Cours de chimie niveau seconde – Constitution et transformations de la matière – Partie 1: de l’échelle macroscopique à l’échelle microscopique – B) Modélisation de la matière à l’échelle microscopique – Vers des entités plus stables chimiquement.
- Gaz nobles et gaz rares
- Liste des gaz nobles
- Les gaz nobles dans le tableau périodique
- Configuration électronique des gaz nobles
- Propriétés chimiques des gaz nobles
- Les gaz nobles: un modèle de stabilité
Gaz nobles et gaz rares
Les gaz nobles constituent une famille d’éléments chimiques longtemps appelés “gaz rares”. Leur découverte relativement tardive dans l’histoire de la chimie a d’abord été mise sur le compte de leur rareté mais celle-ci a été démentie. Par exemple l’argon (l’un des gaz nobles) est présent à raison d’un pourcentage volumique de 0,93% ce qui en fait le troisième gaz le plus important de l’air. Une autre de leurs caractéristiques, leur stabilité chimique exceptionnelle, a amené les chimiste à les rebaptiser plus justement “gaz noble”
Liste des gaz nobles
La famille des gaz noble regroupe six éléments:
- L’hélium (He), Z = 2
- Le Néon (Ne), Z = 10
- L’argon (Ar), Z = 18
- Le krypton (Kr), Z = 36
- Le xenon (Xe), Z = 54
- Le radon (Rn), Z = 86
Les gaz nobles dans le tableau périodique
La famille des gaz noble réunit les éléments faisant partie de la dernière colonne du tableau périodique. Il s’agit donc des éléments située sur le “bord droit” du tableau, dans la colonne n°18.
Configuration électronique des gaz nobles
Les configurations électroniques des trois premiers gaz nobles sont les suivantes:
- Hélium (Z=2): 1s2
- Néon (Z=10): 1s22s22p6
- Argon (Z=18): 1s22s22p63s23p6
L’hélium a une couche de valence saturée avec deux électrons
Le néon et l’argon ont chacun une couche de valence saturée avec un total de 8 électrons ( 2 électrons sur une sous-couche “s” et 6 sur une sous-couche “p”.)
Les autres gaz nobles (Krypton, Xénon et Radon) ont aussi une couche externe saturée avec 8 électrons
Propriétés chimiques des gaz nobles
Les gaz nobles forment tous des corps simples monoatomiques, c’est à dire qu’ils forment tous des entités chimiques constituées d’un seul atome. Par exemple, l’hélium existe sous forme de gaz composé d’atomes d’hélium, le néon existe sous forme d’un gaz composé d’atome de néon etc.
Les formes atomiques des gaz nobles se caractérisent par une forte inertie chimique, c’est à dire qu’ils ne participent spontanément à aucune transformation chimique et n’engendrent aucune autre entité chimique:
Les gaz nobles ne forment spontanément aucun ion et aucune molécule, ils n’existent que sous forme atomique.
Les gaz nobles: un modèle de stabilité
Une règle fondamentale en chimie (mais aussi en physique) est que toute évolution spontanée conduit vers un état plus stable. La stabilité chimique des gaz nobles et donc l’absence d’évolution spontanée vers tout autre forme chimique implique qu’ils sont déjà dans un état de stabilité maximale.
Toute les transformations chimiques impliquent des électrons de valence, ils interviennent dans les processus de formation des liaisons de covalence et dans la formations des ions. On en déduit qu’une couche de valence saturée (telle que celle possédée par chaque atome de gaz noble) constitue un critère de stabilité: la plupart des transformations chimiques conduisent à des espèces chimique stable dont la configuration électronique est caractérisée par une couche de valence saturée (voir règles de stabilité).