books noble gas compounds

تفاعلية الغازات النبيلة منخفضة جداً، وبالتالي لم يتشكل سوى بضع مئات من مركبات الغازات النبيلة. لم تتشكل المركبات المحايدة التي يشارك الهيليوم والنيون في روابطها الكيميائية (على الرغم من وجود أدلة نظرية على وجود بعض المركبات للهيليوم)، بينما الزينون والكريبتون والأرغون أظهرت تفاعلية ضئيلة. تتبع شدة التفاعلية الترتيب الآتي

Ne < He < Ar < Kr < Xe < Rn.

توقّع لينوس باولينغ عام 1933 أن الغازات النبيلة يمكن لها أن ُتُشَكِّل مركبات كيميائية مع الأوكسجين والفلور، وتوقّع وجود مركب سداسي فلوريد الكريبتون وسداسي فلوريد الزينون، وتوقّع كذلك وجود مركب ثماني فلوريد الزينون كمركب غير مستقر. وقد تبين صحة هذه التنبؤات بشكل عام، إلا أن ثماني فلوريد الزينون يُعتقد أنه مركب غير ثابت حرارياً أوحركياً. تُمثِّل مركبات الزينون الأكثر عدداً بين مركبات الغازات النبيلة التي تم تشكيلها حتى الآن. معظمها لها ذرة زينون في حالة الأكسدة +2 أو+4 أو+6 أو+8 مرتبطةً إلى ذرات كهرسلبية مثل الفلور أوالأوكسجين، كما هوالحال في ثنائي فلوريد الزينون XeF₂ ورباعي فلوريد الزينون XeF₄ وسداسي فلوريد الزينون XeF₆ ورباعي أوكسيد الزينونXeO₄. يتفاعل الزينون مع الفلور لتشكيل العديد من المركبات تبعاً للمعادلات:

Xe + F₂ → XeF₂

Xe + 2F₂ → XeF₄

Xe + 3F₂ → XeF₆

تستخدم بعض هذه المركبات في الصناعة الكيميائية كعوامل مؤكسدة، مثل ثنائي فلوريد الزينون المتوفر تجارياً، يحث يمكن استخدامه كعامل فلورة. بحلول 2007 تم تحديد حوالي 500 مركب للزينون بما في ذلك مركبات الزينون العضوية (تحتوي المركبات التي يرتبط بها الزينون بذرة كربون)، والزينون المرتبط بالنتروجين والكلور والذهب والزئبق والزينون نفسه. كما تم اكتشاف مركبات يرتبط فيها الزينون بالبورون أوالهيدروجين أوالبيريليوم أوالكبريت أوالتيتانيوم أوالنحاس أوالفضة ولكن ضمن دشروط خاصة. من الناحية النظرية، الرادون أكثر تفاعلية من الزينون، فينبغي أن يكون قادراً على تشكيل الروابط الكيميائية بشكل أسهل من الزينون. إلاأنه عملياً بسبب النشاط الإشعاعي العالي وعمر النصف القصير لنظائر الرادون، فإنه من الممكن تركيب مركبات قليلة من أكاسيد وفلوريدات الرادون. الكريبتون أقل تفاعليةً من الزينون، إلا أنه تم الإبلاغ عن عدة مركبات من الكريبتون في حالة الأكسدة +2. يُعبر مركب ثنائي فلوريد الكريبتون الأكثر استقراراً وملاحظةً. يتفاعل الكريبتون مع الفلور تحت الظروف القاسية ليشكّل ثنائي فلوريد الكريبتون تبعاً للتفاعل:

Kr + F₂ → KrF₂

تمت ملاحظة المركبات التي يشكل فيها الكريبتون رابطة واحدة مع النيتروجين والأوكسجين، ولكنه ثابت ضمن الظروف - 60 سيليزيوس (-76 فهرنهايت) و-90 سيليزيوس (-130 فهرنهايت) على الترتيب. ترتبط ذرات الكريبتون كيميائياً إلى غير المعادن (الهيدروجين، الكلور، الكربون)، كما يرتبط أيضاً ببعض المعادن الانتقالية المتأخرة كالنحاس والفضة والذهب ولكن لفي درجات حرارة منخفضة أوأوفي قذف فوق الصوتي. تم تطبيق هذه الظروف من أجل الحصول على مركبات للأرغون عام 2000 مثل فلوروهدريد الأرغون (HArF)، وكان بعض مركبات الغازات النبيلة التي ترتبط بها الغازات النبيلة بالمعادن الانتقالية المتأخرة كالفضة أوالذهب أوالنحاس. بحلول عام 2007، لم تُعرف بعد جزيئات محايدة مستقرة بما في ذلك المرتبطة بالنيون أوتساهمياً بالهيليوم. تستطيع الغازات النبيلة-بما في ذلك الهيليوم-تشكيل جزيئات مستقرة بشكل أيونات في الطور الغازي. أبسطها أيون جزيئة هدريد الهيليوم HeH⁺ الذي اِكتُشِفَ عام 1925. يُعتقد أن هذا التفاعل يحدث طبيعياً في الوسط بين النجمي، على الرغم من أنه لم يتم الجزم بذلك بعد، لأن هذين العنصرين الهيدروجين والهيليوم هما الأكثر وفرةً في الكون. بالإضافة إلى هذه الأيونات، يوجد العديد من الإكسيمرات المحايدة للغازات النبيلة. هذه المركبات كفلوريد الأرغون أوفلوريد الكريبتون مستقرة فقط في الحالة الإلكترونية المُثارة، ولبعضهم تطبيق في ليزرات إكسيمير. إضافةً إلى المركبات التي تشارك فيها ذرة الغاز النبيل برابطة تساهمية، هناك مركبات تشارك فيها الغازات النبيلة برابطة غير تساهمية. وُصفت المركبات القفصية لأول مرة عام 1949، وهي مؤلفة من ذرة غاز نبيل محاصرة ضمن أجواف المشابك البلورية لبعض المواد العضوية وغير العضوية. الشرط المهم لتشكيلها هي أن توافق أحجام ذرات الضيف (الغاز النبيل) تجاويف الشبكة البلورية المُضيفِة. على سبيل المثال، تشكل غازات الأرغون والكريبتون والزينون مركبات قفصية مع الهيدروكينون، لكن الهيليوم والنيون لا تشكل لأنها صغيرة جداً أوقابلية استقطابها غير كافية لترتبط. تستطيع غازات النيون والأرغون والكريبتون والزينون تشكيل هيدرات حيث يتوضع الغاز النبيل ضمن الجليد.

اكتشفت إمكانية تشكيل مركبات داخل فوليرينية من الغازت النبيلة، حيث تكون ذرة الغاز النبيل محاصرة داخل جزيء الفوليرين. عام 1993، اكتشف أنه عند تعريض مركبات C₆₀، وهي مركبات ذات جزيئة كروية الشكل تتألف من 60 ذرة كربون، حين يتم تعريضها للغازات النبيلة في ضغط مرتفع، تتشكل معقدات مثل He@C₆₀ (حيث تشير العلامة @ إلى أن ذرة الغاز النبيل توجد ضمن جزيئة C₆₀ ولكن دون أن ترتبط بها تساهمياً). بحلول عام 2008، تم الحصول على مركبات داخل فوليرينية لغازات الهيليوم والنيون والأرغون والكريبتون والزينون. تم استخدام هذه المركبات في دراسة بنية وتفاعلية الفوليرينات بوسائل الرنين المغناطيسي النووي لذرات الغاز النبيل.

مركبات الغازات النبيلة لثنائي فلوريد الزينون XeF₂ شديدة الثبات، لأنها تزيد على قاعدة الثمانية. تم اقتراح نموذج لشرح الارتباط في هذه المركبات لأول مرة عام 1951، حيث اعتبر هذا النموذج ارتباط ثلاث ذرات بشل خطي. على سبيل المثال، تم وصف الارتباط في ثنائي فلوريد الزينون بمجموعة من ثلاثة مدارات جزيئية مشتقة من المدارات P من كل ذرة. الارتباط ناجم عن الجمع بين المدارات P الممتلئة من الزينون مع مدار نصف ممتلئ من المدار P من كل ذرة فلور، مما يؤدي إلى مدار ممتلئ غير رابط ومدار مضاد ترابط فارغ. المدار الجزيئي الأعلى المشغول يتحدد بالذرتين النهائيتين. هذا يقدم موقعاً للشحنة ويتم تسهيله بواسطة الكهرسلبية العالية للفلور. ترسخت كيمياء الغازات النبيلة الثقيلة، بينما ما تزال كيمياء الغازات النبيلة الأخف كالكريبتون والزينون في مرحلة باكرة، بينما لم يتم تحديد عناصر لغاز النيون بعد.