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Edelgase

Gruppenübersicht

Die Elemente

Zu den Edelgasen gehören die Elemente der 18. Gruppe bzw. VIII. Hauptgruppe:

  • Helium,
  • Neon,
  • Argon,
  • Krypton,
  • Xenon und
  • Radon.

Alle Elemente liegen atomar vor. Sie sind sämtlich farblose, ungiftige, unbrennbare Gase. Im Festkörper kristallisieren sie mit Ausnahme von Helium in der kubisch dichtesten Kugelpackung.

Der Gruppenname

Das herausragende Merkmal der Edelgase ist ihre chemische Reaktionsträgheit. Daher stammt auch der Name Edelgas in Analogie zu Edelmetallen, die ebenfalls reaktionsträge sind.

Elektronenkonfiguration

Die Edelgase besitzen die Elektronenkonfiguration s2p6 bzw. s2 für Helium, die komplett gefüllte Edelgasschale, die von allen Atomen angestrebt wird. Die abgeschlossene Valenzschale ohne ungepaarte Elektronen ist dafür verantwortlich, dass die Edelgase sehr inaktiv sind.

Bindigkeit

Die Edelgase galten lange Jahre als inert, da keine Verbindung bekannt waren und nach der Oktett-Theorie auch nicht möglich sind: die Edelgase besitzen keine ungepaarten Elektronen. Die Tatsache, dass es doch einige Edelgasverbindungen gibt, ist auf die abnehmende Ionisierungs- und Promotinsenergie für Zustände mit ungepaarten Elektronen bei den schwereren Edelgasen zurückzuführen.

1962 entdeckten Rudolf Hoppe und zeitgleich vier amerikanische Chemiker Edelgasfluoride. Später konnten auch Verbindungen des Xenons mit Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff synthetisiert werden. Allerdings sind nur die Xenonfuoride thermodynamisch stabil.

Physikalische Eigenschaften

In jeder Periode besitzt das Edelgas die höchste Ionisierungsenergie, ein Zeichen der besonders stabilen Elektronenkonfiguration. Da mit steigender Ordnungszahl die Elektronen der äußersten Schale weniger stark gebunden werden, nimmt die Ionisierungsenergie innerhalb der Gruppe vom Helium zum Radon ab.

Die niedrigen Schmelz- und Siedepunkte spiegeln die schwachen Anziehungskräfte zwischen den Atomen wider, diese werden nur durch Van-der-Waals-Kräfte verursacht. Die zunehmende Größe der Elektronenwolke erklärt die Zunahme der Van-der-Waals-Kräfte durch leichtere Polarisierbarkeit und damit die Zunahme der Schmelz- und Siedepunkte vom Helium zum Radon. Helium hat den niedrigsten Schmelzpunkt aller bekannten Stoffe.

Vorkommen und Gewinnung

Edelgase befinden sich in der Luft, in Erdgasen und in Mineralien. Der Volumenanteil der Edelgase in der Luft beträgt 0,935 %, wobei Argon den größten Edelgasanteil von 99,8 % aufweist.

Tab.1
Anteile der Edelgase in der Luft
Volumenanteil [%]
Helium 0,00046
Neon 0,00161
Argon 0,9327
Krypton 0,000108
Xenon 0,0000087
Radon 6⋅10-18

Helium wird hauptsächlich aus Erdgas gewonnen. Aufgrund des hohen Heliumanteils ist die Gewinnung aus diesen Erdgaslagern deutlich wirtschaftlicher als aus der Luftverflüssigung. Die übrigen Edelgase - Neon, Argon, Krypton und Xenon - werden ausschließlich aus Luft gewonnen.

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