Kumpulan 18: gas adi

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: Kumpulan 18, gas adi. Ia topik yang pendek tetapi bernilai tinggi kerana keseluruhan kelakuannya datang daripada satu idea, petala luar yang penuh dan stabil, dan peperiksaan hampir selalu meminta anda menerangkan kekurangan kereaktifannya menggunakan susunan elektron. Pelajari penerangan itu dengan betul, bersama beberapa sifat dan kegunaan, dan standard ini selamat.

Apa itu gas adi

Kumpulan 18 mengandungi helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe) dan radon (Rn). Ia juga dipanggil gas lengai kerana ia amat tidak reaktif, ia hampir tidak mengambil bahagian dalam tindak balas kimia.

Sebabnya terletak pada susunan elektronnya. Setiap gas adi mempunyai petala terluar yang penuh:

• Helium ialah 2, petala tunggalnya (yang pertama) penuh dengan 2 elektron, satu duplet yang stabil.
• Neon ialah 2.8, petala luarnya penuh dengan 8 elektron, satu oktet yang stabil.
• Argon ialah 2.8.8, petala luarnya juga penuh dengan 8 elektron.

Petala luar yang penuh ialah susunan yang stabil, jadi atom gas adi tiada kecenderungan untuk memperoleh, kehilangan atau berkongsi elektron. Itulah tepat sebabnya ia tidak membentuk ion atau ikatan dalam keadaan biasa, dan sebab unsur lain cuba mencapai susunan gas adi apabila ia bertindak balas.

Sifat fizik

Gas adi berkongsi sifat fizik ini:

• Ia gas tanpa warna pada suhu bilik.
• Ia wujud sebagai atom tunggal (ia monoatom), tidak seperti kebanyakan gas lain yang berbentuk molekul.
• Ia mempunyai takat lebur dan takat didih yang sangat rendah.
• Menuruni kumpulan, takat didih meningkat dan ketumpatan meningkat.

Kegunaan gas adi

Kegunaannya datang terus daripada sifatnya yang tidak reaktif, ditambah satu atau dua sifat fizik istimewa:

• Helium digunakan untuk mengisi belon dan kapal udara kerana ia mempunyai ketumpatan yang sangat rendah dan, tidak seperti hidrogen, ia tidak terbakar. Ia juga digunakan dalam campuran gas pernafasan untuk penyelam laut dalam.
• Neon digunakan dalam lampu iklan dan papan tanda pameran, di mana ia bercahaya terang apabila arus melaluinya.
• Argon digunakan untuk mengisi mentol lampu dan menyediakan atmosfera lengai dalam kimpalan, kerana ia tidak akan bertindak balas dengan filamen logam panas atau kimpalan.

Benang merahnya ialah kerja yang memerlukan gas yang tidak akan bertindak balas ialah kerja untuk gas adi.

Contoh penyelesaian

Soalan. Argon mempunyai susunan elektron 2.8.8. (a) Nyatakan bilangan elektron valens dalam atom argon. (b) Terangkan, dari segi susunan elektronnya, mengapa argon tidak reaktif secara kimia. (c) Nyatakan satu kegunaan argon yang bergantung pada sifat ini.

Langkah 1, Baca elektron valens. Petala terluar 2.8.8 mengandungi 8 elektron, jadi argon mempunyai 8 elektron valens.

Langkah 2, Terangkan kelengaian. Lapan elektron dalam petala luar ialah oktet penuh yang stabil. Oleh sebab petala itu sudah penuh, argon tiada kecenderungan untuk memperoleh, kehilangan atau berkongsi elektron, jadi ia tidak bertindak balas dan tidak membentuk sebatian dalam keadaan biasa.

Langkah 3, Beri satu kegunaan. Argon digunakan untuk mengisi mentol lampu (atau menyediakan atmosfera lengai dalam kimpalan), kerana ia tidak akan bertindak balas dengan filamen panas.

Jawapan. (a) 8 elektron valens. (b) Petala luarnya ialah oktet penuh yang stabil, jadi ia tiada kecenderungan untuk memperoleh, kehilangan atau berkongsi elektron dan oleh itu lengai. (c) Mengisi mentol lampu.

Soalan latihan

Soalan. (a) Tulis susunan elektron neon (nombor proton 10). (b) Helium hanya mempunyai 2 elektron, bukan 8 dalam petala luarnya. Terangkan mengapa helium masih tidak reaktif.

Jawapan. (a) Neon mempunyai 10 elektron, disusun sebagai 2.8, petala luar penuh dengan 8. (b) Helium ialah 2: petala pertamanya (dan satu-satunya) penuh dengan 2 elektron, satu duplet yang stabil. Petala luar yang penuh, sama ada duplet 2 atau oktet 8, adalah stabil, jadi helium tiada kecenderungan untuk memperoleh, kehilangan atau berkongsi elektron dan tidak reaktif.

Petua peperiksaan

Satu kesilapan yang perlu dielakkan ialah menyatakan bahawa setiap atom stabil mesti mempunyai 8 elektron luar. Helium stabil dengan duplet 2, kerana petala pertama penuh pada 2. Jadi nyatakan peraturan itu sebagai “petala luar yang penuh adalah stabil” dan sebut duplet bagi helium. Apabila anda menerangkan kelengaian, skema pemarkahan mahukan frasa “tiada kecenderungan untuk memperoleh, kehilangan atau berkongsi elektron”, jawapan petala penuh tanpa ini selalunya tidak mencukupi. Akhirnya, ingat bahawa gas adi ialah monoatom (atom tunggal), satu lagi akibat daripada tidak perlu berikatan.

Mengapa gas adi menjadi rujukan kestabilan

Idea petala luar penuh menjadikan gas adi sebagai “penanda aras” kestabilan bagi seluruh kimia, dan inilah sebab standard ini penting walaupun ringkas. Apabila logam Kumpulan 1 kehilangan satu elektron untuk membentuk ion +1, susunan elektron ion itu menjadi sama seperti gas adi terdekat yang lebih ringan, contohnya natrium (2.8.1) menjadi ion Na⁺ dengan susunan 2.8, sama seperti neon. Apabila halogen Kumpulan 17 memperoleh satu elektron untuk membentuk ion −1, ia juga mencapai susunan gas adi, klorin (2.8.7) menjadi ion Cl⁻ dengan susunan 2.8.8, sama seperti argon. Jadi setiap kali anda menjelaskan mengapa sesuatu unsur membentuk ion tertentu, jawapannya selalu berbalik kepada usaha mencapai susunan gas adi yang stabil. Memahami ini sekarang menjadikan bab Ikatan Kimia yang seterusnya jauh lebih mudah, kerana anda sudah tahu ke mana semua atom “menuju”.

Trend menuruni kumpulan juga patut diingat: takat didih meningkat kerana atom menjadi lebih besar dan daya tarikan antara atom bertambah, walaupun kesemua gas adi kekal lengai. Sifat lengai yang sama dikongsi oleh semua ahli kumpulan inilah yang membezakannya daripada Kumpulan 1 dan Kumpulan 17, di mana kereaktifan berubah secara ketara dari atas ke bawah.

Kedudukan dalam bab

Standard ini melengkapkan kimia kumpulan dalam bab Jadual Berkala Unsur, dan idea “petala penuh yang stabil” ialah pautan terus kepada bab seterusnya tentang Ikatan Kimia, di mana atom memperoleh, kehilangan atau berkongsi elektron untuk mencapai susunan gas adi. Ulang kaji sifat dan kegunaan dengan nota ulang kaji dan semak penerangan anda dengan contoh penyelesaian. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan penerangan kelengaian anda lengkap dan anda tidak pernah lupa duplet helium, iaitu butiran yang paling kerap terlepas bagi standard ini merentasi Kimia SPM.

Ringkasan pantas

• Gas adi Kumpulan 18 mempunyai petala luar yang penuh (duplet 2 bagi helium, oktet 8 bagi yang lain).
• Ia lengai kerana ia tiada kecenderungan untuk memperoleh, kehilangan atau berkongsi elektron.
• Ia gas tanpa warna, monoatom dengan takat didih yang sangat rendah.
• Kegunaan (helium dalam belon, neon dalam papan tanda, argon dalam mentol) semuanya bergantung pada sifatnya yang tidak reaktif.