Gases nobres
INTRODUÇÃO
Neste
presente trabalho abordaremos sobre os gases Os gases nobres formam um grupo de elementos químicos com propriedades similares: Em
condições normais de temperatura e pressão (CNTP), são todos gases
inodoros, incolores, monoatômicos de baixa reatividade química. Os seis gases nobres que
ocorrem naturalmente são: O hélio (He), neônio (Ne), argónio (Ar), criptónio
(Kr), xenônio (Xe) radônio (Rn).
OS GASE NOBRES
Para
os seis primeiros períodos da tabela periódica, os gases nobres são exatamente
os membros do grupo 18. É
possível que, devido a efeitos relativísticos, o elemento flevório, do grupo
14, tenha propriedades similares aos dos gases nobres, em vez do grupo 18 do
elemento ununóctio. Os gases nobres são tipicamente não
reativos, exceto quando sob condições particularmente extremas.
A inércia dos gases nobres os torna muito
úteis em aplicações onde reações não são desejadas. Por exemplo, o argônio é
utilizado em lâmpadas de bulbo para prevenir a oxidação do filamento de
tungstênio e o hélio é utilizado em cilindros de mergulho em grandes
profundidades para evitar a toxidez do nitrogênio que se solubiliza em altas
pressões.
As
propriedades dos gases nobres podem ser bem explicadas pela teoria da estrutura atômica moderna: sua camada externa de
valência é considerada completa tendo pouca tendência a participar em reações
químicas, sendo possível preparar apenas umas poucas centenas de compostos de
gases nobres. O ponto
de fusão e ebulição para um
determinado gás nobre é próximo diferindo menos de 10°C, ou seja, eles são
líquidos somente em uma pequena faixa de temperatura.
Neônio,
argônio, criptônio e xenônio são obtidos a partir da separação do ar usando
métodos de liquefação
de gases e destilação fracionada. O hélio é obtido a partir
de campos de gás
natural que possuem altas
concentrações de hélio, usando técnicas de separação criogênica de gases e o
radônio normalmente é isolado a partir do decaimento radiativo de compostos
dissolvidos de urânio, tório ou rádio (uma
vez que estes compostos têm decaimento
alfa, que é equivalente a um átomo de Hélio-4). Os gases nobres têm
diversas aplicações industriais importantes tais como na iluminação, soldagem e
exploração espacial.
Uma
mistura
oxigênio-hélio é, às vezes,
utilizada por mergulhadores em profundidades superiores a 55 m a fim de evitar
que o efeito
Paul Bert, um efeito letal do oxigênio em altas pressões, e a narcose por nitrogênio, um efeito que o gás
possui além do limiar de sua pressão parcial. Após os riscos causados pela
inflamabilidade do hidrogênio terem se tornado evidentes, este foi substituído
pelo hélio em dirigíveis e balões.
CARACTERÍSTICAS GERAIS
Os átomos dos gases nobres têm camadas de
valência completamente
preenchidas; o hélio tem uma configuração eletrônica 1s2, e cada um dos outros
gases nobres tem uma configuração eletrônica mais externa s2p6 (octeto). Os
gases nobres existem como moléculas monoatômicas; estes apresentam pontos de
ebulição ( o hélio tem o mais baixo ponto de ebulição, entre todas as
substâncias) e calores de vaporização baixos; mostra ainda que tanto os pontos
de ebulição como os calores de vaporização aumentam regularmente à medida que
aumentam os seus números atômicos.
Essas
propriedades, bem como o caráter monoatômico das moléculas, podem ser
explicadas à base da existência, unicamente, de forças
de Van der Waals fracas entre
os átomos dos gases nobres. O aumento regular do ponto de ebulição, do calor de
vaporização e da solubilidade em água quando se desce, na família, desde o
hélio até o xenônio, pode ser relacionado com o aumento das dimensões das suas
moléculas (átomos). De fato, quanto maior é a nuvem eletrônica mais
polarizável se torna uma molécula, donde se tornam mais fortes as atrações de van der Waals entre essas moléculas, entre si e com
outras ─ por exemplo, com moléculas polares.
PROPRIEDADE
ATOMICAS E FÍSICAS
Os gases nobres possuem uma força inter atômica fraca, e consequentemente um ponto de fusão e ponto de ebulição muito baixos. Todos são gases monoatômicos nas
condições normais de temperatura e pressão (CNTP), incluindo os elementos com
números atômicos maiores que muitos elementos normalmente sólidos.
O hélio possui várias propriedades únicas quando comparado a outros
elementos: os pontos de fusão e vaporização são os menores entre qualquer outra
substância conhecida; é o único elemento conhecido a demonstrar a superfluidez; é o único
elemento que não pode ser solidificado somente pelo resfriamento em condição
padrões - uma pressão atmosférica de 25 Atm precisa ser aplicada na temperatura de
0,95K para convertê-lo ao estado sólido. Os gases nobres maiores que o
Xenônio possuem múltiplos isótopos estáveis.
O radônio não possui isótopos estáveis e o de maior duração, o Rn, tem um
tempo de meia-vida de
3,8 dias e decai para formar o hélio e o polônio que
posteriormente decai até levar ao chumbo.
Os gases nobres, assim como os átomos da maioria dos grupos, tem o raio atômico levemente
aumentado a cada período da tabela periódica devido ao número crescente de
elétrons. O tamanho do átomo está relacionado a várias propriedades. Por
exemplo, o potencial de ionização diminui com o aumento do raio
porque os elétrons de valência estão mais afastados do núcleo atômico e portanto não estão firmemente presos ao átomo.
Os gases nobres possuem o maior potencial de ionização dentro de seu
respectivo período, o que reflete a estabilidade de sua configuração eletrônica
e está relacionada à sua falta de reatividade química. Todavia, gases nobres
mais pesados possuem potencial de ionização menor o suficiente para serem
comparados a outros elementos ou moléculas. Esta percepção de que o xenônio tem
um potencial de ionização similar à molécula de oxigênio que levou a Bartlett
tentar oxidar o Xenônio usando hexafluoreto de platina, um agente oxidanteconhecido
por ser forte o suficiente para reagir com o oxigênio. Os gases nobres não
aceitam elétrons na forma estável para formar ânions,
isto é, eles tem uma afinidade eletrônica negativa.
PROPIEDADES QUÍMICAS
As propriedades químicas dos gases nobres como, em
geral, de todos os elementos, podem ser explicadas com fundamento nas suas
configurações eletrônicas, seus potenciais de ionização e as suas energias de promoção aos
estados de valência mais baixos. Conforme é de se esperar, ospotenciais de
ionização dos gases nobres
decrescem regularmente com o número atômico, do mesmo modo que as suas energias
de promoção.
À base dos seus potenciais de ionização, poderíamos
predizer que, se qualquer gás nobre reagir para formar um composto em que ele
esteja presente como um íon monopositivo, quanto maior for o átomo
mais provável será que ele reaja. Analogamente, à base das energias de
promoção, podemos esperar que a tendência de um gás nobre a formar compostos
por compartilhamento de pares de elétrons com outros átomos aumente à medida
que aumente o número atômico. Com efeito, só dos três membros mais pesados da
família ─ Kr, Xe e Rn ─ são conhecidas reações químicas.
Notação com gases
nobres
Como
resultado da camada externa completa, os gases nobres podem ser utilizados em conjunto
com a notação de configuração eletrônica para formar a notação de gás nobre. Nesta
notação, o gás nobre mais próximo que precede o elemento em questão é usado
para abreviar parte da notação eletrônica completa do elemento. Por exemplo, a
notação eletrônica do magnésio é 
e a notação de gás nobre é ![[Ne]3s^2](file:///C:/Users/CYBERC~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif)
. Esta notação
facilita a identificação dos elementos e abrevia a escrita da notação completa
dos orbitais atômicos.
e a notação de gás nobre é . Esta notação
facilita a identificação dos elementos e abrevia a escrita da notação completa
dos orbitais atômicos.
Compostos
Os
gases nobres possuem uma reatividade
química extremamente baixa e
consequentemente, pouco mais de uma centena de compostos de gases nobres foi
criada. Compostos neutros em que o hélio e o neônio estão envolvidos nas ligações químicas ainda não foram descobertos, embora
exista algumas evidências teóricas para alguns compostos com o hélio. O
xenônio, criptônio e o argônio demonstram pouca reatividade e possuem
compostos. A reatividade segue a
ordem 
.
.
Em
1933, Linus
Pauling previu que os gases
nobres mais pesados poderiam formar compostos com o flúor e o oxigênio.
Ele previu a existência do hexa fluoreto de criptônio (KrF6) e do
hexa fluoreto de xenônio (XeF6), especulou a existência do (XeF8)
como um composto instável e sugeriu que o ácido
xenônico poderia formar sais
de perxenonato. Foi demonstrado que estas previsões
são geralmente precisas, exceto para o (XeF8) o qual acredita-se ser termo
dinamicamente e cineticamente instável.
Os compostos de
xenônio são os mais comuns entre os gases nobres o qual já se evidenciou a
formação.
LIGAÇÕES QUÍMICAS
Os átomos dificilmente ficam
sozinhos na natureza. Eles tendem a se unir uns aos outros, formando assim tudo
o que existe hoje.
Alguns átomos são estáveis, ou seja,
pouco reativos. Já outros não podem ficar isolados. Precisam se ligar a outros
elementos. As forças que mantêm os átomos unidos são fundamentalmente de natureza
elétrica e são chamadas de Ligações Químicas.
Toda ligação envolve o movimento de
elétrons nas camadas mais externas dos átomos, mas nunca atinge o núcleo.
ESTABILIDADE DOS GASES NOBRES
De todos os elementos químicos
conhecidos, apenas 6, os gases nobres ou raros, são encontrados na natureza na
forma de átomos isolados. Os demais se encontram sempre ligados uns aos outros,
de diversas maneiras, nas mais diversas combinações.
Os gases nobres são encontrados na
natureza na forma de átomos isolados porque eles têm a última camada da
eletrosfera completa, ou seja, com 8 elétrons. Mesmo o hélio, com 2 elétrons,
está completo porque o nível K só permite, no máximo, 2 elétrons.
Regra do Octeto – Os
elementos químicos devem sempre conter 8 elétrons na última camada eletrônica
ou camada de valência. Na camada K pode haver no máximo 2 elétrons. Desta forma
os átomos ficam estáveis, com a configuração idêntica à dos gases nobres.
A estabilidade dos gases nobres
deve-se ao fato de que possuem a última camada completa, ou seja, com o número
máximo de elétrons que essa camada pode conter, enquanto última. Os átomos dos
demais elementos químicos, para ficarem estáveis, devem adquirir, através das
ligações químicas, eletrosferas iguais às dos gases nobres.
Há três tipos de ligações químicas:
- Ligação
Iônica – perda ou ganho de elétrons.
- Ligação Covalente – compartilhamento de elétrons.
- Ligação Metálica – átomos neutros e cátions mergulhados numa "nuvem" de elétrons.
- Ligação Covalente – compartilhamento de elétrons.
- Ligação Metálica – átomos neutros e cátions mergulhados numa "nuvem" de elétrons.
CONCLUSÃO
Os
elementos químicos do grupo dos gases nobres da Tabela Periódica são aqueles
que estão localizados nafamília 18 ou, conforme notação mais
antiga, família 8 A. Essa família também é chamada de grupo zero, porque a
reatividade desses elementos em condições ambientes é nula.
Portanto,
os gases nobres são: hélio (He), neônio (Ne), argônio (Ar), criptônio
(Kr), xenônio (Xe) e radônio (Rb).
BIBLIOGRAFIA
Bennett, Peter
B.. The Physiology and Medicine of
Diving. [S.l.]: SPCK
Publishing, 1998. ISBN
0-7020-2410-4
Greenwood, N. N.. Chemistry of the Elements. 2ª ed.
[S.l.]: Oxford:Butterworth-Heinemann, 1997. ISBN 0-7506-3365-4