Niezależnie od tego, czy jesteś naukowcem, czy laikiem, możesz zastanawiać się, dlaczego gazy szlachetne występują w postaci pojedynczych atomów. Gazy szlachetne to grupa pierwiastków, które nie są reaktywne, co oznacza, że nie łączą się i nie reagują z innymi pierwiastkami. Mają niskie temperatury topnienia i wrzenia, a ich siły międzyatomowe są słabe. Dzięki temu nadają się do zastosowań, w których nie mają tendencji do uczestniczenia w reakcjach chemicznych. Chemia atomów gazów rzadkich jest jednak bardzo ograniczona i istnieje zaledwie kilkaset takich związków. Należą do nich krypton, fluor, neon, ksenon i radon.
Nazwa szlachetne oznacza coś odseparowanego od reszty pierwiastków i można je zaliczyć do klasy metali szlachetnych. Ponadto struktura atomowa gazów szlachetnych została scharakteryzowana jako niereaktywna, posiadają one pełne zewnętrzne powłoki elektronowe. Jednak ich powinowactwo do elektronów jest bardzo małe. Ponadto ich elektrony walencyjne są słabiej trzymane przez większe gazy szlachetne. W rezultacie bardzo trudno tworzą wiązania chemiczne z innymi pierwiastkami.
Gazy szlachetne zostały po raz pierwszy wyizolowane w latach 90. XIX wieku. Ich bezwonne, bezbarwne i neutralne właściwości sprawiają, że są przydatne w wielu zastosowaniach, w tym w uprawie kryształów krzemu i produkcji laserów gazowych. Chociaż gazy szlachetne są często postrzegane jako niereaktywne, są one bardzo reaktywne tylko w ekstremalnych warunkach. Dlatego też są one często stosowane jako gaz oddechowy przez nurków głębinowych, aby uniknąć toksycznego działania azotu. Inne zastosowania tych gazów to produkcja laserów gazowych i naddźwiękowych tuneli aerodynamicznych.
Gazy szlachetne można zidentyfikować dzięki ich stabilnym izotopom. Na przykład radon jest najdłużej żyjącym izotopem, a jego okres połowicznego rozpadu wynosi 3,8 dnia. Rozpada się na polon i ołów. Inny izotop helu, Xe, ma okres połowicznego rozpadu 3,6 roku. Wszystkie sześć gazów szlachetnych ma zewnętrzne poziomy energetyczne zawierające osiem elektronów.
Punkty topnienia i wrzenia gazów szlachetnych są bliskie sobie. Oznacza to, że można je skroplić i schłodzić do stanu ciekłego bez szkody dla ich właściwości fizycznych. Jednocześnie gęstość tych pierwiastków jest niewielka i można je wykorzystać do wytwarzania sztucznych mieszanin tlenu z helem, co zapobiega powstawaniu pęcherzyków we krwi.
Gazy szlachetne pierwotnie nosiły nazwę gazów obojętnych. Od tego czasu wielokrotnie zmieniano ich nazwy. Niektóre z nich to hel, argon i neon. Argon jest najobficiej występującym gazem szlachetnym, stanowi około 0,9% objętości atmosfery ziemskiej. Chociaż nie jest reaktywny, jest szeroko stosowany w lampach żarowych, aby zapobiec utlenianiu się żarnika. Podobnie ksenon, lżejszy gaz szlachetny, ma stężenie około 0,09 części na milion.
W XIX wieku naukowiec o nazwisku Henry Cavendish odkrył, że azot i tlen nie łączą się, ale zamiast tego pozostają w swoich odpowiednich stanach. Ponadto wydzielił z powietrza gazy szlachetne i w 1904 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Wyizolował również ksenon i użył go do przygotowania prostych związków z fluorem i radonem.
