Warum gibt es nur Edelgase?
Meine Frage ist warum alle "edlen" Elemente Gase sind.
Danke im Voraus für Antworten.
3 Antworten
Diese Elemente sind alle sehr reaktionsträge, weil sie von Haus aus eine vollständige Achterschale haben. Deshalb mögen sie keine chemischen Reaktionen eingehen und kommen von Natur aus monoatomar vor; in der reinen Elementphase gibt es also keine Bindungen zwischen den einzelnen Edelgasatomen, ganz anders als bei allen anderen Elementen, die in Form von Molekülen (O₂, P₄, S₈, C₆₀, …) vorkommen, oder als Atomgitter mit chemischen Bindungen quer durch den Festkörper (roter Phosphor, Kohlenstoff als Diamant oder Graphit, Bor, graues Arsen, …), oder als Metalle mit delokalisierten Elektronen in Bändern.
Edelgase können das aber nicht, weil sie keine Bindungen eingehen. Deshalb halten die Atome nur durch die sehr schwachen van-der-Waals-Wechselwirkungen zusammen, und weil diese Kräfte so schwach sind, reicht bereits wenig thermische Energie dazu, die Atome voneinander zu trennen und in die Gasphase zu treiben. Deshalb sieden alle Edelgase bei tiefer Temperatur und sind bei Raumtemperatur gasförmig.
Aber die van-der-Waals-Wechselwirkungen werden mit steigender Atomgröße langsam stärker; deshalb hat Radon den höchsten Siedepunkt und ist das einzige Edelgas, das auch bei Raumtemperatur flüssig sein könnte, allerdings nur bei Überdruck. Das nächsthöhere Edelgas sollte also eine noch stärkere Tendenz zum Kondensieren haben, aber weil nur wenige Atome davon je herstellt wurden, wissen wir das natürlich nicht genau. Berechnungen sagen voraus, daß dieses Edel„gas“ (es heißt Oganesson) bei Raumtemperatur fest sein sollte, mit einem tiefliegenden Schmelzpunkt von ≈55 °C und einem Siedepunkt von unter 200 °C.
Die Voraussetzung für die Bildung eines Feststoffes ist entweder die Möglichkeit Kristallgitterstrukturen aufzubauen (wie z.B. Metalle oder Schwefel) oder die Konstruktion von komplexen Molekülstrukturen, die dann z.B. über van-der-Waals Kräfte zusammen gehalten werden. Beides erfordert die Verfügbarkeit von Valenzelektronen in den beteiligten Atomen. Diese sind bei Edelgasen aber nicht vorhanden, so das Edelgase ausser unter ganz besonderen Bedingungen nur als Einzelatome vorkommen. Dies schließt jegliche Möglichkeit aus bei Raumtemperatur Fest oder Flüssig zu werden.
Ich bin mir ziemlich sicher, dass Edelmetalle unter Normal- oder Standardbedingungen nicht gasförmig sind. Die bilden (im Gegensatz zu den Edelgasen) bloß keine Hauptgruppe im PSE.
Hab ich mir fast gedacht, aber es ist gerade in den Naturwissenschaften wichtig, sich präzise auszudrücken.
Edelmetalle und Edelgase haben nun aber chemisch ziemlich wenig miteinander zu tun.
Das die Wortherkunft aufgrund einer damals wahrgenommenen ähnlichen geringen Reaktivität beruht hat doch mit den tatsächlichen chemischen Ursachen, die man erst weit später fest gestellt hat nichts zu tun. Tatsächlich ist der Begriff "Edelmetall" chemisch über eine Reaktion definiert, die bei Edelgasen in keiner Weise vorkommt.
Ich meinte Elemente mit einer vollen äußeren Schale.