bélyegkép|jobbra|315px|Különböző nemesgázokkal töltött gázkisülés-csövek. Balról jobbra: hélium, neon, argon, kripton és xenon
A nemesgázok a periódusos rendszer VIII-as főcsoportjában (IUPAC szerinti 18-as csoportjában) található elemek. A hélium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe) és a radon (Rn) tartozik ebbe a csoportba. Egyes feltételezések szerint a hetedik periódusban relativisztikus hatások miatt a széncsoportbeli fleróvium mutat a nemesgázokra jellemző tulajdonságokat a VIII. főcsoportbeli oganeszon helyett. A nemesgázok sok hasonló tulajdonsággal bírnak. Standard hőmérsékleten és nyomáson színtelen, szagtalan, egyatomos gázok. Kémiailag közömbösek, reakcióba csak szélsőséges körülmények közt vihetők.
A nemesgázok tulajdonságai jól magyarázhatók az atomszerkezetre vonatkozó modern elméletekkel: ezek szerint a nemesgázok legkülső elektronhéja telített (a héliumnál 1s2, a többi nemesgáznál ns2np6) és az így kialakult stabilis elektronkonfiguráció a felelős az igen kis mértékű reakciókészségükért. A gázatomok közt csak gyenge van der Waals-féle erők hatnak, ezért forráspontjuk az összes elem közül a legalacsonyabb. Olvadás- és forráspontjuk között mindössze néhány foknyi eltérés van, ezért csak egy szűk hőmérséklet-tartományban léteznek folyadékként.
A neont, argont, kriptont és xenont a levegőből nyerik ki cseppfolyósítást követő frakcionált desztillációval. A héliumot a földgázból nyerik, amelynek héliumtartalma helyenként a 7%-ot is elérheti, kriogén szétválasztási technikákkal, a radont pedig rendszerint oldott rádium-, tórium- vagy uránvegyületek radioaktív bomlásából izolálják. Közömbösségük miatt számos olyan területen alkalmazhatók, ahol a kémiai reakciókat el szeretnék kerülni. Például izzólámpákat gyakran töltenek meg kriptongázzal, hogy megakadályozzák a volfrámszál eloxidálódását, a mélytengeri búvárok pedig héliumot használnak légzőberendezéseikben az oxigén mellé keverve, hogy csökkentsék a nagy nyomáson, normál levegő használatával fellépő nitrogénnarkózis (a nitrogén nagy parciális nyomása okozta euforikus állapot), a keszonbetegség és az oxigéntoxicitás esélyét. Korábban a gyúlékony hidrogén helyett léghajók töltésére is használták a héliumot, ma már ez az alkalmazása nem jelentős, viszont meteorológiai léggömbök töltésére még mindig használják.
Történet bélyegkép|balra|300px|A héliumot jellegzetes spektrumvonalai miatt először a Napban mutatták ki bélyegkép|jobbra|William Ramsay-t a nemesgázok felfedezéséért kémiai Nobel-díjjal tüntették ki
A nemesgáz kifejezés a német Edelgas szó tükörfordításából ered, melyet először Hugo Erdmann használt 1898-ban, utalva ezzel az elemek rendkívül kicsi reaktivitására. A név analóg a nemesfém kifejezéssel, amely szintén az elemek kis reakciókészségére utal.
1784-ben az angol fizikus és kémikus Henry Cavendish a levegő összetételét vizsgálva megfigyelte, hogy a levegőmintában oxigénfeleslegben létrehozott ismételt elektromos kisüléssel sem sikerült reakcióba vinni a gáz egy részét, amelyről meghatározta, hogy az a levegőnek nem több mint 1/120-ad része. Az 1868. augusztus 18-i napfogyatkozás alkalmával Pierre Janssen és Joseph Norman Lockyer a Nap kromoszférájának spektrumában egy sárga vonalat észleltek a nátrium D vonala mellett, ennek alapján egy új elemet feltételeztek. Az elemet a Nap görög neve (ήλιος, Helios) alapján héliumnak nevezték el.Oxford English Dictionary (1989), s.v. "helium". Retrieved December 16, 2006, from Oxford English Dictionary Online. Also, from quotation there: Thomson, W. (1872). Rep. Brit. Assoc. xcix: "Frankland and Lockyer find the yellow prominences to give a very decided bright line not far from D, but hitherto not identified with any terrestrial flame. It seems to indicate a new substance, which they propose to call Helium." Ugyanezt a spektrumvonalat később Luigi Palmieri is észlelte 1881-ben a Vezúvból kitörő vulkáni gázokban, majd végül William Ramsay erősítette meg földi jelenlétét az atmoszferikus gázok vizsgálata során.
1895-ben John William Strutt felfedezte, hogy a levegőből az oxigén, a szén-dioxid és a vízgőz eltávolításával nyert nitrogén sűrűsége nagyobb, mint az ammóniából kémiailag előállított nitrogéné. Ramsay-vel együtt azt feltételezte, hogy a levegőből kivont nitrogén valamilyen más gázzal volt keverve, ezért egy kísérletben a magnéziumot nitrogénben hevítette, és így kis mennyiségű egyatomos gáz maradt vissza, amit a görög αργός (argosz = lusta) szó után argonnak neveztek el. Ezzel a felfedezéssel rájöttek, hogy egy teljes csoport hiányzott a periódusos rendszerből. Ramsay-nek az argonnal kapcsolatos kutatásai során elsőként sikerült héliumot előállítania a kleveit ásvány hevítésével. 1902-ben a héliumra és argonra vonatkozó bizonyítékokat elfogadva Mengyelejev hozzáadta a nemesgázokat 0. csoportként a táblázatához, amely később a periódusos rendszerré vált.
Ramsay folytatta a nemesgázok keresését, és 1898-ig a cseppfolyós levegő alacsony hőmérsékleten frakcionált desztillációjával három további elemet sikerült elkülönítenie, amelyeket kriptonnak (κρυπτός – kriptosz = elrejtőzik, eltitkol), neonnak (νέος – neosz = új) és xenonnak (ξένος – xenosz = idegen, furcsa) nevezett el. A radont először Friedrich Ernst Dorn azonosította 1898-ban és rádiumemanációnak nevezte, de nem tekintették nemesgáznak egészen 1904-ig, amikor megállapították, hogy tulajdonságai hasonlóak a többi nemesgázéhoz. Strutt és Ramsay a nemesgázok felfedezéséért 1904-ben fizikai és kémiai Nobel-díjban részesült.
A nemesgázok felfedezése nagyban segítette az atomszerkezet általános megértését. 1895-ben Henri Moissan francia kémikus megkísérelte az argont reakcióba vinni a legelektronegatívabb elemmel, a fluorral, sikertelenül. A tudósok egészen a 20. század végéig próbálkoztak sikertelenül argonvegyületek előállításával, de ezek a kísérletek hozzájárultak az atomszerkezetre vonatkozó új elméletek születéséhez. Ezen kísérletek alapján 1913-ban publikálta Niels Bohr az atom szerkezetére vonatkozó modelljét, miszerint az atommag körül az elektronok héjakba vannak szerveződve, és a nemesgázok külső elektronhéjai a hélium kivételével mindig nyolc elektront tartalmaznak. 1916-ban Gilbert N. Lewis megfogalmazta az úgynevezett oktettszabályt, vagyis hogy a külső elektronhéjon kialakuló elektronoktett a legstabilabb elrendeződés bármely atom számára, és mindegyik elem ennek kialakítására törekszik. Ez magyarázattal szolgál a nemesgázok csekély reaktivitására, mivel nekik nem szükséges elektron felvétele vagy leadása, hogy kialakítsák az elektronoktettet.
1962-ben Neil Bartlett felfedezte az első nemesgázvegyületet, a xenon-hexafluoroplatinátot. Ezt rövid időn belül más nemesgázok vegyületeinek felfedezése követte: 1962-ben a radon-difluoridé, majd 1963-ban a kripton-difluoridé. Az argon első stabil vegyületéről 2000-ben számoltak be, amikor argon-fluorohidridet sikerült előállítani 40 K hőmérsékleten.
1998-ban az Egyesített Atomkutató Intézet dubnai tudósai kalciummal bombáztak plutóniumot, hogy előállítsák a 114-es rendszámú elemet, a fleróviumot. Előzetes kémiai kísérletek azt jelzik, hogy ez lehet a szupernehéz elemek közül az első, amely nemesgázszerű tulajdonságokat mutat annak ellenére, hogy a széncsoport tagja a periódusos rendszerben. 2006 októberében az Egyesített Atomkutató Intézet és a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium tudósai mesterségesen előállították a VIII. főcsoport hetedik elemét, az ununoktiumot, kalifornium kalciummal való bombázásával.
Fizikai és atomi tulajdonságok bélyegkép|balra|400px|Az ionizációs energia változása a rendszám függvényében. Jól láthatóak a nemesgázok kiugró értékei bélyegkép|jobbra|A nemesgázok olvadás- és forráspont-értékei
A nemesgázok atomjai közt csak gyenge másodrendű kötőerők lépnek fel, emiatt olvadás- és forráspontjuk rendkívül alacsony. Standard hőmérsékleten és nyomáson mind egyatomos gáz, köztük olyanok is, melyeknek atomtömege nagyobb, mint más normális esetben szilárd elemeknek. Az olvadás- és forráspontértékek a csoportban lefelé haladva nőnek. A hélium más elemekkel összevetve számos különleges tulajdonsággal bír: forrás- és olvadáspontja az összes elem közül a legalacsonyabb, az egyetlen elem, amely szuperfolyékony tulajdonságot mutat, és az egyetlen elem, amelyet standard nyomáson nem lehet hűtéssel megszilárdítani – ehhez 25 atmoszféra nyomás szükséges 0,95 K hőmérsékleten. A nemesgázoknak a xenonig terjedően több stabil izotópjuk is van. A radonnak ezzel szemben egy stabil izotópja sincs, a leghosszabb életű izotópja, a 222Rn felezési ideje 3,8 nap, és alfa-bomlással polóniummá alakul, ami tovább bomlik ólommá.
A nemesgázok atomsugara a többi főcsoportbeli elemekhez hasonlóan fokozatosan nő a csoportokban lefelé haladva, az elektronhéjak számának növekedése miatt. Az atomméret sok másik tulajdonsággal áll összefüggésben. Például az ionizációs energia a rendszám növekedésével a nemesgázok között is csökkenő tendenciát mutat, ennek oka, hogy a nagyobb atomoknál a külső elektronok távolabb vannak az atommagtól, amely így nem gyakorol rájuk akkora vonzó hatást, ezért könnyebben leszakíthatók az atomról. A nehezebb nemesgázok ionizációs energiája kisebb is lehet, mint néhány második periódusbeli elemé, mint például a fluoré és az oxigéné, ez pedig a reakcióképességükön is megmutatkozik. Minden periódusban a nemesgázok ionizációs energiája a legnagyobb, ez is az elektronkonfiguráció stabilitását jelzi és összefüggésben áll az elemek kicsi reakciókészségével. A nemesgázok nem képesek elektronfelvétellel stabil anion kialakítására, tehát elektronaffinitásuk pozitív.;
A nemesgázok makroszkopikus fizikai tulajdonságait az atomok közt fellépő, gyenge van der Waals-erők határozzák meg. A vonzó hatás az atomok méretével (vagyis a polarizálhatóság növekedésével és az ionizációs energia csökkenésével) növekszik. Ennek eredményeként a csoporton belül egyenletes változások figyelhetők meg: A rendszám növekedésével nő az olvadáspont, a forráspont, a párolgáshő és az oldhatóság. A sűrűségbeli növekedést az atomtömeg növekedése okozza.
A nemesgázok közel ideális gázok, de az ideális gáztörvénytől való kis eltérésük kulcsot jelentett a molekuláris kölcsönhatások, a molekulapályák tanulmányozásában. A Lennard-Jones-potenciált, melyet gyakran alkalmaznak részecskék közti kölcsönhatások modellezésére, John Lennard-Jones az argonnal kapcsolatos kísérleti adatokból vezette le 1924-ben, még mielőtt a kvantummechanika által kínált eszközök lehetővé tették a molekuláris erők megértését. A nemesgázok – különösen a hélium – egy gyakorlati szempontból fontos tulajdonsága, hogy a laboratóriumokban használt többféle anyagon képesek átdiffundálni. Ilyen például a gumi és a PVC, de a hélium a legtöbb üvegen is átdiffundál.
Elem Hélium (3He és 4He) Neon Argon Kripton Xenon Radon Gázkisülés színe 130px 130px 130px 130px 130px vörösKlaus Hoffmann: Kann man Gold machen? Gauner, Gaukler und Gelehrte. Aus der Geschichte der chemischen Elemente. Urania-Verlag, Leipzig · Jena · Berlin 1979, keine ISBN, S. 67. Emissziós színkép alt=Helium line spectrum|130px alt=Neon line spectrum|130px alt=Argon line spectrum|130px alt=Krypton line spectrum|130px alt=Xenon line spectrum|130px Olvadáspont (1013 hPa)P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: Noble Gases. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2006 (). 0,319 K(−272,831 °C)(29,315 bar) 0,775 K(−272,375 °C)(25,316 bar) 24,57 K(−248,58 °C) 84,0 K(−189,2 °C) 116,2 K(−157,0 °C) 161,4 K(−111,8 °C) kb. 202 K(kb. −71 °C) Forráspont (1013 hPa) 3,1905 K(−269,9595 °C) 4,224 K(−268,926 °C) 27,09 K(−246,06 °C) 87,295 K(−185,855 °C) 119,79 K(−153,36 °C) 165,03 K(−108,12 °C) 211,9 KA. G. M. Ferreira, L. Q. Lobo: On the vapour pressure of radon. In: The Journal of Chemical Thermodynamics. 2007, 39, 10, S. 1404–1406, (−61,3 °C) Kritikus pont 3,3093 K(−269,8407 °C) 1,1459 bar