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Gaz rare



Gaz rare : encyclopédie physique

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On appelle gaz nobles, ou plus couramment gaz rares, les Ă©lĂ©ments chimiques du groupe 18 (anciennement « groupe VIIIA Â» voire « groupe 0 Â») du tableau pĂ©riodique des Ă©lĂ©ments.

Les six gaz nobles naturels sont l'hĂ©lium (He), le nĂ©on (Ne), l'argon (Ar), le krypton (Kr), le xĂ©non (Xe) et le radon (Rn), ce dernier Ă©tant radioactif (avec une pĂ©riode radioactive de 3,8 jours) est produit lui-mĂȘme par la dĂ©sintĂ©gration radioactive du radium. Un septiĂšme Ă©lĂ©ment est venu s'ajouter Ă  la liste au dĂ©but des annĂ©es 2000 : l'Ă©lĂ©ment 118 (ununoctium, Uuo), Ă©lĂ©ment synthĂ©tique relevant de la dĂ©nomination systĂ©matique de l'UICPA ; nĂ©anmoins, si on pouvait en disposer en quantitĂ© macroscopique[1], cet Ă©lĂ©ment ne serait sans doute pas un gaz mais plutĂŽt un solide semiconducteur aux propriĂ©tĂ©s chimiques rappelant peut-ĂȘtre les mĂ©talloĂŻdes — sa caractĂ©risation n'ayant pas encore Ă©tĂ© validĂ©e par l'UICPA, il ne devrait, en toute rigueur, ĂȘtre rangĂ© dans aucune sĂ©rie chimique.

  1 2   3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba * Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra * Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
  ↓  
  * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb  
  * Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No  

SĂ©mantique[modifier | modifier le code]

L’appellation gaz rares vient de leur faible prĂ©valence historique comme substance chimique, bien que cela soit plutĂŽt impropre car l'hĂ©lium constitue 24 % de la matiĂšre baryonique de l'univers, et l'argon 0,94 % de l'atmosphĂšre terrestre au niveau de la mer.

Autrefois également appelés gaz inertes, cette appellation est tombée en désuétude depuis qu'on a synthétisé des centaines de composés du xénon.

PrĂ©conisĂ©e par l'IUPAC et le Bulletin officiel du ministĂšre français de l'Éducation nationale[2], l'appellation gaz nobles, issue de l'allemand Edelgas par analogie avec les mĂ©taux nobles (tels que l'or, Ă©galement peu rĂ©actif), apparaĂźt donc de plus en plus comme devant lĂ©gitimement remplacer Ă  terme celle de gaz rares ; c'est celle retenue dans cet article.

Caractéristiques physicochimiques[modifier | modifier le code]

Les gaz nobles forment une sĂ©rie chimique ayant des propriĂ©tĂ©s assez homogĂšnes : aux conditions normales de tempĂ©rature et de pression, ce sont des gaz monoatomiques incolores et inodores quasiment dĂ©pourvus de rĂ©activitĂ© chimique (sauf pour le xĂ©non), dont les points de fusion et d'Ă©bullition sont sĂ©parĂ©s de moins de 10 Â°C Ă  pression atmosphĂ©rique.

Les gaz nobles ne sont liquides que dans une fourchette trÚs étroite de températures.

Forte inertie chimique[modifier | modifier le code]

La difficultĂ© Ă  mettre en Ă©vidence une chimie des gaz nobles provient de leur configuration Ă©lectronique : les sous-couches s et p de leur couche Ă©lectronique externe sont en effet complĂštes, avec respectivement deux et six Ă©lectrons[3], de sorte qu'il ne leur reste pas d'Ă©lectron de valence disponible pour Ă©tablir une liaison chimique avec un autre atome, en vertu de la rĂšgle de l'octet.

C'est ce qui explique leur inertie chimique, inertie totale pour le nĂ©on, quasi totale pour l'hĂ©lium et l'argon (encore faut-il rĂ©aliser des conditions extrĂȘmement particuliĂšres[4] pour dĂ©tecter indirectement de rares composĂ©s de ces atomes)

Cette inertie est plus relative pour le krypton et plus encore pour le xénon, dont on a isolé plusieurs centaines de composés, certains étant stables à température ambiante.

Le radon semble également assez réactif, mais sa radioactivité en a freiné l'étude.

L'ununoctium aurait, selon les simulations numĂ©riques, une configuration Ă©lectronique affectĂ©e par des couplages spin-orbite lui confĂ©rant une rĂ©activitĂ© chimique quasi « normale Â».

PĂ©riode     ÉlĂ©ment chimique Configuration Ă©lectronique
PĂ©riode 1 no 2 He HĂ©lium 1s2
PĂ©riode 2 no 10 Ne NĂ©on 1s2 2s2 2p6
PĂ©riode 3 no 18 Ar Argon 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
PĂ©riode 4 no 36 Kr Krypton 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
PĂ©riode 5 no 54 Xe XĂ©non 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6
PĂ©riode 6 no 86 Rn Radon 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6

Production[modifier | modifier le code]

Le néon, l'argon, le krypton et le xénon sont obtenus à partir de l'air par liquéfaction et distillation fractionnée.

L'hélium est séparé du gaz naturel. Le radon est généralement isolé à partir des produits de désintégration de composés de radium dissous.

Application[modifier | modifier le code]

Les gaz nobles ont plusieurs applications technologiques importantes, dont :

  • l'Ă©clairage ;
  • le soudage ;
  • l'exploration spatiale ;
  • le travail en atmosphĂšre inerte ; Ils sont couramment utilisĂ©s en chimie lorsqu'on veut travailler sous atmosphĂšre inerte ;
  • la plongĂ©e sous-marine : Les plongeurs utilisent un mĂ©lange d'oxygĂšne et d'hĂ©lium afin de prĂ©venir l'hyperoxie et la narcose Ă  l'azote au-delĂ  de 55 m de profondeur ;
  • l'hĂ©lium est utilisĂ© dans les ballons Ă  gaz (dirigeables, sondes atmosphĂ©riques, etc.).


Fluorescence de gaz rares sous une alimentation de 5 kV, 20 mA et 25 kHz.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ Seuls trois atomes de 294118 ont Ă©tĂ© produits Ă  ce jour.
  2. ↑ BO physique-chimie.pdf, p 17.
  3. ↑ Hormis bien sĂ»r l'hĂ©lium, qui n'a qu'une sous-couche s et pas de sous-couche p puisqu'il n'a que deux Ă©lectrons en tout et pour tout.
  4. ↑ Par bombardement Ă©lectronique de cibles mĂ©talliques en prĂ©sence d'hĂ©lium ou matrice cryogĂ©nique d'argon, notamment.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

  • Chimie des gaz nobles
  • Tableau pĂ©riodique des Ă©lĂ©ments

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • UICPA : Page de liens vers le tableau pĂ©riodique
  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
  ↓  
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux HalogÚnes Gaz rares
MĂ©taux alcalins  MĂ©taux alcalino-terreux  MĂ©taux de transition MĂ©taux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides ÉlĂ©ments non classĂ©s

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