Déterminer quel est le gaz rare le plus proche dans le tableau périodique, entre l'Hélium, l'Argon et le Néon et retenir son numéro atomique Z. La différence entre les deux numéros atomiques identifiés aux points 1 et 2 correspond au nombre de liaisons covalentes que l'atome peut former avec d'autres espèces chimiques.
l'hélium (He)
Les gaz inertes ou gaz rares sont des éléments de la dernière colonne du tableau périodique et font donc partie de la famille VIII (8).
L'hélium est obtenu par distillation fractionnée à partir du gaz naturel, qui peut contenir jusqu'à 7 % d'hélium.
Un gaz noble se différencie des autres gaz par sa structure atomique qui ne comprend qu'un seul et même atome. De ce fait, il possède une forte inertie chimique. Ce type de gaz ne génère aucune réaction chimique. Il ne peut pas non plus créer une structure chimique en contact avec d'autres atomes.
De ce point de vue, les gaz inertes – nommés aussi gaz rares, ou nobles – que sont l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon et le radon constituent un défi. Ces éléments ont été découverts à la fin du xixe siècle (l'hélium étant le premier à être isolé, en 1868, et le radon le dernier, en 1898).
Les gaz rares (ou inertes)
Les gaz rares : ont 8 électrons de valence, sauf l'hélium, ils possèdent dons une structure bien stable (8 électrons sur la couchs de valence) et ils ne sont pas intéressés à donner ou à recevoir des électrons.
L'hydrogène constitue avec l'air des mélanges explosibles. L'hélium est un gaz incolore, inodore, de goût neutre et non toxique. Etant le deuxième gaz le plus léger, il est bien plus léger que l'air (densité relative = 0.18).
Le schéma de Lewis d'une molécule correspond à la représentation des atomes qui constituent la molécule et de leurs doublets liants et non liants. On représente un doublet liant par un tiret entre les deux atomes liés, et un doublet non liant par un tiret à côté de l'atome.
En chimie, les "règles" du doublet, de l'octet et des 18 électrons permettent de concevoir des composés de grande stabilité chimique. Ces règles correspondent au principe de l'occupation complète des orbitales externes de chacun des atomes d'une molécule, soit respectivement s2, (s2, p6) et (s2, p6, d10).
atome de sodium : 9 électrons K2L8M1; l'atome perd un électron afin d'aquérir la structure électronique du gaz noble le plus proche le néon donc Na+ : K2L8.
Configuration électronique du krypton : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6. Le krypton est le plus léger des gaz nobles pour lequel on a pu isoler au moins un composé covalent, en l'occurrence le difluorure de krypton KrF2, synthétisé pour la première fois en 1963 dans la foulée des travaux sur le xénon.
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.
Ces gaz ont la particularité d'être très peu réactifs, on dit qu'ils sont stables. On les a longtemps nommés gaz inertes avant que l'on ne découvre quelques composés du xénon et du krypton.
Gaz naturel, gaz propane, gaz butane, biogaz, biométhane… Tous ces types de gaz sont des gaz dits combustibles, utiles pour des usages domestiques. Leur combustion libère en effet de l'énergie thermique, récupérée pour faire fonctionner vos appareils (cuisson, chauffage, etc.) ou même vos véhicules (GNV).
En chimie, la formule brute est l'écriture la plus compacte décrivant un composé chimique ou un corps simple. Les formules brutes, par exemple C2H6O pour l'éthanol, sont utilisées dans les équations chimiques pour décrire les réactions chimiques.
L'atome d'oxygène possède donc 2 électrons célibataires et deux doublets non liants. Pour respecter la règle de l'octet l'atome d'oxygène doit compléter sa couche L en gagnant 2 électrons. L'atome d'oxygène peut établir deux liaisons covalentes et possède deux doublets non liants.
Un doublet non liant (ou doublet libre) est un doublet d'électrons de valence qui n'est pas impliqué dans une liaison covalente. Un tel doublet est formé d'électrons appariés, ce qui les distingue des électrons célibataires rencontrés dans une orbitale atomique incomplète.
Gaz propane : il est issu de champs ou de raffineries. Son composé chimique majoritaire est le propane C3H8. Plus lourd que l'air, ce gaz peut être stocké et transporté en phase liquide sous faible pression.
Le protoxyde d'azote (N2O) fait partie des gaz qui vous don- neraient une voix plus grave. Ce gaz, connu sous le nom de « gaz hilarant », est utilisé lors de certaines anesthésies pour endormir le pa- tient.
Par GPL, on entend le gaz butane et le gaz propane. D'une part, les origines sont différentes. Si le gaz naturel est composé principalement de méthane, 60% des GPL, quant à eux, proviennent des champs de gaz naturel et de pétrole alors que 40% sont issues du raffinage du pétrole brut.
D'autres gaz nobles présentent des propriétés semblables et pourraient être également utilisés, mais l'argon est de loin le moins cher de tous, étant obtenu comme sous-produit de l'extraction de l'oxygène et de l'azote de l'air par distillation fractionnée cryogénique.
Pour connaître la valence d'un élément, il faut regarder le tableau de périodique. On aperçoit au passage que les symboles ne sont pas disposés n'importe comment mais dans des colonnes avec à leur tête des chiffres romains.
Extrait de la classification périodique. La colonne 18 correspond à la famille des gaz nobles avec l'hélium He, le néon Ne et l'argon Ar pour les trois premiers gaz.