Les gaz rares, parfois appelés gaz inertes, sont des éléments qui composent le 18e groupe du tableau périodique. Les éléments en groupes du tableau périodique ont tendance à partager de nombreuses propriétés chimiques. Par exemple, les gaz nobles manquent généralement de couleur ou d’odeur ; ne sont pas inflammables ; et sont, dans la plupart des cas, peu susceptibles d’entrer dans des réactions chimiques. Toutes ces propriétés s’appliquent spécifiquement dans des conditions de température et de pression normales, car différentes propriétés peuvent apparaître dans des conditions de température ou de pression extrêmes. À des températures extrêmement basses et à haute pression, par exemple, les membres du groupe 18 deviennent liquides et peuvent être utilisés comme réfrigérants cryogéniques puissants.
Les six premiers gaz rares du groupe 18 sont présents dans la nature et certains d’entre eux sont parmi les éléments les plus répandus connus de l’homme. L’hélium et le néon, les deux premiers des gaz rares, sont les deuxième et quatrième éléments les plus répandus dans l’univers connu. Chaque gaz noble successif est moins répandu dans la nature que le précédent. L’abondance des gaz sur Terre ne reflète cependant pas leur abondance relative dans le reste de l’univers connu. L’hélium, par exemple, est le deuxième élément le plus répandu dans l’univers connu, mais seulement le troisième gaz noble le plus répandu dans l’atmosphère terrestre.
L’une des propriétés les plus remarquables des gaz rares est la faible réactivité chimique démontrée dans la plupart des conditions. Les propriétés atomiques des éléments du groupe 18 peuvent être utilisées pour expliquer la faible réactivité. Les gaz rares ont chacun une couche de valence complète, ce qui signifie essentiellement que tous les espaces disponibles pour les électrons sont pris. Un atome avec une couche d’électrons à valence complète n’a pas de tendance particulière à réagir avec d’autres atomes ou molécules car les réactions impliquent le partage ou l’échange d’électrons. Les réactions chimiques ont tendance à se produire parce que le partage ou l’échange d’électrons rapproche les atomes impliqués d’une « configuration de gaz noble » avec une couche de valence complète – un gaz noble possède déjà une telle configuration, il est donc peu probable qu’il réagisse chimiquement.
De nombreux procédés scientifiques et industriels différents utilisent divers gaz rares. L’hélium liquide et le néon liquide, par exemple, existent à des températures proches du zéro absolu, ils peuvent donc être utilisés comme réfrigérants puissants pour les supraconducteurs et autres dispositifs qui ne fonctionnent qu’à basse température. L’hélium est également couramment mélangé aux gaz utilisés par les plongeurs pour respirer, car il n’est pas facilement absorbé par les tissus humains comme le sont d’autres gaz, tels que l’azote. Les gaz nobles sont également utilisés pour fournir de la flottabilité aux ballons et aux dirigeables, pour produire des lumières et comme composants de puissants lasers.