Quels sont les gaz nobles?
Les gaz rares, parfois appelés gaz inertes, font partie du 18e groupe du tableau périodique des éléments. Les éléments des groupes du tableau périodique ont tendance à partager de nombreuses propriétés chimiques. Par exemple, les gaz rares manquent généralement de couleur ou d'odeur; ne sont pas inflammables; et sont, dans la plupart des cas, peu susceptibles d'entrer dans des réactions chimiques. Toutes ces propriétés s'appliquent spécifiquement dans des conditions de température et de pression normales, différentes propriétés pouvant émerger dans des conditions de température ou de pression extrêmes. Par exemple, à une température extrêmement basse et à une pression élevée, les membres du groupe 18 deviennent liquides et peuvent être utilisés comme réfrigérants cryogéniques puissants.
Les six premiers gaz nobles du groupe 18 sont présents dans la nature et certains d’entre eux comptent parmi les éléments les plus connus de l’homme. L'hélium et le néon, les deux premiers des gaz rares, sont les deuxième et quatrième éléments les plus répandus dans l'univers connu. Chaque gaz noble qui se succède a une nature moins répandue que le précédent. L'abondance des gaz sur Terre ne reflète cependant pas leur abondance relative dans le reste de l'univers connu. L’hélium, par exemple, est le deuxième élément le plus répandu dans l’univers connu, mais seulement le troisième gaz rare le plus répandu dans l’atmosphère terrestre.
L'une des propriétés les plus remarquables des gaz rares est la faible réactivité chimique démontrée dans la plupart des conditions. Les propriétés atomiques des éléments du groupe 18 peuvent être utilisées pour expliquer la faible réactivité. Les gaz nobles ont chacun une couche de valence complète, ce qui signifie essentiellement que tous les espaces disponibles pour les électrons sont pris. Un atome avec une couche d'électrons de valence complète n'a pas d'inclination particulière à réagir avec d'autres atomes ou molécules car les réactions impliquent le partage ou l'échange d'électrons. Les réactions chimiques ont tendance à se produire parce que le partage ou l'échange d'électrons rapproche les atomes impliqués d'une "configuration de gaz noble" avec une couche de valence complète - un gaz rare possède déjà une telle configuration, il est donc peu probable qu'il réagisse chimiquement.
De nombreux procédés scientifiques et industriels utilisent divers gaz rares. L'hélium liquide et le néon liquide, par exemple, existent à des températures proches du zéro absolu. Ils peuvent donc être utilisés comme réfrigérants puissants pour les supraconducteurs et autres dispositifs fonctionnant uniquement à basse température. De plus, l'hélium est généralement mélangé aux gaz utilisés par les plongeurs pour la respiration car il n'est pas facilement absorbé par les tissus humains comme le sont d'autres gaz, tels que l'azote. Les gaz rares sont également utilisés pour assurer la flottabilité des ballons et des dirigeables, pour produire des lumières et comme composants de puissants lasers.