Edelgaschemie

Einst als völlig inert angesehen, bilden die Edelgase – vor allem Xenon – eine echte Chemie von Fluoriden, Oxiden und verwandten Verbindungen, was die Annahme widerlegt, dass ein vollständiges Oktett Reaktionen ausschließt.

Definition

Die Edelgaschemie ist die Untersuchung der von den Elementen der Gruppe 18 gebildeten Verbindungen, hauptsächlich der binären und Oxofluoride des Xenons, sowie der Bindung, die es diesen Atomen mit abgeschlossener Schale ermöglicht, sich mit stark elektronegativen Partnern zu verbinden.

Scope

Dieses Thema behandelt die Chemie der Gruppe 18: die Entdeckung und Inertheit der Edelgase, die Bedingungen, unter denen die schwereren Mitglieder reagieren, die Strukturen und Bindungen von Xenonfluoriden, Oxiden und Oxofluoriden, die Anwendung von VSEPR auf diese Moleküle und die begrenztere Chemie von Krypton und Radon. Es behandelt die Bindung und Reaktivität von Edelgasverbindungen und nicht die Spektroskopie, die zur Entdeckung der Elemente verwendet wurde.

Core questions

• Warum wurden die Edelgase lange Zeit als chemisch inert betrachtet?
• Unter welchen Bedingungen können Xenon und Krypton Verbindungen bilden?
• Wie sind die Strukturen und Bindungen der Xenonfluoride und -oxide?
• Warum nimmt die Reaktivität von Helium zu Radon hin zu?

Key concepts

• Inertheit und Ionisierungsenergie
• Xenonfluoride
• Xenonoxide und Oxofluoride
• VSEPR-Geometrie von Edelgasverbindungen
• Drei-Zentren-Vier-Elektronen-Bindung
• Krypton- und Radonchemie

Key theories

Reaktivität der schwereren Edelgase

Die schwereren Edelgase haben relativ niedrige Ionisierungsenergien und große, polarisierbare Elektronenwolken, sodass ausreichend starke Oxidationsmittel wie Fluor und Platinhexafluorid Xenon oxidieren können, um stabile Verbindungen zu bilden.

Struktur und Bindung von Xenonfluoriden

Verbindungen wie XeF2, XeF4 und XeF6 nehmen Geometrien an, die von VSEPR aus den freien Elektronenpaaren am Xenon vorhergesagt werden, wobei die Bindung durch Drei-Zentren-Vier-Elektronen- oder Molekülorbitalmodelle ohne Beteiligung von d-Orbitalen beschrieben werden kann.

Oxide und Oxofluoride

Hydrolyse und weitere Reaktion der Fluoride ergeben Xenonoxide und Oxofluoride wie XeO3 und XeOF4, starke Oxidationsmittel, deren Existenz eine echte und vielfältige Edelgaschemie weiter demonstriert.

Clinical relevance

Über ihr grundlegendes Interesse hinaus werden Edelgase als inerte Atmosphären, Beleuchtungs- und Lasermedien, Kryogene und Anästhetika verwendet, während Edelgasfluoride als starke Fluorierungs- und Oxidationsreagenzien dienen.

History

Die Edelgase wurden Ende des 19. Jahrhunderts von Ramsay und Kollegen entdeckt und galten lange Zeit als völlig unreaktiv. Bartletts Herstellung einer Xenon-Platinfluorid-Verbindung im Jahr 1962 erschütterte diese Überzeugung und leitete die systematische Chemie der Edelgase ein, insbesondere der Xenonfluoride und -oxide.

Key figures

• William Ramsay
• Neil Bartlett
• Linus Pauling

Seminal works

• bartlett1962
• greenwood1997
• weller2018

Frequently asked questions

Wenn Edelgase volle Oktette haben, wie können sie überhaupt reagieren?

Ein gefülltes Oktett erschwert die Reaktion, macht sie aber nicht unmöglich; die schwereren Edelgase halten ihre äußeren Elektronen relativ locker, sodass extrem starke Oxidationsmittel wie Fluor und Platinhexafluorid diese Elektronen entfernen oder teilen und echte chemische Bindungen eingehen können.

Warum ist Xenon weitaus reaktiver als Helium oder Neon?

Die Ionisierungsenergie nimmt in der Gruppe 18 ab, da die Valenzelektronen weiter vom Kern entfernt liegen, sodass die Elektronen von Xenon viel leichter zu beteiligen sind als die von Helium oder Neon, weshalb eine stabile Chemie hauptsächlich für Xenon und, in geringerem Maße, für Krypton und Radon existiert.