Les Gaz Nobles
Groupe 18 du tableau periodique - He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
Presentation generale
Les gaz nobles (ou gaz rares) constituent le groupe 18 (ancienne colonne VIIIA) du tableau periodique. Ils comprennent l'helium (He), le neon (Ne), l'argon (Ar), le krypton (Kr), le xenon (Xe) et le radon (Rn).
Pourquoi "nobles" ? Ce terme fait reference a leur "noblesse" chimique : comme les metaux nobles (or, platine), ils ne reagissent quasiment pas avec les autres elements. Leur couche de valence est completement remplie, ce qui leur confere une stabilite exceptionnelle.
Configuration electronique et stabilite
La stabilite des gaz nobles s'explique par leur couche de valence saturee : 2 electrons pour l'helium (1s²), 8 electrons pour les autres (ns²np⁶). C'est la fameuse regle de l'octet (ou du duet pour He).
| Element | Z | Configuration | Ei (kJ/mol) |
|---|---|---|---|
| Helium (He) | 2 | 1s² | 2372 |
| Neon (Ne) | 10 | 1s² 2s² 2p⁶ | 2081 |
| Argon (Ar) | 18 | [Ne] 3s² 3p⁶ | 1521 |
| Krypton (Kr) | 36 | [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ | 1351 |
| Xenon (Xe) | 54 | [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ | 1170 |
| Radon (Rn) | 86 | [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ | 1037 |
Les gaz nobles ont les energies d'ionisation les plus elevees de leur periode. L'helium detient le record absolu (2372 kJ/mol).
Proprietes physiques
Gaz monoatomiques
Contrairement a O₂, N₂ ou Cl₂, les gaz nobles existent sous forme d'atomes isoles. Ils ne forment pas de molecules diatomiques car ils n'ont aucun electron a mettre en commun.
Points d'ebullition tres bas
He (-269 °C), Ne (-246 °C), Ar (-186 °C), Kr (-153 °C), Xe (-108 °C). Seules les faibles forces de Van der Waals assurent la cohesion a l'etat liquide.
Incolores et inodores
A l'etat gazeux, ils sont totalement transparents. En revanche, sous decharge electrique, chaque gaz noble emet une lumiere caracteristique (neon : rouge-orangee, argon : violette).
Abondance dans l'atmosphere
L'argon represente 0,93% de l'atmosphere terrestre (3e gaz le plus abondant apres N₂ et O₂). Les autres gaz nobles sont beaucoup plus rares.
Applications dans la vie quotidienne
Eclairage au neon
Les tubes a neon emettent une lumiere rouge-orangee. D'autres gaz nobles produisent d'autres couleurs : argon (violet), krypton (blanc), xenon (bleu).
Helium et ballons
L'helium est utilise pour gonfler les ballons et les dirigeables car il est plus leger que l'air et ininflammable (contrairement a l'hydrogene).
Soudure sous argon
L'argon sert d'atmosphere protectrice lors de la soudure TIG/MIG pour empecher l'oxydation du metal. Il est aussi utilise dans les ampoules a incandescence.
Phares au xenon
Les lampes a decharge au xenon produisent une lumiere blanche intense, utilisee dans les phares automobiles et les projecteurs de cinema.
Ce qu'il faut retenir
- 1. Les gaz nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) sont dans le groupe 18, avec une couche de valence completement remplie.
- 2. Leur stabilite s'explique par la regle de l'octet (8 electrons de valence, sauf He : 2).
- 3. Ils sont chimiquement inertes : ils ne forment quasiment aucun compose naturel.
- 4. Ce sont des gaz monoatomiques avec des points d'ebullition tres bas.
- 5. Applications : eclairage (neon), ballons (He), soudure (Ar), phares (Xe).
