Características nobres de gases, configuração, reações, usos

O gases nobres Eles são um conjunto de elementos que estão integrando o grupo 18 da tabela periódica. Ao longo dos anos, eles também foram chamados de gases raros ou inertes, ambas denominações imprecisas; Alguns deles são muito abundantes lá fora e no planeta Terra, e também são capazes, sob condições extremas, para reagir.

Seus sete elementos se integram talvez o grupo mais exclusivo da tabela periódica, cujas propriedades e poucas reatividades impressionam tanto quanto a dos metais nobres. Entre eles desfilam o elemento mais inerte (neon), o segundo mais abundante no cosmos (hélio) e o mais pesado e mais instável (oganese).

O brilho de cinco dos gases nobres em estradas ou bolhas de vidro. Fonte: Novo Trabalhista-HP (Talk) www.PSE-Mendelejew.de); Imagens únicas originais: Jurii, http: // imagens-dos-elementos.com. [CC por 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)]

Os gases nobres são as substâncias mais frias da natureza; Temperaturas muito baixas resistem antes de condensar. Ainda mais difícil é o seu congelamento, uma vez que suas forças intermoleculares baseadas na dispersão de Londres e na polarizabilidade de seus átomos são muito fracas como se mal os mantenha coesos em um cristal.

Devido à sua baixa reatividade, eles são gases relativamente seguros para armazenar e não representam muitos riscos. No entanto, eles podem passar para o oxigênio dos pulmões e causar asfixia se forem inalados em excesso. Por outro lado, dois de seus membros são elementos altamente radioativos e, portanto, mortais para a saúde.

A baixa reatividade dos gases nobres também é usada para fornecer as reações de uma atmosfera inerte; para que nenhum reagente ou produto corre o risco de oxidação e afete o desempenho da síntese. Isso também favorece processos de soldagem de arco elétrico.

Por outro lado, em seus estados líquidos, eles são excelentes refrigerantes criogênicos que garantem as temperaturas mais baixas, indispensáveis ​​para o funcionamento correto de equipamentos altamente energéticos, ou para alguns materiais alcançarem estados de supercondutividade.

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Características de gases nobres

À direita (destacada em laranja), está o grupo de gases nobres. De cima para baixo: Hélio (He), Neon (NE), Argônio (AR), Crypton (KR), Xenon (Xe) e Radon (RN).

Talvez os gases nobres sejam os elementos que compartilham qualidades mais comuns, tanto físicas quanto químicas. Suas principais características são:

- Eles são todos incolores, banheiros e sem gosto; Mas quando estão trancados em ampolas a baixas pressões e recebem um choque elétrico, as luzes coloridas são ionizadas e disparadas (imagem superior).

- Cada gás nobre tem sua própria luz e espectro.

- São espécies monoatômicas, as únicas na tabela periódica que podem existir em seus respectivos estados físicos sem a participação de vínculos químicos (como metais são ligados pela ligação metal). Portanto, eles são perfeitos para estudar as propriedades dos gases, pois se adaptam muito bem ao modelo esférico de um gás ideal.

- Eles geralmente são os elementos com os pontos de fusão e ebulição mais baixos; Tanto é assim, esse hélio não pode nem cristalizar em zero absoluto sem um aumento na pressão.

- De todos os elementos são os menos reativos, ainda menos que os metais nobres.

- Suas energias de ionização são as mais altas, bem como suas eletronegatividades, assumindo que elas formam ligações puramente covalentes.

- Seus rádios atômicos também são os menores por estarem com os direitos de cada período.

Os 7 gases nobres

Os sete gases nobres são, de cima para baixo, descendentes pelo grupo 18 da tabela periódica:

-Helio, ele

-Neon, NE

-Argon, AR

-Kripton, KR

-Xenón, Xe

-Radón, rn

-Oganeseson, OG

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Para todos eles, exceto os Oganeseon instáveis ​​e artificiais, suas propriedades físicas e químicas foram estudadas. Acredita -se que Oganesen, devido à sua grande massa atômica, não é nem um gás, mas um líquido nobre ou sólido. Pouco se sabe sobre o radônio, por causa de sua radioatividade, em relação ao hélio ou argônio.

Configuração eletronica

Foi dito que os gases nobres têm sua camada de valência totalmente cheia. É assim que suas configurações eletrônicas são usadas para simplificar a de outros elementos usando seus símbolos bloqueados em colchetes ([ele], [ne], [ar], etc.). Suas configurações eletrônicas são:

-Helio: 1s², [Ele] (2 elétrons)

-Neon: 1s²2s²2 p⁶, [NE] (10 elétrons)

-Argônio: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶, [AR] (18 elétrons)

-Kripton: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶, [KR] (36 elétrons)

-Xenon: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5 p⁶, [XE] (54 elétrons)

-RADON: 1S²2s²2 p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5 p⁶5 d¹⁰6s²6p⁶, [RN] (86 elétrons)

O importante é não se lembrar deles, mas detalhar que eles terminam em ns²NP⁶: O Octo de Valencia. Também é apreciado que seus átomos tenham muitos elétrons, que após a grande força nuclear eficaz estão em um volume mais baixo em comparação com os outros elementos; isto é, seus rádios atômicos são menores.

Portanto, seus rádios atômicos eletronicamente densos exibem uma característica química que todos os gases nobres compartilham: são difíceis de polarizar.

Polarizabilidade

Gases nobres podem imaginar como esferas de nuvem eletrônica. Enquanto desce pelo grupo 18, seus rádios aumentam e da mesma maneira a distância que separa o núcleo dos elétrons de Valência (os dos ns²NP⁶).

Esses elétrons sentindo uma força de atração mais baixa pelo núcleo podem ser movidos com maior liberdade; As esferas estão atrasadas mais facilmente quanto mais volumosas são. Como resultado de tais movimentos, regiões de densidades eletrônicas baixas e altas aparecem: os pólos Δ+ e δ-.

Quando o átomo de um gás nobre é polarizado, ele se torna um dipolo instantâneo capaz de induzir outro ao átomo vizinho; isto é, estamos enfrentando as forças dispersivas de Londres.

É por isso que as forças intermoleculares aumentam do hélio para o radônio, refletindo em seus pontos de ebulição crescentes; E não apenas isso, mas também suas reatividades aumentam.

Ao polarizar mais átomos, há uma possibilidade maior de que seus elétrons de valência participem de reações químicas, após as quais os compostos de gases nobres são gerados.

Reações

Hélio e neon

Entre os gases nobres, os menos reagentes são hélio e néon. De fato, o neon é o elemento mais inerte de todos, mesmo quando sua eletronegatividade (da formação de ligações covalentes) ultrapassa a da fluorina.

Nenhum de seus compostos não é conhecido em condições terrestres; No entanto, no cosmos, a existência do íon molecular é bem provável⁺. Além disso, quando excitados eletronicamente, eles são capazes de interagir com átomos gasosos e formar moléculas neutras efêmeras chamadas excitadoras; como Hene, CSNE e NE₂.

Por outro lado, embora os compostos não sejam considerados em um sentido formal, os átomos de He e NE podem levar a moléculas de paredes de van der; isto é, compostos que permanecem "unidos" simplesmente por forças dispersivas. Por exemplo: AG₃Ele, Hao, Hei₂, Cf₄Bebê₃Cl₂ e Nebeco₃.

Da mesma forma, essas moléculas de van der Walls podem existir graças a interações fracas induzidas de íons-dipolo; Por exemplo: NA⁺Ele₈, Rb⁺Ele, cu⁺Ne₃ e cu⁺Ne₁₂. Observe que é até possível que essas moléculas se tornem aglomeradas de átomos: clusters.

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E, finalmente, os átomos de He e NE podem ser "presos" ou intercalados em complexos endoedical de fullerenos ou folhetos de CLA, sem reagir; Por exemplo: [Email protege]₆₀, (N₂)₆Ne₇, I (h₂QUALQUER)₆ e ne • nh₄Fé (hcoo)₃.

Argon e Kripton

Gases nobres de Argon e Kripton porque são mais polarizáveis, tendem a apresentar mais "compostos" do que os de hélio e néon. No entanto, parte deles é mais estável e caracterizada, pois eles têm uma vida útil mais longa. Entre alguns deles está Harf, e o íon molecular ARH⁺, presente nas nebulosas pela ação dos raios cósmicos.

Do Kripton inicia a possibilidade de obter compostos em condições extremas, mas sustentáveis. Este gás reage com o flúor de acordo com a seguinte equação química:

Kr + f₂ → Krf₂

Observe que o Kripton adquire um número de oxidação de +2 (kr²⁺) Graças ao fluoreto. O krf₂ De fato, pode ser sintetizado em quantidades negociáveis ​​como um agente oxidante e fluorante.

Argon e Kripton podem estabelecer um amplo repertório de Clatrats, Endo -Metal Complex.

Xenon e Radon

O xenônio está, entre os gases nobres, o rei da reatividade. Formar os compostos verdadeiramente estáveis, comerciais e caracterizáveis. De fato, sua reatividade se assemelha à do oxigênio em condições apropriadas.

Seu primeiro composto sintetizado foi o “XEPTF₆”, Em 1962 por Neil Bartlett. Esse sal, na verdade, de acordo com a bibliografia, consistia em uma mistura complexa de outros sais fluorados de xenônio e platina.

No entanto, isso foi mais do que suficiente para demonstrar a afinidade entre xenônio e fluoreto. Entre alguns desses compostos que temos: xef₂, Xef₄, Xef₆ e [xef]⁺[Ptf₅]^-. Quando o Xef₆ Ele se dissolve na água, gera um óxido:

Xef₆ + 3 h₂O → Xeo₃ + 6 HF

Este Xeo₃ pode causar as espécies conhecidas como xenatos (HXEO₄^-) ou ácido xénic (h₂Xeo₄). Desproporção de xenatos a perxenatos (xeo₆^4-); E se o meio for acidificado, no ácido perxénic (h₄Xeo₆), que é desidratado para o tetróxido de xenônio (Xeo₄):

H₄Xeo₆ → 2 h₂O + Xeo₄

O radônio deve ser o mais reativo dos gases nobres; Mas é tão radioativo, que praticamente mal tem tempo de reagir antes de se desintegrar. Os únicos compostos que foram totalmente sintetizados são o seu fluoreto (RNF₂) e óxido (RNO₃).

Produção

Liquefação do ar

Os gases nobres se tornam mais abundantes no universo à medida que descemos pelo grupo 18. Na atmosfera, no entanto, o hélio é escasso, uma vez que o campo gravitacional da terra não pode mantê -lo diferente de outros gases. É por isso que não foi detectado no ar, mas no sol.

Por outro lado, no ar, há quantidades notáveis ​​de argônio, do decaimento radioativo radioisótopo ⁴⁰K. O ar é a fonte natural de argônio, neon, kpton e xenon mais importante no planeta.

Para produzi -los, o ar deve ser submetido a liquefação para se condensar em um líquido. Em seguida, este líquido é feito destilação fracionada, separando assim cada um dos componentes de sua mistura (n₂, QUALQUER₂, Co₂, AR, etc.).

Dependendo de quão baixa a temperatura e a abundância de gás devem ser, seus preços aumentam, localizado o xenônio como o mais caro, enquanto o hélio como o mais barato.

Destilação de gás natural e minerais radioativos

Enquanto isso, o hélio é obtido de outra destilação fracionada; Mas não do ar, mas do gás natural, enriquecido por hélio graças à liberação de partículas alfa dos minerais radioativos de Torio e urânio.

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Da mesma forma, o radônio "nasce" da decadência radioativa do raio em seus respectivos minerais; Mas, devido à sua menor abundância e ao curto tempo de meia -vida dos átomos de RN, sua abundância é ridícula em comparação com a de seus colegas (os outros gases nobres).

E, finalmente, Oganeseon é um "gás" artificial, ultra -ram e nobre muito radioativo, que só pode existir brevemente sob condições controladas em um laboratório.

Perigos

O principal risco de gases nobres é que eles limitam o uso de oxigênio pelo homem, especialmente quando ocorre uma atmosfera com alta concentração deles. É por isso que não é recomendado inalá -los excessivamente.

Nos Estados Unidos, uma alta concentração do radônio foi detectada em terras ricas em urânio, que, devido às suas características radioativas, podem ser um risco à saúde.

Formulários

Indústria

Hélio e argônio são usados ​​para criar uma atmosfera inerte que serve como proteção durante a soldagem e corte. Além disso, eles são usados ​​na fabricação de semicondutores de silício. O hélio é usado como gás de enchimento em termômetros.

Argon, em combinação com nitrogênio, é usado na elaboração de lâmpadas incandescentes. O Kripton misturado com halogênios, como bromo e iodo, é usado em lâmpadas de descarga. O neon é usado em avisos de luz, misturados com fósforos e outros gases para esclarecer sua cor vermelha.

O xenônio é usado em lâmpadas de arco que emitem uma luz que se assemelha à luz do dia, usada em faróis e projetores de carro. Gases nobres são misturados com halogênios para produzir ARF, KRF ou XECL, que são usados ​​na produção de excitação.

Esse tipo de laser produz uma luz ultravioleta de onda curta que produz imagens de alta precisão e é usada na fabricação de circuitos integrados. Hélio e neon são usados ​​como gases de refrigerante criogênico.

Balões e tanques de respiração

O hélio é usado como um substituto de nitrogênio na mistura de gases respiratórios, devido à sua baixa solubilidade do corpo. Isso evita a formação de bolhas durante a fase de descompressão durante a subida, além de eliminar o nitrogênio pelo nitrogênio.

O hélio substituiu o hidrogênio como gás que permite a elevação de aeroporto e balões aerostáticos, porque é um gás leve e incombustível.

Medicamento

O hélio é usado na fabricação de ímãs de supercondutores usados ​​em equipamentos de ressonância magnética nuclear: uma ferramenta de aplicação de múltiplos medicamentos.

Kripton é usado em lâmpadas de halogênio usadas em cirurgia ocular e angioplastia a laser. O hélio é usado para facilitar a respiração em pacientes asmáticos.

O xenônio é usado como anestésico devido à sua alta solubilidade lipídica, e acredita -se que seja o anestésico do futuro. Xenon também é usado em imagens médicas pulmonares.

O radônio, um gás nobre radioativo, é usado na radioterapia de alguns tipos de câncer.

Outros

O argônio é usado na síntese de compostos que substituem o nitrogênio como uma atmosfera inerte. O hélio é usado como um gás transportador na cromatografia gasosa, bem como nos contadores de Geiger para medir a radiação.

Referências

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