Was sind die Edelgase?

Die Edelgase, manchmal auch Inertgase genannt, sind Elemente, die die 18. Gruppe des Periodensystems bilden. Elemente in Gruppen des Periodensystems haben in der Regel viele chemische Eigenschaften. Beispielsweise fehlt den Edelgasen in der Regel jede Farbe und kein Geruch; sind nicht brennbar; und es ist in den meisten Fällen unwahrscheinlich, dass sie chemische Reaktionen eingehen. Alle diese Eigenschaften gelten speziell bei normalen Temperatur- und Druckbedingungen, da bei extremen Temperatur- oder Druckbedingungen unterschiedliche Eigenschaften auftreten können. Bei extrem niedrigen Temperaturen und hohem Druck werden beispielsweise Mitglieder der Gruppe 18 flüssig und können als starke kryogene Kältemittel verwendet werden.

Die ersten sechs Edelgase der Gruppe 18 kommen in der Natur vor und einige von ihnen gehören zu den am weitesten verbreiteten Elementen, die dem Menschen bekannt sind. Helium und Neon, die ersten beiden Edelgase, sind die zweit- und vierthäufigsten Elemente im bekannten Universum. Jedes nachfolgende Edelgas ist von Natur aus weniger verbreitet als das vorhergehende. Die Häufigkeit der Gase auf der Erde spiegelt jedoch nicht ihre relativen Häufigkeiten im Rest des bekannten Universums wider. Helium zum Beispiel ist das zweithäufigste Element im bekannten Universum, aber nur das dritthäufigste Edelgas in der Erdatmosphäre.

Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften der Edelgase ist die unter den meisten Bedingungen gezeigte geringe chemische Reaktivität. Die atomaren Eigenschaften von Elementen der Gruppe 18 können verwendet werden, um die geringe Reaktivität zu erklären. Die Edelgase haben jeweils eine volle Valenzschale, was im Wesentlichen bedeutet, dass alle verfügbaren Plätze für Elektronen eingenommen werden. Ein Atom mit einer vollen Valenzelektronenhülle hat keine besondere Neigung, mit anderen Atomen oder Molekülen zu reagieren, da Reaktionen die gemeinsame Nutzung oder den Austausch von Elektronen beinhalten. Chemische Reaktionen treten tendenziell auf, weil das Teilen oder der Austausch von Elektronen die beteiligten Atome einer „Edelgaskonfiguration“ mit vollständiger Valenzschale nähert – ein Edelgas besitzt bereits eine solche Konfiguration, daher ist es unwahrscheinlich, dass es chemisch reagiert.

Viele unterschiedliche wissenschaftliche und industrielle Prozesse nutzen verschiedene Edelgase. Flüssiges Helium und flüssiges Neon beispielsweise existieren bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt, sodass sie als leistungsstarke Kältemittel für Supraleiter und andere Geräte verwendet werden können, die nur bei niedrigen Temperaturen funktionieren. Helium wird auch häufig den von Tauchern zum Atmen verwendeten Gasen beigemischt, da es im Gegensatz zu anderen Gasen wie Stickstoff nicht leicht vom menschlichen Gewebe aufgenommen wird. Edelgase werden auch verwendet, um Ballons und Luftschiffen Auftrieb zu verleihen, um Lichter zu erzeugen und als Komponenten in leistungsstarken Lasern.