Soy gaz
Kimyasal özellikleri > Bileşikleri

Ana madde: Soy gaz bileşiği
Soy gazlar, diğer elementlere kıyasla daha düşük kimyasal reaktiflik göstermektedir ve bundan ötürü birkaç yüz soy gaz bileşiği bulunur. Ksenon, kripton ve argon düşük düzeylerde reaktiflik gösterirken, helyum ve neonun dâhil olduğu kimyasal bağlarda yüksüz bileşik oluşmaz (yine de birkaç helyum bileşiğinin varlığına dair teorik kanıtlar mevcuttur). Soy gazların reaktiflik sıralaması Ne < He < Ar < Kr < Xe < Rn şeklindedir.
1933 yılında Linus Pauling, daha ağır soy gazların flor ve oksijen ile bileşik oluşturabileceğini öngördü. Pauling, kripton hekzaflorür (KrF6) ve ksenon hekzaflorür (XeF6) bileşiklerinin varolduğunu ve ksenon hekzaflorürün kararsız bir bileşik olabileceğini öngörerek ksenik asitin perksenat tuzları oluşturabileceği fikrini ortaya attı. İlerleyen dönemlerde, hem termodinamik hem de kinetik olarak kararsız olduğu düşünülen ksenon oktaflorür (XeF8) dışında bu öngörülerin genel olarak doğru olduğu tespit edildi.
Ksenon bileşikleri, soy gaz bileşiklerinin en kalabalık grubudur. Ksenon diflorür (XeF2), ksenon tetraflorür (XeF4), ksenon hekzaflorür (XeF6), ksenon tetroksit (XeO4) ve sodyum perksenat (Na4XeO6) bileşiklerinde olduğu gibi bu bileşiklerin çoğunda yükseltgenme seviyesi +2, +4, +6 veya +8 olan, oksijen ve flor gibi elektronegatifliği yüksek atomlarla bağ oluşturan ksenon atomu bulunur. Özellikle florinasyon maddesi olarak kullanılan ve ticari olarak satılan ksenon diflorür başta olmak üzere bu bileşiklerin bazıları kimyasal sentezde yükseltgen madde olarak kullanılır. 2007'ye kadar, organoksenon bileşikleri (karbona bağlı olan ksenon bileşikleri) ile azot, klor, altın, cıva ve ksenonun kendisine bağlı olanları da içeren diğer elementlere bağlı hâlde yaklaşık beş yüz ksenon bileşiği belirlenmiştir. Ksenonun bor, hidrojen, brom, iyot, berilyum, sülfür, titanyum, bakır ve gümüşe bağlandığı bileşikler de tespit edilmiş olup varlıklarına yalnızca düşük sıcaklıklardaki soy gaz matrislerinde veya süpersonik soy gaz jetlerinde rastlanmaktadır.
Teoride radonun, ksenondan daha reaktif olmasından dolayı ksenona kıyasla daha kolay kimyasal bağ oluşturması gerekse de izotoplarının yüksek radyoaktivitesi ve görece kısa yarı ömrü sebebiyle pratikte birkaç florür ve oksit oluşturabilmektedir. Kripton, ksenondan daha az reaktif olsa da +2 yükseltgenme seviyesine sahip kripton bileşiklerine rastlanmıştır. Kriptonun, azot veya oksijen ile tek bağ oluşturduğu bileşikler, sırasıyla -60 °C (-76 °F) ve -90 °C (-130 °F) altındaki sıcaklıklarda kararlıdır. Kripton atomlarının diğer ametaller (hidrojen, klor, karbon) ve bazı geçiş metalleriyle (bakır, gümüş, altın) kimyasal bağlar gerçekleştirdikleri gözlemlense de bunların varlıklarına ya düşük sıcaklıklardaki soy gaz matrislerinde ya da süpersonik soy gaz jetlerinde rastlanmaktadır. Benzer koşullar 2000'de, argon florohidrür (HArF) gibi argonun ilk birkaç bileşiğinin ve bazı geçiş metalleriyle oluşturduğu bağların elde edilmesinde kullanıldı. 2007 itibarı ile bilinen helyum ve neonun dâhil olduğu kovalent bağlı herhangi bir kararlı nötral molekül bulunmamaktadır.
Soy gazlar, gaz hâlinde kararlı moleküler iyonlar oluşturabilirler. Bu iyonların ilki, 1925'te keşfedilen helyum hidrit moleküler iyonudur (HeH+). Evrende en yaygın bulunan iki element olan hidrojen ile helyumun bileşiminden oluştuğu için bu iyonun, henüz saptanmamış olsa da yıldızlararası ortamda doğal olarak bulunabileceği düşünülmektedir. Bu iyonlara ek olarak soy gazların bilinen nötr eksimerleri bulunmaktadır. Bunlar, yalnızca uyarılmış elektron hâlinde kararlı olan argon florür ve kripton florür gibi bileşiklerdir ve bu bileşiklerden bazıları eksimer lazerlerde kullanılmaktadır.
Soy gazlar, kovalent bağ oluşturdukları bileşiklere ek olarak kovalent olmayan bağla da bileşik oluşturabilirler. İlk kez 1949'da tanımlanan kafes bileşikler, belli başlı organik ve inorganik maddelerin kristal kafeslerindeki boşluklarda kıstırılmış soy gazlar içerirler. Bunların oluşumu için gerekli şart, ziyaretçinin (soy gaz), ev sahibi kristal kafesin boşluğuna yerleşebilmesi için uygun boyutta olmasıdır. Örneğin argon, kripton ve ksenon; hidrokinon ile kafes bileşik oluşturabilirken helyum ve neon, görece daha küçük olduğundan veya tutulabilmesi için yeterince kutuplanabilir olmadığından oluşturamaz. Neon, argon, kripton ve ksenon, soy gazın buz içinde kıstırıldığı klatrat hidratlar da meydana getirebilir.
Soy gazlar, soy gaz atomunun fulleren molekülü içinde kıstırıldığı endohedral fulleren bileşikleri oluşturabilmektedir. 1993'te, 60 karbon atomu içeren bir küresel molekül olan C60, yüksek basınç altında soy gazlara maruz bırakıldığında He@C60 gibi koordinasyon bileşiklerinin oluşabileceği keşfedildi (@ gösterimi helyumun C60 içerdiğini ancak ona kovalent olarak bağlanmadığını belirtmektedir). 2008 itibarı ile helyum, neon, argon, kripton ve ksenonlu endohedral bileşikler elde edildi. Bu bileşikler, soy gaz atomunun nükleer manyetik rezonansı vasıtasıyla fullerenlerin yapısı ve reaktivitesinin incelenmesinde kullanılmaktadır.
Ksenon diflorür (XeF2) gibi soy gaz bileşikleri, oktet kuralını ihlâl ettikleri için hipervalent olarak kabul edilir. Bu bileşiklerdeki bağlanmalar, üç merkez dört elektron bağı modeli kullanılarak açıklanabilmektedir. İlk olarak 1951'de önerilen bu model, üç doğrudaş atomun bağlanmasını göz önünde bulundurur. Örneğin ksenon diflorürdeki bağlanma, her atomun p orbitalinden kaynaklanan üç moleküler orbital ile tanımlanır. Bağlanma, ksenondan gelen dolu bir p orbitali ile her bir flor atomundan gelen yarı dolu p orbitallerinden meydana gelir ve bu da dolu bir bağ orbitali, dolu bir bağ yapmayan orbital ve bir karşıt bağlayıcı orbital ile sonuçlanır. En yüksek dolu moleküler orbital iki uç atomda yerelleşir.