Gruppe 18 – vollständig besetzte Außenschalen und fast nichts zu beweisen
Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon und Oganesson haben vollständig besetzte Außenschalen und daher nahezu keine Chemie. Sechzig Jahre lang glaubte man, sie seien völlig inert. Sie bringen unsere Schilder zum Leuchten, füllen unsere Glühbirnen, kühlen unsere Magnete – und eines von ihnen verursacht Lungenkrebs.
Im Periodensystem hervorgehoben
Jedes Mitglied
Was sie definiert
Acht Außenelektronen (zwei bei Helium) sind die Anordnung, die jedes andere Element zu erreichen versucht. Da Edelgase sie bereits besitzen, können sie durch Bindungen nichts gewinnen – daher die enormen Ionisierungsenergien und die nahezu null betragenden Elektronenaffinitäten.
Allein im Periodensystem kommen sie als einzelne Atome und nicht als Moleküle vor. Da kaum Bindungen vorhanden sind, halten sie nur schwache Dispersionskräfte zusammen, weshalb sie die niedrigsten Siedepunkte ihrer Perioden haben.
1962 stellte Neil Bartlett Xenonhexafluoroplatinat her und beendete damit die Ära der "Edelgase". Xenon und Krypton bilden echte Verbindungen mit Fluor und Sauerstoff; sogar Argon ließ sich bei 40 K zu HArF bringen. Je schwerer das Atom, desto lockerer sein Griff und desto mehr Chemie wird möglich.
Periodische Trends
Innerhalb der Gruppe: Siedepunkt, Dichte und Polarisierbarkeit steigen; die Ionisierungsenergie sinkt; und die Reaktivität – soweit vorhanden – nimmt zu. Helium ist in jeder Hinsicht der Extremfall: der niedrigste Siedepunkt aller Stoffe und das einzige Element, das sich bei Atmosphärendruck unabhängig von der Temperatur nicht verfestigt.
In der Welt
Kühlung der supraleitenden Magnete in jedem MRT-Scanner, Druckbeaufschlagung von Raketentreibstofftanks und Lecksuche. Außerdem Ballons — eine auffallend leichtfertige Verwendung einer endlichen Ressource, die dauerhaft von der Erde entweicht.
Das orange-rote Leuchten klassischer Leuchtreklamen. Jede andere Farbe in einem „Neon“-Schild stammt von einem anderen gasförmigen Stoff oder einer Phosphorbeschichtung.
Die kostengünstige inerte Atmosphäre: Schutzgas beim Schweißen, Füllung von Glühlampen und der Zwischenraum in Isolierglasfenstern.
Hochleistungsfensterfüllungen und Spezialbeleuchtung. Von 1960 bis 1983 wurde der Meter durch die Emissionswellenlänge von Krypton-86 definiert.
Kamerablitze, Hochintensitätslampen, Ionentriebwerke auf Tiefraumsonden und ein echtes Allgemeinanästhetikum.
Keines – es ist eine Gefahr, keine Ressource.
Handhabung
Chemisch harmlos, aber alle verdrängen Sauerstoff: eine Erstickungsgefahr in engen Räumen, und zwar ohne Warnsymptome. Das Einatmen von Helium aus einer Druckgasflasche hat Menschen getötet. Radon ist auch aus chemischer Sicht die Ausnahme — es ist radioaktiv, tritt aus Granitgestein aus, sammelt sich in Kellern und ist nach dem Rauchen die zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs.
Wissenswertes
Häufige Fragen
Nicht vollständig. Xenon und Krypton bilden gut charakterisierte Verbindungen mit Fluor und Sauerstoff – Xenontetrafluorid ist ein stabiles weißes kristallines festes Material. Radon ist reaktiv genug, um Fluoride zu bilden, doch seine Radioaktivität macht es schwierig, es zu untersuchen. Helium, Neon und Argon bleiben unter normalen Bedingungen praktisch inert.
Fast das gesamte Helium auf der Erde entsteht durch den Alphazerfall von Uran und Thorium in Gestein und sammelt sich über Hunderte Millionen Jahre in Erdgasfeldern an. Sobald es freigesetzt wird, steigt es durch die Atmosphäre auf und entweicht dauerhaft in den Weltraum – es gibt keine Rückgewinnung. Die Vorräte sind auf jeder menschlichen Zeitskala tatsächlich begrenzt, weshalb der Handel mit Ballons umstritten ist.
Es verändert nicht Ihre Stimmbänder, sondern das Medium. Schall breitet sich in Helium etwa dreimal schneller aus als in Luft, sodass sich die Resonanzfrequenzen Ihres Vokaltrakts nach oben verschieben. Die Tonhöhe Ihrer Stimmbänder bleibt unverändert — es ist die Klangfarbe, die sich verändert, weshalb der Effekt eher cartoonhaft als einfach nur hoch klingt.
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