

Reaksiyonları

Asal bir gaz olan kripton flor ile -196°C de kripton(II) florür bileşiğini oluşturur.

Kr(k) + F2(k) à KrF2(k)

Diğer elementleri ile bileşik oluşturmaz.

Sembol: Xe

Atom numarası: 54

Atom ağırlığı: 131.293 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K): Renksiz gaz

Asal Gaz p-blok elementi

1898 yılında Sir William Ramsay ve Morris W. Travers tarafında keşfedilmiştir.

Ksenon atmosferde çok az miktarda bulunmaktadır. Ksenon, sıvı havanın fraksiyonlu destilasyonu sonucunda saf olarak elde edilir.

Fiziksel Özellikleri

Yoğunluğu: 0.00588 g/mL

Erime noktası: –111.7°C ( 161.4K)

Kaynama noktası –108°C (165.1K)

Molar hacmi: 35.92 ml/mol

Özgül ısı: 0.158 J/gK

Isı iletkenliği: 0.0000569W cm-1 K-1

Buharlaşma Entalpisi: 12.64 kJ mol-1

Kimyasal Özellikler

Elektronik konfigürasyonu: [Kr].4d10.5s2.5p6

Kabuk yapısı: 2.8.18.18.8

Elektronegatiflik: 2.6 (Pauling elektronegatifliğine göre)

2.34 (Sanderson elektronegatifliğine göre)

Atomik yarıçap: bilinmiyor (hesaplanan 108 pm)

İyonlaşma enerjisi

I. İyonlaşma Enerjisi 1170.4 kJ mol-1

II. İyonlaşma Enerjisi 2046.4 kJ mol-1

III. İyonlaşma Enerjisi 3099.4 kJmol-1

Oksidasyon sayısı: 0

İzotopları

İzotop Yarılanma Süresi

122Xe 20.1 saat

123Xe 2 saat

124Xe Kararlı

125Xe 17.1 saat

126Xe Kararlı

127Xe 36.4 gün

128Xe, 129Xe, 130Xe, 131Xe, 132Xe Kararlı

133Xe 5.243 gün

134Xe Kararlı

135Xe 9.10 saat

136Xe 2.36x1021 yıl

İndirgenme Potansiyeli:

Kullanım Alanları

• Xe 133 izotopu bir çok uygulama alanında,

• Elektron tüplerinde, stroboskopik lambaların, bakteri öldürücü lambaların yapımında,

• Yüksek molekül ağırlığına sahip olması nedeniyle bir çok uygulamada kullanılmaktadır.

Reaksiyonları

Asal bir gaz olan ksenon, sadece flor ile 6 atm basınçta nikel bir reaktör içerisinde reaksiyon verir.

Xe(k) + 2F2(g) à XeF4(k)

Xe(k) + F2(g) à XeF2(k)

Xe(k) + 3F2(g) à XeF6(k)

Sembol: Rn

Atom numarası: 86

Atom ağırlığı: 222 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K): Renksiz gaz

Asal Gaz p-blok elementi

Radon ilk olarak 1900 yılında Friedrich Ernst Dorn tarafından keşfedildi.

Radon atmosferde çok az miktarda bulunmaktadır. Radon, sıvı havanın fraksiyonlu destilasyonu sonucunda saf olarak elde edilir.

226Ra izotopunun bozunması sonucunda da elde edilir.

226Ra à 222Rn + 4He

Fiziksel Özellikleri

Yoğunluğu: 0.00973 g/mL

Erime noktası: –71°C ( 202K)

Kaynama noktası –61.7°C ( 211.3K)

Molar hacmi: 50.50 ml/mol

Özgül ısı: 0.094 J/gK

Isı iletkenliği: 0.0000364 W cm-1 K-1

Buharlaşma Entalpisi: 16.40 kJ mol-1

Kimyasal Özellikler

Elektronik konfigürasyonu: [Xe].4f14.5d10.6s2.6p6

Kabuk yapısı: 2.8.18.32.18.8

Atomik yarıçap: bilinmiyor (hesaplanan 120 pm)

İyonlaşma enerjisi

I. İyonlaşma Enerjisi 1037 kJ mol-1

Oksidasyon sayısı: 0

İzotopları

İzotop Yarılanma Süresi

211Rn 14.6 saat

212Rn 24 dakika

213Rn 0.025 saniye

214Rn 0.000027 saniye

215Rn 0.0000023 saniye

216Rn 0.000045 saniye

217Rn 0.0006 saniye

218Rn 0.035 saniye

219Rn 3.96 saniye

220Rn 55.6 saniye

221Rn 25 dakika

222Rn 3.8235 gün

Kullanım Alanları

• Deprem tahminlerinde,

• Hastanelerde radyasyon uygulamalarında,

• Bazı kanser türlerine karşı uygulanmaktadır

Reaksiyonları

Asal bir gaz olan radon sadece flor ile radon (II) florür bileşiği oluşturur. Fakat bu bileşiğin karakteri bilinememektedir