I gas nobili, a volte indicati come gas inerti, sono elementi che compongono il 18° gruppo della tavola periodica. Gli elementi in gruppi sulla tavola periodica tendono a condividere molte proprietà chimiche. Ad esempio, i gas nobili di solito mancano di qualsiasi colore o odore; non sono infiammabili; e, nella maggior parte dei casi, è improbabile che entrino in reazioni chimiche. Tutte queste proprietà si applicano specificamente in condizioni di temperatura e pressione normali, poiché proprietà diverse possono emergere in condizioni di temperatura o pressione estreme. A temperature estremamente basse e ad alta pressione, ad esempio, i membri del gruppo 18 diventano liquidi e possono essere utilizzati come potenti refrigeranti criogenici.
I primi sei gas nobili del gruppo 18 si trovano in natura e alcuni di essi sono tra gli elementi più diffusi conosciuti dall’uomo. Elio e neon, i primi due dei gas nobili, sono il secondo e il quarto elemento più diffuso nell’universo conosciuto. Ciascun gas nobile successivo è di natura meno prevalente del precedente. Tuttavia, l’abbondanza dei gas sulla Terra non riflette la loro abbondanza relativa nel resto dell’universo conosciuto. L’elio, per esempio, è il secondo elemento più diffuso nell’universo conosciuto, ma solo il terzo gas nobile più diffuso nell’atmosfera terrestre.
Una delle proprietà più notevoli dei gas nobili è la bassa reattività chimica dimostrata nella maggior parte delle condizioni. Le proprietà atomiche degli elementi del gruppo 18 possono essere utilizzate per spiegare la bassa reattività. I gas nobili hanno ciascuno un guscio di valenza completo, il che significa essenzialmente che vengono presi tutti gli spazi disponibili per gli elettroni. Un atomo con un guscio elettronico a piena valenza non ha una particolare inclinazione a reagire con altri atomi o molecole perché le reazioni comportano la condivisione o lo scambio di elettroni. Le reazioni chimiche tendono a verificarsi perché la condivisione o lo scambio di elettroni avvicina gli atomi coinvolti a una “configurazione di gas nobile” con un guscio di valenza completo: un gas nobile possiede già tale configurazione, quindi è improbabile che reagisca chimicamente.
Molti diversi processi scientifici e industriali fanno uso di vari gas nobili. L’elio liquido e il neon liquido, ad esempio, esistono a temperature prossime allo zero assoluto, quindi possono essere utilizzati come potenti refrigeranti per superconduttori e altri dispositivi che funzionano solo a basse temperature. L’elio è anche comunemente mescolato con i gas usati dai subacquei per respirare perché non è facilmente assorbito dai tessuti umani come lo sono altri gas, come l’azoto. I gas nobili vengono utilizzati anche per fornire galleggiabilità a palloni e dirigibili, per produrre luci e come componenti di potenti laser.