希ガス

18族の元素は、希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン）です。貴ガスの名がついたのは、価電子の殻が満たされているので反応しないと考えられていたからです。1962年、ブリティッシュ・コロンビア大学のニール・バートレットが、この仮説が誤りであることを証明しました。

これらの元素は、大気中に微量に存在します。天然ガスの中には、質量比で1〜2％のヘリウムを含むものがあります。天然ガスからヘリウムを分離するには、凝縮性のある成分を液化して、ヘリウムだけをガスとして残します。ラドンは他の放射性元素に由来します。最近になって、この放射性ガスが土壌や鉱物の中にごく微量に含まれていることが確認されました。しかし、気密性の高い密閉された建物内に蓄積されると、肺がんなどの健康被害が発生します。

貴ガスの沸点や融点は、原子量や分子量が同等の他の物質に比べて極めて低いです。これは、弱いロンドン分散力しか存在せず、これらの力は、分子運動が非常に小さい場合にのみ、原子をつなぎとめることができるからです。

原子価殻の完全なs軌道とp軌道を有する貴ガスは、安定しています 。これらの元素は第一イオン化エネルギーが最も大きく、電子の除去が困難であることを示しています。族が下がるにつれて、原子半径は大きくなり、イオン化エネルギーは小さくなります。これらの元素の電子親和力の値が正であることから、電子を獲得することも難しいことがわかります。表1は、希ガスの性質をまとめたものです。

表 1 ：希ガスの特性

アルゴンは、熱伝導率が低く、化学的に不活性であるため、窒素よりもタングステンフィラメントの気化を抑制し、電球の寿命を延ばすことができるため、ガス封入型の電球の製造に有用です。蛍光灯には、一般的にアルゴンと水銀の混合ガスが使用されています。アルゴンは、乾燥した空気中に3番目に多く含まれるガスです。

ヘリウムは燃焼しないため、水素よりも安全に使用できることから、気球や軽空艇の充填に使用されています。液体ヘリウム（沸点4.2K）は、極低温の研究に必要な低温に到達するための重要な冷却剤であり、強力な磁石などに使われている従来の超電導材料で超電導を発生させるために必要な低温を実現するためにも不可欠です。

ネオンは、ネオンランプやネオンサインの構成要素です。ネオンが入った管に低圧で火花を通すと、おなじみの赤い蛍光を放ちます。ネオンにアルゴンや水銀を混ぜたり、特殊な色のガラス管を使うことで、光の色を変えることができます。

高速撮影にはクリプトン・キセノン閃光管が使われます。クリプトン・キセノン閃光管は、放電によって5万分の1秒という非常に強い光を発します。クリプトンは、室温では熱的に不安定な二フッ化物を形成します。

キセノンはフッ素と反応して安定な化合物を形成します。二フッ化キセノン（XeF₂）は，過剰なキセノンガスをフッ素ガスで加熱した後、冷却すると生成します。この物質は無色の結晶を形成し、乾燥した雰囲気の中で室温で安定しています。四フッ化キセノン(XeF₄)と六フッ化キセノン(XeF₆)は、それぞれ化学量論的量のフッ素と過剰のフッ素を用いて、類似の方法で調製されます。酸素を含む化合物は、フッ化キセノンのフッ素原子を酸素で置換することによって調製されます。

XeF₆が水と反応すると、XeO₃の溶液となり、キセノンは+6の酸化状態のままです。乾燥した固体の三酸化キセノン（XeO₃）は非常に爆発性が高く、自然に爆発してしまいます。

アルゴンは低温で不安定な化合物を形成するが、ヘリウムやネオンの安定した化合物は知られていません。

このテキストは 、 Openstax 、 Chemistry 2e 、 Section 18.2 ： Occurrence 、 Preparation 、 and the Properties of Noble gases に基づいています。