gaz nobles carte mentale

Comprendre le sujet

Les gaz nobles, aussi appelés gaz rares, forment le groupe 18 du tableau périodique : hélium, néon, argon, krypton, xénon, radon et oganesson. Leur configuration électronique externe complète explique leur faible réactivité chimique. Cette ressource présente leurs propriétés physiques, leurs méthodes de découverte, leurs applications industrielles et les exceptions à leur inertie, notamment les composés du xénon synthétisés depuis les années 1960.

Pourquoi parle-t-on de gaz nobles ?
Le terme « gaz nobles » fait écho aux métaux nobles comme l'or, réputés peu enclins aux réactions chimiques. Cette inertie provient de leur configuration électronique externe complète : l'hélium possède deux électrons sur sa seule couche, tandis que les autres éléments du groupe 18 comptent huit électrons de valence. Sans électron à céder ni place disponible pour en gagner, ils forment peu de liaisons. L'appellation « gaz rares » est aussi utilisée, car l'argon, bien que présent dans l'atmosphère à environ un pour cent, reste minoritaire comparé à l'azote et à l'oxygène.

La remise en cause de l'inertie totale
Pendant des décennies, les gaz nobles furent jugés totalement inertes. En 1962, Neil Bartlett observa qu'un composé du platine et du fluor pouvait oxyder l'oxygène, et supposa qu'il pouvait en faire de même avec le xénon, dont le potentiel d'ionisation est proche. Il obtint ainsi un solide jaune considéré comme le premier composé d'un gaz noble. Cette découverte ouvrit la chimie des fluorures et oxydes de xénon, puis de quelques composés de krypton. L'inertie reste donc une tendance dominante, pas une règle absolue.

Distinctions au sein du groupe
Le groupe 18 n'est pas homogène. L'hélium, avec sa couche complète réduite à deux électrons, reste le moins réactif et possède le point d'ébullition le plus bas de tous les éléments. Le radon se distingue par sa radioactivité : ses isotopes se désintègrent rapidement, ce qui limite ses usages. L'oganesson, élément synthétique lourd, n'existe qu'en quantités infimes produites en laboratoire et ses propriétés réelles, peut-être moins « nobles » que prévu, restent largement théoriques. La réactivité augmente globalement avec la taille des atomes vers le bas du groupe.

Applications concrètes
Chaque gaz noble trouve des usages adaptés à ses propriétés. L'hélium sert de fluide cryogénique pour refroidir les aimants supraconducteurs des appareils d'IRM et gonfle les ballons car il est plus léger que l'air et ininflammable. Le néon émet une lumière rouge caractéristique dans les tubes à décharge. L'argon, abondant et bon marché, protège les métaux fondus pendant le soudage et remplit les ampoules. Le xénon équipe les lampes de projecteurs et les phares automobiles. Le radon, lui, est surtout surveillé comme polluant domestique.