Groupe 18 — des couches externes complètes et presque rien à prouver
L’hélium, le néon, l’argon, le krypton, le xénon, le radon et l’oganesson possèdent des couches externes complètes et n’ont par conséquent presque aucune chimie. Pendant soixante ans, on les a crus totalement inertes. Ils éclairent nos enseignes, remplissent nos ampoules, refroidissent nos aimants — et l’un d’eux provoque le cancer du poumon.
Mis en évidence dans le tableau périodique
Chaque membre
Ce qui les définit
Huit électrons externes (deux pour l’hélium) : c’est la configuration que tous les autres éléments cherchent à atteindre. L’ayant déjà atteinte, les gaz nobles n’ont rien à gagner à former des liaisons — d’où leurs énergies d’ionisation énormes et leurs affinités électroniques presque nulles.
Seuls dans le tableau périodique, ils existent sous forme d’atomes isolés plutôt que de molécules. En l’absence de liaison notable, seules de faibles forces de dispersion les maintiennent ensemble, ce qui explique pourquoi ils ont les points d’ébullition les plus bas de leur période.
En 1962, Neil Bartlett a fabriqué de l’hexafluoroplatinate de xénon et mis fin à l’ère des « gaz inertes ». Le xénon et le krypton forment de véritables composés avec le fluor et l’oxygène ; même l’argon a été amené à former HArF à 40 K. Plus l’atome est lourd, moins il retient fermement ses électrons, et plus la chimie devient possible.
Tendances périodiques
Dans le groupe : le point d’ébullition, la masse volumique et la polarisabilité augmentent ; l’énergie d’ionisation diminue ; et la réactivité — aussi limitée soit-elle — augmente. L’hélium est le cas extrême dans toutes les directions : le point d’ébullition le plus bas de toute substance, et le seul élément qui ne se solidifie pas à la pression atmosphérique, quelle que soit la température atteinte.
Dans le monde
Refroidissement des aimants supraconducteurs de chaque appareil d'IRM, mise sous pression des réservoirs de carburant des fusées et détection des fuites. Également les ballons, une utilisation remarquablement frivole d'une ressource limitée qui s'échappe définitivement de la Terre.
La lueur orange-rouge de la signalétique classique. Chaque autre couleur dans une enseigne en « néon » provient d’un gaz différent ou d’un revêtement phosphorescent.
L'atmosphère inerte bon marché : écrans de soudage, gaz de remplissage des ampoules et espace entre les vitres des fenêtres à double vitrage.
Remplissage de vitrages haute performance et éclairage spécialisé. De 1960 à 1983, le mètre était défini par une longueur d’onde d’émission du krypton-86.
Flashs d'appareil photo, lampes à haute intensité, propulseurs ioniques sur les sondes spatiales lointaines et véritable anesthésique général.
Aucun — c’est un danger, pas une ressource.
Manipulation
Chimiquement inoffensifs, mais ils déplacent tous l'oxygène : un risque d'asphyxie dans les espaces confinés, sans symptômes annonciateurs. L'inhalation d'hélium depuis une bouteille pressurisée a causé des décès. Le radon fait aussi exception du point de vue chimique : il est radioactif, s'échappe du socle granitique, s'accumule dans les sous-sols et constitue la deuxième cause de cancer du poumon après le tabagisme.
Bon à savoir
Questions fréquentes
Pas entièrement. Le xénon et le krypton forment des composés bien caractérisés avec le fluor et l’oxygène — le tétrafluorure de xénon est un solide cristallin blanc et stable. Le radon est suffisamment réactif pour former des fluorures, bien que sa radioactivité le rende difficile à étudier. L’hélium, le néon et l’argon restent pratiquement inertes dans les conditions ordinaires.
Presque tout l’hélium terrestre provient de la désintégration alpha de l’uranium et du thorium présents dans les roches, où il s’accumule dans des gisements de gaz naturel pendant des centaines de millions d’années. Une fois libéré, il s’élève dans l’atmosphère et s’échappe définitivement dans l’espace — aucune récupération n’est possible. Les réserves sont réellement limitées à l’échelle humaine, raison pour laquelle le commerce des ballons est controversé.
Il ne modifie pas vos cordes vocales ; il modifie le milieu. Le son se déplace environ trois fois plus vite dans l'hélium que dans l'air, de sorte que les fréquences de résonance de votre conduit vocal se décalent vers le haut. La hauteur du son produit par vos cordes vocales ne change pas — c'est le timbre qui se modifie, ce qui explique pourquoi l'effet paraît caricatural plutôt que simplement aigu.
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