Cuando empezamos a estudiar química y nos hablan de la tabla periódica nos hablan de esa columna de la derecha de todo constituida por esos elementos tan peculiares llamados gases nobles.
Mi primer profesor de química decía que los gases nobles eran aquellos elementos que no tenían ni ganchos, ni manos, ni patas para irse con otros elementos.
Es sin duda una curiosa definición de gases nobles ya que ¿Hemos visto las patas y los ganchos con los que los elementos se unen a otros? Pero es cierto que a ese nivel la definición podría servir.
Mi segunda profesora de química, decía que aunque en ese momento nos decían que los gases nobles no formaban compuestos, ya que no íbamos a nombrar y formular compuestos que "llevasen" ningún gas noble, pero si continuábamos con la química en el futuro (como fue mi caso) veríamos que si que existían compuestos en los que participan los gases nobles.
Ese tema quedó aparcado hasta tres años después, cuando mi primera profesora de química inorgánica entra en clase y en la presentación de su asignatura nos dice: "Vamos a estudiar la química de los elementos no metálicos de la tabla periódica, es decir, los elementos de la derecha" empieza a leernos el título de los temas de los que iba a tratar su asignatura, llega al último tema y dice: "Gases nobles, ¿Por qué creéis que se llaman gases nobles, por qué les dan un título nobiliario? Bueno, como posiblemente os hayan dicho en cursos anteriores que los gases nobles no forman compuestos. Lo cierto es que si que forman compuestos, para ser tan nobles como dicen que son aún tienen bastante reactividad" no recuerdo literalmente la frase de mi profesora, pero en esencia el mensaje era ese.
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Antiguamente había separación de clases.
Los de una clase no podían estar con los de
la otra por decirlo de algún modo.
Una de estas clases era la nobleza, que como
era la clase en la que menos personas había
eran los que podían estar con menos personas.
De ahí viene el término gas noble
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Y en efecto se les puede seguir haciendo esta denominación ya que son los elementos de la tabla periódica que menos compuestos forman; esto no quiere decir que sean inertes como se nos da a entender cuando empezamos a estudiar química.
Además dentro de los gases nobles los hay más y menos nobles, como veremos en este artículo.
Aunque lo cierto es que los gases nobles pelean por no perder rasgos de nobleza; aunque a veces no lo consigan.
-Historia del estudio de la reactividad de los gases nobles:
Como se vio en Configuración electrónica y primera reflexión sobre el radio atómico si nos paramos a pensar en los conocimientos que tenemos sobre la configuración electrónica de los gases nobles podemos deducir porque no forman otros compuestos, ya que tienen las capas llenas de electrones; tienen el octeto completo si reflexionamos sobre los tipos de compuestos que conocemos podemos llegar a deducir que por tener el octeto completo no puede enlazar; ya que normalmente cuando hablamos de enlace químico estamos hablando de átomos que tienen el octeto vacío y lo llenan.
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| Los gases nobles están tan tranquilamente en su palacio sin ser molestados por nadie. |
Podría esperarse que los gases nobles; ya que están pegados a los halógenos formasen moléculas diatómicas. Pero lo cierto es que no lo hacen.
Le dice una molécula de flúor a otra molécula de flúor ¿Nos juntamos? Y se juntan
y se van por ahí reaccionando con todos los compuestos de la tabla periódica.
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| El flúor es el elemento más reactivo de la periódica, por este motivo es conocido como el tiranosaurio Rex de la química. |
Lo mismo que con el flúor ocurriría para todas las moléculas diatómicas homonucleares,
la traducción de esto para los que no estéis familiarizados con términos químicos sería: "Moléculas de dos átomos con átomos iguales". Pero sin la parte del tiranosaurio Rex, el nitrógeno por ejemplo
no sería un buen tiranosaurio Rex ...
¿Qué ocurre cuando un gas noble le dice a otro gas noble "¿Nos juntamos?"? Le dice: "No podemos estar juntos, ya bastantes problemas tendríamos si nos viesen con otros elementos de la tabla periódica, imagínate si nos viesen juntos. Perderíamos todos los rasgos de nobleza".
Entonces los gases nobles no pueden formar moléculas diatómicas. Para avanzados en la química voy a hacer una pequeña reflexión sobre esto que es trivial con respecto al mensaje que quiero transmitir en el artículo. Esta relacionada con la TOM (Teoría de Orbitales Moleculares).
Si dibujamos el diagrama orbital molecular del nitrógeno, del oxígeno o de cualquier halógeno, veremos que se puede calcular al calcular el orden de enlace da positivo ya que hay más electrones enlazantes que antienlazantes; sin embargo si lo intentamos hacer para cualquier gas noble nos saldrá un orden de enlace 0, ya que hay el mismo número de electrones enlazantes que de electrones antienlazantes ¿Qué significa un orden de enlace 0? Significa que la molécula no es estable, no existe.
Los gases nobles están tan tranquilamente en su palacio y van otros átomos a junto de ellos pero no se juntan con ellos, o eso parece ...
En 1962 se descubrió que los gases nobles nos habían engañado, que realmente si que se juntaban con otros compuestos. Hasta entonces se sabía que formaban algunos iones ... pero estos iones eran muy inestables.
Neil Bartlett descubrió que "Los gases nobles no son tan nobles" en 1962. Lo que observó fue que al mezclar Pt con PtF6 esto daba “XePTF6”, ocurrió una reacción, el xenón dejó de ser un gas noble.
Actualmente, del xenón se conocen compuestos con flúor, cloro y oxígeno.
Con el Kr los compuestos conocidos se limitan a KrF2 y sus derivados.
Con el Ar y el Ne no se conocen compuestos, dicho de otra manera, no tienen inercia reactiva ¡Que se sepa!
Sobre el radón la información conocida sobre el es muy limitada, así que de momento mejor no decir nada.
Si nos fijamos, los gases nobles que forman compuestos lo hacen con el flúor, como le llamé antes Tiranosaurio Rex de la química. Los gases nobles no quieren saber nada de los otros elementos pero el flúor los persigue es muy violento, muy rápido, algunos consiguen escaparse de el pero otros no. De todos modos, es muy sugerente que lo más reactivo de la tabla periódica reaccione con lo menos reactivo que son los gases nobles.
-Propiedades físicas:
Tienen energías de ionización altas en el período en el que se encuentran, pero disminuyen al descender en el grupo.
Ls entalpias de vaporización y de fusión estándar son muy bajas.
-Abundancia:
El helio es el segundo elemento más abundante en el universo (el primero es el hidrógeno). El gas se encuentra más o menos en un 7% en volumen en fuentes de gas natural en EEUU y hay una parte que provine de la desintegración radioactiva de elementos pesados, esto se encuentra en Canadá. Hay isótopos inestables que pueden emitir partículas alfa. El helio fue detectado por primera vez por métodos espectroscópicos en la atmosfera del sol.
El argón está presente en un 0'92 % en volumen en la atmosfera terrestre.
-Fluoruros: Se pueden sintetizar XeF2,
XeF4 y XeF6. Para hablar de gases nobles ya que son muchos compuestos posibles a sintetizar de los que a partir de estos fluoruros se pueden formar una serie de iones ... pero eso se sale del nivel al que pretendo abordar este tema.
Actualmente, del xenón se conocen compuestos con flúor, cloro y oxígeno.
Con el Kr los compuestos conocidos se limitan a KrF2 y sus derivados.
Con el Ar y el Ne no se conocen compuestos, dicho de otra manera, no tienen inercia reactiva ¡Que se sepa!
Sobre el radón la información conocida sobre el es muy limitada, así que de momento mejor no decir nada.
Si nos fijamos, los gases nobles que forman compuestos lo hacen con el flúor, como le llamé antes Tiranosaurio Rex de la química. Los gases nobles no quieren saber nada de los otros elementos pero el flúor los persigue es muy violento, muy rápido, algunos consiguen escaparse de el pero otros no. De todos modos, es muy sugerente que lo más reactivo de la tabla periódica reaccione con lo menos reactivo que son los gases nobles.
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| La situación sería un jugar al gato y al ratón siendo el gato el flúor y el ratón cualquier gas noble. Si el gas noble es lo suficientemente rápido puede evitar perder cualquier rasgo de nobleza. Pero sino lo es será atrapado por el flúor. |
Tienen energías de ionización altas en el período en el que se encuentran, pero disminuyen al descender en el grupo.
Ls entalpias de vaporización y de fusión estándar son muy bajas.
-Abundancia:
El helio es el segundo elemento más abundante en el universo (el primero es el hidrógeno). El gas se encuentra más o menos en un 7% en volumen en fuentes de gas natural en EEUU y hay una parte que provine de la desintegración radioactiva de elementos pesados, esto se encuentra en Canadá. Hay isótopos inestables que pueden emitir partículas alfa. El helio fue detectado por primera vez por métodos espectroscópicos en la atmosfera del sol.
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| El helio se encuentra en el sol |
El argón está presente en un 0'92 % en volumen en la atmosfera terrestre.
La abundancia del radón es muy baja 10-12
ppb, se forma por desintegración de
-Extracción:
El helio y el argón se usan en la producción comercial; son dos gases nobles importantes.
El helio se extrae del gas natural por licuefacción ya que tiene un punto de licuación alto.
El neón como tiene un punto de licuación "alto", se obtiene como subproducto de licuefacción del aire, queda al final como único gas.
El argón ... tiene el mismo punto de ebullición que el oxígeno por lo que el aprovecharse en los puntos de ebullición para separarlos esta descartado. La mezcla argón/oxígeno se puede separar parcialmente por fraccionamiento adicional, mezclando con hidrógeno y haciéndolo pasar por óxido de cobre (II).
Kriptón y xenón se separan del oxígeno por adsorción selectiva en carbón.
-Usos:
El helio y el argón se usan cuando se necesita crear una atmósfera inerte, por ejemplo para la soldadura con arco ya que interesa la máxima pureza y se usa también durante la formación de cristales de silicio y germanio para la industria de los semiconductores.
El argón se usa en cámaras de atmosfera inerte de laboratorio para manejar compuestos sensibles al aire ya que es el menos reactivo de los gases nobles. Como no reacciona resulta útil para manejar compuestos sensibles al aire.
El helio se utiliza para inflar los neumáticos de aviones grandes y en globos incluyendo globos sonda y globos sin tripulación para investigación suborbital de la NASA. El He líquido es un refrigerante importante y se utiliza en espectrofotoméros de RMN (Resonancia Magnética Nuclear) y como agente transmisor de calor en reactores nucleares, ya que tiene la ventaja de no ser corrosivo y no volverse radiactivo al irradiarlo.
La mezcla de oxígeno y helio se usa en submarinismo en las bombonas de buzos en vez de oxígeno y nitrógeno, ya que aunque el nitrógeno puede considerarse prácticamente un gas noble por su escasa reactividad, puede reaccionar con la sangre causando la conocida como "la enfermedad del buzo" (aeroembolismo) cuando se libera presión al emerger.
Neón, kriptón y xenón se utilizan en señales de descarga eléctrica (por ejemplo, para anuncios).
El argón se utiliza en bombillas de filamentos metálicos para reducir la evaporación del filamento.
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| Generalmente el filamento es de volframio. Ahí dentro hace mucho calor, con el uso de argón podemos evitar que ese calor que hace ahí dentro evapore el filamento de la bombilla. |
El xenón se usa en sistemas de propulsión espaciales.
-Compuestos de xenón:
Algunas propiedades interesantes de los fluoruros de xenón son que todos subliman a vacío, y todos se descomponen con facilidad en el agua; el difluoruro de xenón muy lentamente y el tetrafluoruro y el hexafluoruro muy rápido.
Los tres fluoruros de son potentes agentes oxidantes y de fluoración siendo tanto más reactivos como más fluors tenga.
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| Fluoruros de xenón |
-Cloruros: Existen en forma de iones que forman sales.
-Óxidos: XeO3
por hidrólisis de XeF4 y XeF6. Forma cristales incoloros
y es peligrosamente explosivo.
-Otros compuestos que forma el xenón son los oxofluoruros que son una combinación entre óxidos y fluoruros.
Del kriptón y el radón se conocen algunos fluoruros pero sólo se consiguen sintetizar en condiciones extremas.
Esta entrada participa en el LV Carnaval de Química alojado en el blog La Ciencia de la vida de @biogeocarlos,
08/02/2016
Descubrirlaquimica. Estudiante de química en la USC
