Was sind die Edelgase?
Die Edelgase, manchmal auch als Inertgase bezeichnet, bilden die 18. Gruppe des Periodensystems. Elemente in Gruppen des Periodensystems haben in der Regel viele chemische Eigenschaften gemeinsam. Zum Beispiel fehlt den Edelgasen gewöhnlich jede Farbe oder jeder Geruch; sind nicht brennbar; und es ist in den meisten Fällen unwahrscheinlich, dass sie chemische Reaktionen eingehen. Alle diese Eigenschaften gelten speziell für normale Temperatur- und Druckbedingungen, da bei extremen Temperatur- oder Druckbedingungen unterschiedliche Eigenschaften auftreten können. Beispielsweise werden Mitglieder der Gruppe 18 bei extrem niedriger Temperatur und hohem Druck flüssig und können als leistungsstarke kryogene Kältemittel verwendet werden.
Die ersten sechs Edelgase der Gruppe 18 kommen in der Natur vor und einige von ihnen gehören zu den am häufigsten vorkommenden Elementen, die dem Menschen bekannt sind. Helium und Neon, die ersten beiden Edelgase, sind das zweit- und vierthäufigste Element im bekannten Universum. Jedes aufeinanderfolgende Edelgas ist von Natur aus weniger verbreitet als das vorhergehende. Die Menge der Gase auf der Erde spiegelt jedoch nicht ihre relative Menge 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 nachgewiesene geringe chemische Reaktivität. Die atomaren Eigenschaften von Elementen der Gruppe 18 können zur Erklärung der geringen Reaktivität herangezogen werden. Die Edelgase haben jeweils eine volle Valenzhülle, was im Wesentlichen bedeutet, dass alle verfügbaren Räume für Elektronen genutzt werden. Ein Atom mit einer Elektronenhülle voller Valenz hat keine besondere Neigung, mit anderen Atomen oder Molekülen zu reagieren, da Reaktionen das Teilen oder den Austausch von Elektronen beinhalten. Chemische Reaktionen treten in der Regel auf, weil das Teilen oder Austauschen von Elektronen die beteiligten Atome einer "Edelgaskonfiguration" mit einer vollständigen Valenzhülle näher bringt - ein Edelgas besitzt bereits eine solche Konfiguration, so dass es unwahrscheinlich ist, chemisch zu reagieren.
In vielen verschiedenen wissenschaftlichen und industriellen Prozessen werden verschiedene Edelgase eingesetzt. Flüssiges Helium und flüssiges Neon liegen beispielsweise bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt vor, sodass sie als leistungsstarkes Kältemittel für Supraleiter und andere Geräte verwendet werden können, die nur bei niedrigen Temperaturen funktionieren. Helium wird üblicherweise auch den Gasen beigemischt, die von Tauchern zum Atmen verwendet werden, da es vom menschlichen Gewebe nicht so leicht absorbiert wird wie andere Gase wie Stickstoff. Edelgase werden auch verwendet, um Ballons und Luftschiffen Auftrieb zu verleihen, um Licht zu erzeugen und als Komponenten in leistungsstarken Lasern.