Caratteristiche dei gas nobili, configurazione, reazioni, usi

IL gas nobili Sono un insieme di elementi che stanno integrando il gruppo 18 della tavola periodica. Nel corso degli anni sono stati anche chiamati gas rari o inerti, entrambe denominazioni imprecise; Alcuni di loro sono molto abbondanti all'esterno e sul pianeta Terra, e sono anche capaci, in condizioni estreme, per reagire.

I suoi sette elementi integrano forse il gruppo più unico della tavola periodica, le cui proprietà e poche reattività impressionano tanto quanto quella dei metalli nobili. Tra questi sfilare l'elemento più inerte (neon), il secondo più abbondante nel cosmo (elio) e il più pesante e più instabile (oganese).

La luminosità di cinque dei nobili gas in strade o vetrine. Fonte: New Workist-HP (talk) www.PSE-Mendelejew.Di); Immagini singole originali: JURII, http: // immagini-of-selements.com. [CC per 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)]

I gas nobili sono le sostanze più fredde della natura; Temperature molto basse resistono prima della condensazione. Ancora più difficile è il suo congelamento, poiché le sue forze intermolecolari basate sulla dispersione di Londra e sulla polarizzabilità dei loro atomi sono molto deboli come per mantenerle a malapena coesa in un cristallo.

A causa della loro bassa reattività, sono gas relativamente sicuri da conservare e non rappresentano troppi rischi. Tuttavia, possono passare all'ossigeno dai polmoni e causare soffocamento se sono inalati in eccesso. D'altra parte, due dei suoi membri sono elementi altamente radioattivi e, quindi, mortali per la salute.

La bassa reattività dei gas nobili viene anche utilizzata per fornire le reazioni di un'atmosfera inerte; In modo che nessun reagente o prodotto corre il rischio di ossidante e influisca sulle prestazioni della sintesi. Ciò favorisce anche i processi di saldatura ad arco elettrico.

D'altra parte, nei loro stati liquidi sono eccellenti refrigeranti criogeni che garantiscono le temperature più basse, indispensabili per il corretto funzionamento di attrezzature altamente energetiche o per alcuni materiali per raggiungere gli stati di superconduttività.

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Caratteristiche dei gas nobili

A destra (evidenziato in arancione), è il gruppo di gas nobili. Dall'alto verso il basso: elio (he), neon (NE), argon (AR), Crypton (KR), Xenon (XE) e Radon (RN).

Forse i gas nobili sono gli elementi che condividono qualità più comuni, sia fisica che chimica. Le sue caratteristiche principali sono:

- Sono tutti incolori, servizi igienici e insipidi; Ma quando sono bloccati nelle ampoule a basse pressioni e ricevono una scossa elettrica, le luci colorate vengono ionizzate e sparate (immagine superiore).

- Ogni gas nobile ha la sua luce e spettro.

- Sono specie monoatomiche, le uniche nella tavola periodica che possono esistere nei rispettivi stati fisici senza la partecipazione di collegamenti chimici (poiché i metalli sono legati dal legame metallico). Pertanto, sono perfetti per studiare le proprietà dei gas, poiché si adattano molto bene al modello sferico di un gas ideale.

- Di solito sono gli elementi con i punti più bassi di scioglimento e bollitura; Tanto che quell'elio non può nemmeno cristallizzazione in assoluto zero senza un aumento della pressione.

- Di tutti gli elementi sono i meno reattivi, anche meno dei metalli nobili.

- Le sue energie di ionizzazione sono le più alte, così come le loro elettronegatività, supponendo che formino legami puramente covalenti.

- Le sue radio atomiche sono anche le più piccole per essere ai diritti di ogni periodo.

I 7 gas nobili

I sette gas nobili sono, dall'alto verso il basso che scende dal gruppo 18 della tavola periodica:

-Helio, lui

-Neon, ne

-Argon, ar

-Kripton, KR

-Xenón, xe

-Radón, Rn

-Oganeson, Og

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A tutti loro, ad eccezione dell'Oganeseon instabile e artificiale, sono state studiate le loro proprietà fisiche e chimiche. Si ritiene che Oganesen, a causa della sua grande massa atomica, non sia nemmeno un gas, ma un nobile liquido o solido. Poco si sa sul radon, a causa della sua radioattività, in relazione all'elio o all'argon.

Configurazione elettronica

È stato detto che i gas nobili hanno il loro strato di valenza totalmente pieno. Ecco come vengono utilizzate le sue configurazioni elettroniche per semplificare quella di altri elementi usando i loro simboli bloccati tra parentesi quadrate ([He], [Ne], [AR], ecc.). Le sue configurazioni elettroniche sono:

-Helio: 1s², [He] (2 elettroni)

-Neon: 1s²2s²2 p⁶, [NE] (10 elettroni)

-Argon: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶, [AR] (18 elettroni)

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

-Xenon: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5 p⁶, [Xe] (54 elettroni)

-Radon: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5 p⁶5 D¹⁰6s²6p⁶, [RN] (86 elettroni)

L'importante è non ricordarli, ma di dettaglio che finiscono in NS²Np⁶: The Octeto de Valencia. È anche apprezzato che i loro atomi abbiano molti elettroni, che seguendo la grande forza nucleare efficace sono in un volume inferiore rispetto a quello degli altri elementi; cioè, le loro radio atomiche sono più piccole.

Pertanto, le sue radio atomiche elettronicamente dense mostrano una caratteristica chimica che tutti i gas nobili condividono: sono difficili da polarizzare.

Polarizzabilità

I gas nobili possono immaginare come sfere di nuvole elettroniche. Mentre scende attraverso il gruppo 18, le sue radio aumentano e allo stesso modo la distanza che separa il nucleo dagli elettroni di Valencia (quelli della NS²Np⁶).

Questi elettroni che sentono una forza inferiore di attrazione da parte del nucleo, possono essere spostati con maggiore libertà; Le sfere sono ritardate più facilmente, più sono voluminosi. Come risultato di tali movimenti, compaiono regioni di densità elettroniche basse e alte: i poli Δ+ e Δ-.

Quando l'atomo di un gas nobile è polarizzato, diventa un dipolo istantaneo in grado di inducinarne un altro all'atomo vicino; Cioè, stiamo affrontando le forze dispersive di Londra.

Ecco perché le forze intermolecolari aumentano dall'elio al radon, riflettendo nei loro punti di ebollizione in crescita; E non solo, ma anche le loro reattività aumentano.

Polarizzando più atomi, esiste una maggiore possibilità che i loro elettroni di valenza partecipino a reazioni chimiche, dopo di che vengono generati composti di gas nobili.

Reazioni

Elio e neon

Tra i gas nobili i minimi reagenti sono l'elio e il neon. In effetti, il neon è l'elemento più inerte di tutti, anche quando la sua elettronegatività (di formazione di legami covalenti) supera quello del fluoro.

Nessuno dei suoi composti non è noto in condizioni terrestri; Tuttavia, nel cosmo l'esistenza dell'ione molecolare è molto probabile⁺. Inoltre, quando elettronicamente eccitati sono in grado di interagire con atomi gassosi e formare molecole neutre effimere chiamate eccitatori; come hene, csne e ne₂.

D'altra parte, sebbene i composti non siano considerati in senso formale, gli atomi di lui e Ne possono portare a molecole di van der Walls; cioè, composti che rimangono "uniti" semplicemente da forze dispersive. Ad esempio: AG₃Lui, Hao, hei₂, Cf₄Ne, ne₃Cl₂ e Nebeco₃.

Allo stesso modo, tali molecole di van der Walls possono esistere grazie alle interazioni deboli di ioni-dipolo indotte; Ad esempio: NA⁺Lui₈, Rb⁺Lui, Cu⁺Ne₃ e Cu⁺Ne₁₂. Si noti che è anche possibile che queste molecole diventi agglomerate di atomi: cluster.

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E infine, gli atomi di lui e NE possono essere "intrappolati" o intervallati in complessi endodici di fullerenos o tratti di CLA, senza reagire; Ad esempio: [E -mail protegge]₆₀, (N₂)₆Ne₇, I (h₂O)₆ e NE • NH₄Faith (Hcoo)₃.

Argon e Kripton

Argon e Kripton Noble Gases perché sono più polarizzabili, tendono a presentare più "composti" di quelli di elio e neon. Tuttavia, una parte di loro è più stabile e caratterizzata, poiché hanno una vita più lunga. Tra alcuni di essi c'è Harf e l'ione molecolare ARH⁺, presente nelle nebulose dall'azione dei raggi cosmici.

Dal Kripton inizia la possibilità di ottenere composti in condizioni estreme, ma sostenibili. Questo gas reagisce con il fluoruro secondo la seguente equazione chimica:

Kr + f₂ → Krf₂

Si noti che il Kripton acquisisce un numero di ossidazione di +2 (KR²⁺) Grazie al fluoro. Il KRF₂ In effetti, può essere sintetizzato in quantità negoziabili come agente ossidante e fluorante.

Argon e Kripton possono stabilire un ampio repertorio di Clatrats, Endo -Metal Complex.

Xenon e Radon

Lo xeno è, tra i gas nobili, il re della reattività. Forma i composti veramente stabili, mercantili e caratterizzabili. In effetti, la sua reattività ricorda quella dell'ossigeno in condizioni appropriate.

Il suo primo composto sintetizzato fu il "xeptf₆", Nel 1962 di Neil Bartlett. Questo sale in realtà, secondo la bibliografia, consisteva in una complessa miscela di altri sali di xeno e platino.

Tuttavia, questo era più che sufficiente per dimostrare l'affinità tra xeno e fluoruro. Tra alcuni di questi composti che abbiamo: XEF₂, Xef₄, Xef₆ e [xef]⁺[Ptf₅"^-. Quando l'XEF₆ Si dissolve in acqua, genera un ossido:

Xef₆ + 3 h₂O → XEO₃ + 6 HF

Questo xeo₃ può causare la specie nota come xenatos (hxeo₄^-) o acido xénico (H₂Xeo₄). Sproporzione di Xenatos a Perxenatos (XEO₆^4-); E se il mezzo viene quindi acidificato, in acido perxénico (h₄Xeo₆), che è disidratato al tetroxide di xeno (XEO₄)

H₄Xeo₆ → 2 h₂O + xeo₄

Il radon dovrebbe essere il più reattivo dei gas nobili; Ma è così radioattivo, che praticamente ha a malapena il tempo di reagire prima di disintegrare. Gli unici composti che si sono completamente sintetizzati sono il suo fluoro (RNF₂) e ossido (RNO₃).

Produzione

Liquefazione dell'aria

I gas nobili diventano più abbondanti nell'universo mentre scendiamo per gruppo 18. Nell'atmosfera, tuttavia, l'elio è scarso, poiché il campo gravitazionale della terra non può mantenerlo a differenza di altri gas. Ecco perché non è stato rilevato nell'aria ma al sole.

D'altra parte, nell'aria ci sono notevoli quantità di argon, dal decadimento radioattivo radioisotopo ⁴⁰K. L'aria è la fonte naturale di Argon, Neon, Krpton e lo xeno più importante del pianeta.

Per produrli, l'aria deve essere sottoposta a liquefazione per condensare in un liquido. Quindi, questo liquido viene fatto distillazione frazionata, separando così ciascuno dei componenti della sua miscela (n₂, O₂, Co₂, Ar, ecc.).

A seconda di quanto dovrebbero essere basse la temperatura e l'abbondanza di gas, i suoi prezzi aumentano, localizzano lo xeno come il più costoso, mentre l'elio è il più economico.

Distillazione del gas naturale e minerali radioattivi

L'elio, nel frattempo, è ottenuto da un'altra distillazione frazionaria; Ma non dell'aria, ma del gas naturale, arricchito dall'elio grazie al rilascio di particelle alfa dei minerali radioattivi di Torio e uranio.

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Allo stesso modo, il radon "nasce" del decadimento radioattivo del raggio nei rispettivi minerali; Ma a causa della sua minore abbondanza e nel breve periodo di mezza vita degli atomi RN, la sua abbondanza è ridicola rispetto a quella dei loro coetanei (gli altri gas nobili).

E infine, Oganeseon è un "gas" artificiale, ultra -ram e molto radioattivo ", che può esistere brevemente solo in condizioni controllate all'interno di un laboratorio.

Pericoli

Il principale rischio di gas nobili è che limitano l'uso di ossigeno da parte dell'uomo, specialmente quando si verifica un'atmosfera con alta concentrazione. Ecco perché non si consiglia di inalare eccessivamente.

Negli Stati Uniti, un'alta concentrazione del radon è stata rilevata su terreni ricchi di uranio, che a causa delle sue caratteristiche radioattive potrebbero essere un rischio per la salute.

Applicazioni

Industria

L'elio e l'argon sono usati per creare un'atmosfera inerte che funge da protezione durante la saldatura e il taglio. Inoltre, vengono utilizzati nella produzione di semiconduttori al silicio. L'elio viene usato come gas di ripieno in termometri.

L'argon, in combinazione con azoto, è usato nell'elaborazione di lampade a incandescenza. Il kripton mescolato con alogeni, come bromo e iodio, è usato nelle lampade di scarico. Il neon è usato in avvertimenti leggeri, miscelati con partite e altri gas per chiarire il suo colore rosso.

Lo xeno viene utilizzato in lampade ad arco che emettono una luce che ricorda la luce del giorno, che viene utilizzata nei fari e nei proiettori di auto. I gas nobili sono miscelati con alogeni per produrre ARF, KRF o XECL, che sono utilizzati nella produzione di eccitazione.

Questo tipo di laser produce una luce ultravioletta a onda corta che produce immagini ad alta precisione ed è utilizzato nella produzione di circuiti integrati. Elio e neon sono usati come gas refrigerante criogenico.

Palloncini e carri armati di respirazione

L'elio è usato come sostituto dell'azoto nella miscela di gas respiratori, a causa della sua bassa solubilità del corpo. Ciò evita la formazione di bolle durante la fase di decompressione durante l'ascesa, oltre all'eliminazione dell'azoto da parte di azoto.

L'elio ha sostituito l'idrogeno come gas che consente l'elevazione del dirigibile e dei palloncini aerostatici, perché è un gas leggero e incombustibile.

Medicinale

L'elio viene utilizzato nella produzione di magneti superconduttori utilizzati nell'attrezzatura di risonanza magnetica nucleare: uno strumento di applicazione di medicinali multipli.

Kripton è usato nelle lampade alogene utilizzate nella chirurgia oculare laser e nell'angioplastica. L'elio viene utilizzato per facilitare la respirazione nei pazienti asmatici.

Lo xeno è usato come anestetico grazie alla sua elevata solubilità lipidica, e si pensa che sia l'anestetico del futuro. Lo xeno è anche usato nelle immagini mediche polmonari.

Il radon, un gas nobile radioattivo, viene utilizzato nella radioterapia di alcuni tipi di cancro.

Altri

L'argon è usato nella sintesi di composti che sostituiscono l'azoto come atmosfera inerte. L'elio è usato come gas di trasporto in gascromatografia, nonché nei contatori Geiger per misurare le radiazioni.

Riferimenti

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