Edelgase einfach erklärt: Eigenschaften & Verwendung

Hast du dich schon einmal gefragt, warum ein Partyballon an die Decke schwebt oder wie die bunten Leuchtreklamen in der Stadt funktionieren? Die Antwort liegt in einer ganz besonderen Gruppe von Elementen: den Edelgasen.

In diesem Artikel lernst du, wo du diese Elemente im Periodensystem findest, warum sie absolute Einzelgänger sind und wie wir ihre einzigartigen Eigenschaften im Alltag nutzen.

Vorwissen

• Das Periodensystem: Elemente mit ähnlichen Eigenschaften sind in Spalten (Hauptgruppen) untereinander angeordnet.
  • Beispiel: Die Alkalimetalle stehen alle gemeinsam in der 1. Hauptgruppe.
• Dichte: Bestimmt, ob ein Stoff in einem anderen aufsteigt oder absinkt.
  • Beispiel: Ein Stück Holz schwimmt auf Wasser, weil es eine geringere Dichte als Wasser hat.
• Chemische Reaktivität: Beschreibt, wie leicht ein Stoff mit anderen Stoffen reagiert.
  • Beispiel: Eisen reagiert leicht mit Sauerstoff und Wasser zu Rost.

Aufgabentyp 1: Die Einzelgänger im Periodensystem

Im Periodensystem findest du ganz rechts die 8. Hauptgruppe (Gruppe VIII). Hier wohnen die Edelgase: Helium ($\text{He}$), Neon ($\text{Ne}$), Argon ($\text{Ar}$), Krypton ($\text{Kr}$) und Xenon ($\text{Xe}$). Zur Vollständigkeit gehört auch noch Radon dazu, aber wir konzentrieren uns hier auf die ersten fünf.

Warum heißen sie eigentlich „Edelgase“? Ähnlich wie edle Metalle (zum Beispiel Gold), die nicht rosten oder anlaufen, sind diese Gase extrem reaktionsträge (inert). Das bedeutet, sie haben überhaupt kein Bedürfnis, sich mit anderen Stoffen zu verbinden. Während andere Gase wie Sauerstoff oft als Pärchen ($\text{O}_2$) vorkommen, sind Edelgase absolute Einzelgänger. Sie schwirren als einzelne, ungebundene Atome umher.

Wir atmen diese Einzelgänger übrigens jeden Tag ein, denn sie sind alle in unserer Luft enthalten, wenn auch nur in sehr kleinen Mengen.

Aufgabentyp 2: Unsichtbar, aber voller Überraschungen

Wenn du dich in deinem Zimmer umsiehst, siehst du keine Edelgase, denn sie sind alle völlig farb- und geruchlos. Außerdem haben sie extrem niedrige Siedepunkte. Helium kocht zum Beispiel schon bei $-269 \text{ }^\circ\text{C}$ und Xenon bei $-107 \text{ }^\circ\text{C}$! Deshalb sind sie bei normaler Raumtemperatur immer gasförmig.

Ein wichtiger Unterschied zwischen ihnen ist die Dichte. Helium ($0{,}17 \text{ g/l}$) und Neon ($0{,}84 \text{ g/l}$) haben eine geringere Dichte als unsere normale Luft. Argon, Krypton und Xenon haben hingegen eine höhere Dichte als Luft und sind somit „schwerer“.

Auch wenn sie unsichtbar sind, können wir sie zum Leuchten bringen! Füllt man sie in Glasröhren und schickt elektrischen Strom hindurch, senden sie charakteristische Lichtfarben aus:

• Helium leuchtet gelb.
• Neon leuchtet rot.
• Argon und Krypton leuchten violett.
• Xenon leuchtet blau.

Aufgabentyp 3: Edelgase im Alltag

Weil Edelgase so reaktionsträge sind und besondere physikalische Eigenschaften haben, nutzen wir sie für viele praktische Dinge im Alltag:

• Traggase: Da Helium eine viel geringere Dichte als Luft hat, ist es das perfekte Gas für Luftballons und riesige Luftschiffe. Die Ballons steigen auf, weil sie quasi auf der schwereren Luft schwimmen. (Zudem ist Helium im Gegensatz zu Wasserstoff nicht brennbar, was es sehr sicher macht).
• Schutzgase: Beim Schweißen von Metallen wird es extrem heiß. Das heiße Metall würde sofort mit dem Sauerstoff aus der Luft reagieren (oxidieren) und die Schweißnaht ruinieren. Deshalb pustet man beim Schweißen Argon über das Metall. Das Argon legt sich wie ein unsichtbarer Schutzschild darüber. Da es reaktionsträge ist, passiert dem Metall nichts.

• Beleuchtung: Die bunten Leuchtröhren (oft umgangssprachlich alle „Neonröhren“ genannt) nutzen die Leuchteigenschaften der Gase für auffällige Werbung. Xenon wird wegen seines extrem hellen, bläulich-weißen Lichts unter hohem Druck sogar in großen Kinoprojektoren oder Autoscheinwerfern verwendet.

Wichtige Erkenntnisse

• Die Edelgase (Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon) stehen in der 8. Hauptgruppe des Periodensystems.
• Sie sind extrem reaktionsträge (inert) und kommen als einzelne, ungebundene Atome in der Luft vor.
• Alle Edelgase sind farb- und geruchlos und haben extrem niedrige Siedepunkte.
• Im Alltag werden sie als Traggase (Helium), Schutzgase (Argon) oder für Beleuchtungen (Neon, Xenon) genutzt.