Edelgase

Als Edelgase oder Inertgase werden die chemischen Elemente der 18. Gruppe (Helium-Gruppe) bzw. der 8. Hauptgruppe im Periodensystem bezeichnet; diese Grundstoffe sind edel in Hinsicht auf ihre chemische Reaktionsträgheit, also Ihrem Widerstreben, chemische Verbindungen einzugehen, und unter Normalbedingungen - bezogen auf Temperatur und Druck - gasförmig, geruchlos, farblos und nicht brennbar. Im einzelnen sind es die 6 Elemente Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon; ob sich das Superschwere Element Oganesson auch wie ein Edelgas verhält ist derzeit noch unklar:

Allgemeine Daten

	Helium	Neon	Argon	Krypton	Xenon	Radon	Oganesson
Chemisches Zeichen	He	Ne	Ar	Kr	Xe	Rn	Og
Ordnungszahl	2	10	18	36	45	86	118
Atommasse in u	4,002602(2)	20,1797(6)	39,88	83,798(2)	131,293(6)	[222]	[294]
Entdeckung	1868	1898	1894	1898	1898	1899	2006
CAS-Nummer	7440-59-7	7440-01-9	7440-37-1	7439-90-9	7440-63-3	10043-92-2	54144-19-3

Der edle Charakter dieser inerten Gase sowie viele ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften liegen in der Atomstruktur - insbesondere in der Elektronenhülle - begründet; betrachtet man die Elektronenkonfigurationen der einzelnen Mitglieder, dann erkennt man folgendes Muster: Alle Atomorbitale sind mit der höchst möglichen Anzahl an Elektronen besetzt; keines der Orbital ist unbesetzt.

	1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	7s	7p	Kurzform
He	2																			1s²
Ne	2	2	6																	[He] 2s² 2p⁶
Ar	2	2	6	2	6															[Ne] 3s² 3p⁶
Kr	2	2	6	2	6	10	2	6												[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶
Xe	2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	6								[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁶
Rn	2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10		2	6				[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶
Og	2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10	14	2	6	10	2	6	[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p⁶

Die vollständig besetzten Atomorbitale - die so genannte Edelgaskonfiguration - befinden sich in einem energetisch günstigen Zustand; jede Abgabe oder auch Aufnahme eines Elektrons würde diese Energiebilanz negativ beeinflussen. Daher zeigen die Edelgase unter normalen Reaktionsbedingungen praktisch keinerlei Tendenz, anderen Elementen Elektronen für chemische Bindungen bereitzustellen und Edelgas-Verbindungen zu bilden. Gleichzeitig liegen die Edelgase einatomig vor.

Als erste Edelgas-Verbindung überhaupt wurde 1962 das Xenonhexafluoroplatinat(IV) XePtF₆ synthetisiert. Die Substanz ist äußerst instabil und nur bei sehr tiefen Temperaturen isolierbar. Als stabilste Edelgas-Verbindung gilt das Xenonhexafluorid XeF₆, das zum Beispiel durch längeres Erhitzen von Xenon mit Fluor in einem Überschuss von 1 zu 20 bei 300 °C und einem Druck von 200 - 300 bar dargestellt werden kann.

Tabelle: Eigenschaften der Edelgase

Daten und Eigenschaften der Edelgase unter normalem Druck (1013 hPa). Daten für Oganesson sind nicht aufgeführt, weil sie bisher noch nicht bestimmt werden konnten.

Eigenschaft	He	Ne	Ar	Kr	Xe	Rn
Schmelzpunkt [°C]	-	-248,59	-189,34	-157,37	-111,75	-71
Siedepunkt [°C]	-268,928	-246,046	-185,848	-153,415	-108,099	-61,7
Dichte, Gas, 0°C [kg m³]	0,1752	0,9000	1,7839	3,7493	5,8971	9,73
Verdampfungswärme [kJ mol^-1]	0,08	1,74	6,52	9,05	12,65	18,1
Löslichkeit in Wasser bei 20 °C [cm³ kg^-1]	8,61	10,5	33,6	59,4	108,1	230
Kristallstruktur	hcp	fcc	fcc	fcc	fcc	fcc
Gitterparameter [pm]	a = 353,1 c = 569,3	a = 443	a = 526	a = 572	a = 620	a = 655

Ionisierungsenergien der Edelgase

Die nachfolgende Tabelle führt die Ionisierungsenergie - auch Ionisationsenergie, Ionisierungspotential oder Ionisierungsenthalpie genannt - der einzelnen Edelgas-Atome in Elektronenvolt pro Atom (eV/Atom) sowie in Kilojoule pro Mol (kJ mol^-1) auf; es gilt: 1 eV/Atom = (96,485 333 ± 0,000 002) kJ/mol. Die Ionisierungsenergie E_i ist hier als die erforderliche Energie definiert, um das genannte Elektron endgültig von einem Edelgas-Atom zu trennen und dieses zu ionisieren.

X. IE	He	Ne	Ar	Kr	Xe	Rn
1. E_i in eV 1. E_i in kJ/mol	24,587387 2372,322222	21,56454‬ 2080,66182	15,759610 1520,571219	13,99961 1350,757033	12,12984‬ 1170,35165	10,7485 1037,0726
2. E_i in eV 2. E_i in kJ/mol	54,417760 5250,515695	40,96296 3952,32484	27,62966 2665,85695	24,35984 2350,36727	20,9750 2023,7799
3. E_i in eV 3. E_i in kJ/mol		63,45 6121,99	40,74 3930,81	36,950 3565,133	32,1230 3099,3984