גז אציל – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ הורדת שימוש בתג br*
מ ויקישיתוף בשורה
שורה 35:
|}
|}
'''גזים אצילים''' הם [[יסוד כימי|יסודות כימיים]] המשתייכים לטור השמיני ול[[קבוצה (הטבלה המחזורית)|קבוצה]] ה-18 ב[[הטבלה המחזורית|טבלה המחזורית]]. יסודות אלו הם [[אל-מתכת|אל-מתכות]] והם מופיעים כ[[גז|גזים]]ים ב[[תנאים סטנדרטיים של טמפרטורה ולחץ|תנאים סטנדרטיים]]. ששת הגזים האצילים הנמצאים בטבע הם: [[הליום|הליום (He)]], [[נאון|נאון (Ne)]], [[ארגון (יסוד)|ארגון (Ar)]], [[קריפטון|קריפטון (Kr)]], [[קסנון|קסנון (Xe)]] והיסוד ה[[רדיואקטיביות|רדיואקטיבי]] [[רדון|רדון (Rn)]]. עד כה, שלושה אטומים נוספים של היסוד הבא בקבוצה, [[אונונאוקטיום|אונונאוקטיום (Uuo)]], יוצרו ב[[מאיץ חלקיקים|מאיץ החלקיקים]] [[מאיץ Supercollider|Supercollider]], אך מעט מאוד ידוע על תכונותיו בשל הכמות המועטה שיוצרה וזמן [[מחצית חיים|מחצית החיים]] הקצר שלו. הגז האציל הנפוץ ביותר על פני [[כדור הארץ]] הוא ארגון, המהווה 1.29% (משקלי) מה[[אטמוספירה]].
 
מבחינה כימית, הגזים האצילים יציבים מאוד מכיוון שהם מכילים 8 [[אלקטרון ערכיות|אלקטרוני ערכיות]] ב[[קליפת אלקטרונים|קליפת האלקטרונים]] החיצונית שלהם, שהוא המספר המקסימלי שהקליפה החיצונית יכולה להכיל (פרט להליום שבו 2 אלקטרונים בקליפה החיצונית). כתוצאה מכך הם ממעטים להשתתף ב[[תגובה כימית|תגובות כימיות]], ומכאן שמם.
 
בתנאים סטנדרטיים, הגזים האצילים חסרי [[ריח]], חסרי [[צבע]] ו[[מונטומי|מונטומיים]]ים. [[נקודת התכה|נקודות ההתכה]] ו[[נקודת רתיחה|הרתיחה]] של כל גז אציל קרובות אחת לשנייה, עם הפרש של פחות מ [[מעלות צלזיוס|C°]]{{כ}} 10; כתוצאה מכך, הגזים האצילים מופיעים כ[[נוזל|נוזלים]]ים בטווח [[טמפרטורה|טמפרטורות]] קטן בלבד. הגזים האצילים מפגינים [[תגובתיות]] מועטה מאוד ולכן מאות אחדות בלבד של [[תרכובת|תרכובות]] שלהם יוצרו מתחילת [[2008]].
 
נאון, ארגון, קריפטון וקסנון מתקבלים מה[[אטמוספירת כדור הארץ|אוויר]] באמצעות [[ניזול גזים]] ו[[זיקוק זעיר]]. הליום בדרך כלל מופרד מ[[גז טבעי]], ורדון לרוב מבודד מ[[רדיואקטיביות|הדעיכה הרדיואקטיבית]] של תרכובות מומסות של [[רדיום]]. לגזים אצילים יש יישומים חשובים בתעשיות ה[[תאורה]], ה[[ריתוך]] ו[[חקר החלל]]. לעתים קרובות הליום משמש ב[[צלילה|מתקני נשימה לצלילה]] כתחליף לחלק מ[[תערובת]] ה[[נשימה]]. בנוסף, ההליום החליף את ה[[מימן]] ב[[ספינת אוויר|ספינות אוויר]] מסוג [[צפלין]] וב[[בלון חמצן|בלוני חמצן]], לאחר שהסיכונים שנגרמו עקב [[דליקות|דליקותו]]ו של המימן התבהרו.
 
==היסטוריה ואטימולוגיה==
{{להשלים}}
שמו ה[[אנגלית|אנגלי]] של הגז האציל, ''Noble gas'', הוא פירוש של [[שם עצם|שם העצם]] ה[[גרמנית|גרמני]] ''Edelgas'', בו נעשה שימוש לראשונה בשנת [[1898]] על ידי [[הוגו ארדמן]]‏‏{{הערה|1=Renouf, Edward{{כ}} ([[15 בפברואר]] [[1901]]). "Noble gases".}} כשהתייחס לרמת ה[[תגובתיות]] הנמוכה ב[[תנאים סטנדרטיים של טמפרטורה ולחץ|תנאים סטנדרטיים]] אצל רוב היסודות ב[[קבוצה (הטבלה המחזורית)|קבוצה]] ה-18 בטבלה המחזורית. הגזים האצילים יוחסו בעבר ל[[גז אדיש|גזים אדישים]], אך זוהי התייחסות לא מדויקת משום שחלק מהגזים האצילים משתתפים ב[[תגובה כימית|תגובות כימיות]].‏‏{{הערה|1=Ozima, Minoru; Podosek, Frank A. ([[2002]]). ''Noble Gas Geochemistry''. אוניברסיטת קיימברידג'. עיתונות. ISBN 0521803667. '''עמוד 30'''.}}
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 ה[[כימיה]] המודרנית. ההליום התגלה לראשונה בשנת [[1868]] בניתוח [[ספקטוגרפיה|ספקטוגרפי]] של אור ה[[השמש|שמש]], אך קיומו באטמוספירת כדור הארץ לא הוכח עד [[1895]]. כבר באמצע [[המאה ה-19]] גילה [[ג'ון ויליאם סטראט ריילי|הלורד ריילי]] כי [[צפיפות החומר|צפיפותו]] של ה[[חנקן]] באוויר גדולה מזו של חנקן המופק מתרכובות כימיות, ושיער כי גידול זה נובע מהימצאותו של גז נוסף באוויר, שאינו משתתף בתגובות כימיות. הוא ו-[[ויליאם רמזי]] הצליחו לבודד גז זה (ארגון) ולהוכיח את קיומם של הגזים האצילים, ועל כך אף זכו ב[[פרס נובל]].
 
שורה 70:
|align="right" | [[אנרגיית יינון]] (kJ/mol) || 2372 || 2080 || 1520 || 1351 || 1170 || 1037
|}
לגזים האצילים יש [[קשר כימי#סיווג קשרים כימיים|קשרים בין-מולקולריים]] חלשים מאוד, וכתוצאה מכך יש להם [[נקודת התכה|נקודות התכה]] ו[[נקודת רתיחה|רתיחה]] נמוכות מאוד. כל הגזים האצילים הם [[גז|גזים]]ים [[מונטומי|מונטומיים]]ים ב[[תנאים סטנדרטיים של טמפרטורה ולחץ|תנאים סטנדרטיים]], כולל ה[[יסוד כימי|יסודות]] בעלי [[מסה אטומית|מסות אטומיות]] גדולות מאלה של יסודות [[מוצק|מוצקים]]ים רגילים.‏‏{{הערה|שם=brit|1="[http://www.britannica.com/eb/article-9110613/noble-gas ‏NobleNoble Gas]". [[אנציקלופדיה בריטניקה]]. ([[2008]]).}} ה[[הליום]] הוא בעל תכונות ייחודיות בהשוואה ליסודות אחרים: נקודות ההתכה והרתיחה שלו נמוכות מנקודות ההתכה והרתיחה של כל חומר ידוע אחר; הוא היסוד היחיד שנראה כ[[נוזל-על]]; הוא היסוד היחיד שלא יכול להפוך ל[[מוצק]] על ידי [[קירור]] מתחת לתנאים סטנדרטיים - כדי שהליום יהפוך למוצק חייב להתקיים [[לחץ אטמוספירי|לחץ]] של 25 [[אטמוספירה (מידה)|אטמוספירות סטנדרטיות]] (2,500 [[פסקל (מידה)|kPa]]) ב[[טמפרטורה]] של [[קלווין|K]]{{כ}} 0.95 {{כ}}([[מעלות צלזיוס|C°]]{{כ}} 272.2-).‏‏{{הערה|1="[http://www.phys.ualberta.ca/~therman/lowtemp/projects1.htm הליום מוצק]". אוניברסיטת אלברטה.}} לגזים האצילים עד ל[[קסנון]] יש [[איזוטופ|איזוטופים]]ים יציבים רבים. ל[[רדון]] אין איזוטופים יציבים; האיזוטופ שלו שמתקיים בזמן הרב ביותר, <sup>222</sup>Rn, הוא בעל זמן [[מחצית חיים]] של 3.8 [[יום|ימים]] והוא דועך לצורה של הליום ו[[פולוניום]], שבסופו של דבר דועכת ל[[עופרת]].{{הערה|שם=brit}}
 
[[תמונהקובץ:Ionization energies.png|300px|ממוזער|ימין|תרשים של [[אנרגיית יינון]] כנגד [[מספר אטומי]]. הגזים האצילים, המצוינים בתרשים, הם בעלי אנרגיות היינון הגבוהות ביותר בכל [[מחזור (הטבלה המחזורית)|מחזור]].]]
ה[[רדיוס אטומי|רדיוסים]] של אטומי הגזים האצילים, כמו הרדיוסים של אטומי רוב ה[[קבוצה (הטבלה המחזורית)|קבוצות]], גדלים בהתמדה בכל [[מחזור (הטבלה המחזורית)|מחזור]] עקב גדילת מספר ה[[אלקטרון|אלקטרונים]] ורמות האלקטרונים. גודל האטום קשור לתכונות אחדות. לדוגמה, [[אנרגיית יינון|אנרגיית היינון]] קטנה ככל שהרדיוס גדל משום שככל שגז אציל גדול יותר, כך [[אלקטרון ערכיות|אלקטרוני הערכיות]] שלו מרוחקים יותר מה[[גרעין האטום|גרעין]], ולכן הם פחות נמשכים אליו. הגזים האצילים הם בעלי אנרגיות היינון הגבוהות ביותר בכל מחזור; עובדה זו משקפת את יציבות [[תצורת אלקטרון|תצורת האלקטרונים]] שלהם ואת הפגנת ה[[תגובתיות]] המועטה (יחסית) שלהם.‏‏{{הערה|1=‏GreenwoodGreenwood, N. N.; Earnshaw, A. ([[1997]]). ''Chemistry of the Elements, 2nd edition, Oxford:Butterworth-Heinemann''. ISBN 0-7506-3365-4. '''עמוד 891'''.}}
 
===נוזל על===
שורה 143:
|align="right" | [[מסה אטומית|מסה אטומית יחסית]] || (2)4.002602 || (6)20.1797 || (1)39.948 || (1)83.80 || (2)131.29 || (222)
|-
|align="right" | מספר [[איזוטופ|איזוטופים]]ים טבעיים || 2 || 3 || 3 || 6 || 9 || (1)
|-
|align="right" | [[קליפת אלקטרונים|קליפה חיצונית]] ([[תצורת אלקטרון|תצורת אלקטרונים]]) || 1s<sup>2</sup> || 2s<sup>2</sup>2p<sup>6</sup> || 3s<sup>2</sup>3p<sup>6</sup> || 4s<sup>2</sup>4p<sup>6</sup> || 5s<sup>2</sup>5p<sup>6</sup> || 6s<sup>2</sup>6p<sup>6</sup>
שורה 152:
 
==תכונות כימיות==
היציבות הגבוהה של הגזים האצילים נובעת מכך שה[[אורביטל]]ים החיצוניים שלהם (s ו p) מלאים לגמרי. כפי שמתקבל מ[[תורת הקוונטים]], הערכות אלקטרונית זו היא בעלת [[אנרגיה]] נמוכה מאוד, ולכן יציבה מאוד. הערכות אלקטרונית כזו גוררת [[אנרגיית יינון]] גבוהה מאוד ו[[זיקה 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 שכוחות המשיכה הבין-מולקולריים (ליתר דיוק - הבין אטומיים) חלשים מאוד, הגזים האצילים נמצאים ב[[מצב צבירה]] גזי ([[גז מונטומי|מונטומי]]) ב[[טמפרטורת החדר]] ו[[נקודת התכה|נקודות ההתכה]] ו[[נקודת רתיחה|הרתיחה]] 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 אצלם ה[[אורביטל|אורביטלות]]ות החיצוניות רחוקות מהגרעין, וביניהן לבין הגרעין מצויות אורביטלות נוספות היוצרות [[מיסוך גרעיני|מיסוך]], וכך מקטינות את אנרגיית היינון. כבר ב[[1933]] חזה [[לינוס פאולינג|פאולינג]] את קיומן של תרכובות בין הגזים האצילים הכבדים יותר ו[[חמצן]] או [[פלואור]]. בפרט, הוא חזה את קיומם של XeF<sub>6</sub>, וKrF<sub>6</sub>, והחומצה H<sub>2</sub>XeO<sub>4</sub>. לימים הסתבר כי KrF<sub>6</sub> אינו יציב כלל, אך XeF<sub>6</sub> ו H<sub>2</sub>XeO<sub>4</sub> יוצרו בהצלחה ונמצאות בשימוש מדעי ותעשייתי כיום. מספר תרכובות שבהן משתתפים גזים אצילים לדוגמה:
 
* קסנון עם פלואור, יוצר את התרכובות XeF<sub>2</sub> XeF<sub>4</sub>, ו-XeF<sub>6</sub>. בנוסף, קסנון יוצר את החומצה H<sub>2</sub>XeO<sub>4</sub> המשמשת כמחמצן יעיל וחסר עקבות.
שורה 167:
 
<center>
<gallery caption="[[צבע|צבעים]]ים שיוצרו על ידי גזים אצילים שונים עם שימוש ב[[נורת נאון|נורות נאון]]" perrow="5">
Image:HeTube.jpg|[[הליום]]
Image:NeTube.jpg|[[נאון]]
שורה 175:
</gallery>
</center>
 
==קישורים חיצוניים==
* {{ויקישיתוף בשורה}}
 
==הערות שוליים==