CAP - X

LOS GASES NOBLES

El estado natural de estos gases nobles o inertes existen libres en la naturaleza con excepcin de Rn

que proviene de la desintegracin atmica del Radio Ra, el He se encuentra en enormes cantidades en

el sol, donde la palabra Helio = Sol. Este grupo de elementos es situado en la tabla peridica en el

extremo derecho en la columna 0 inicialmente se crea que estos elementos inactivos qumicamente,

pero ltimamente se ha comprobado que dichos elementos forman verdaderos compuestos aunque en

condiciones bastantes extremos tericamente, el estado de oxidacin de estos gases es positiva

mxima de 8+, y el He y Ne pueden tener incluso 8-.

La estructura de estos elementos es monoatmica y que poseen el octeto completo, es decir que tienen

una configuracin estable con todos sus niveles y subniveles interiores completamente llenos. El

potencial de ionizacin de estos gases es el ms alto que cualquiera de los dems elementos su mismo

periodo hecho que establece la estabilidad del octeto electrnico, no tienen tendencia a saltar ningn

electrn esto les hara perder su estructura estable tampoco tienen tendencia a captar un electrn

puesto que ocasionar una descompensacin en el tomo tampoco tienen tendencia a compartir sus

electrones puesto que esto est perfectamente unidos a su ncleo, lo que quiere decir estos elementos

no forman en condiciones normales ya sea por enlace inico o enlace covalente.

Los gases nobles y la disposicin de sus electrones en las capas ms externas (orbitales), son qumicamente inertes lo que significa que no reaccionan frente a otros elementos qumicos (por este motivo se llaman nobles). A

excepcin de los pesados como el xenn que en determinadas condiciones forzadas pueden formar algn tipo de

compuestos si se relaciona con elementos qumicos muy reactivos como por ejemplo el oxgeno y/o el flor. Debido a esta carencia de reactividad qumica, los gases nobles, a diferencia de lo que sucede con otros elementos

qumicos tales como el hidrgeno, el oxgeno, el nitrgeno, el flor o el cloro, no forman molculas diatmicas,

sino que estn constituidos por tomos individuales. Asimismo, y tal como se desprende de su nombre, en

condiciones normales se presentan siempre en estado gaseoso1.

He: a partir del gas natural. Separacin por trampas fras o tamices moleculares (bajo PE y pequeo

tamao) Se usa carbn activado para eliminar impurezas.

He, Ne, Ar, Kr, Xe: licuacin del aire, destilacin fraccionada y separacin con tamices moleculares.

Rn: producto de desintegracin del Ra

HELIO

Se descubri durante un eclipse solar en 1868, por el astrnomo francs Pierre Janssen que observ una lnea

espectral amarilla en la luz solar que hasta ese momento era desconocida. Norman Lockyer observ el mismo

eclipse y propuso que dicha lnea era producida por un nuevo elemento, al cual llam helio.

El helio es el segundo elemento ms ligero y el segundo ms abundante en el universo observable, constituyendo el

24% de la masa de los elementos presentes en nuestra galaxia.

Propiedades.

El helio es ms ligero que el aire y a diferencia del hidrgeno no es inflamable, El helio es un gas incoloro, inodoro e inspido, tiene menor solubilidad en agua que cualquier otro gas, es el elemento menos reactivo y esencialmente

1 http://www.abcpedia.com/gases-nobles/gases-nobles.htm

Qumica Inorgnica

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no forma compuestos qumicos.

Obtencin

La extraccin a gran escala se realiza por destilacin fraccionada a partir del gas natural, que contiene hasta un 7% de helio.

45 Al tener un punto de ebullicin ms bajo que cualquier otro elemento, se utilizan bajas temperaturas y

altas presiones para licuar casi todos los dems gases (principalmente nitrgeno y metano).

El helio crudo resultante se purifica por medio de exposiciones sucesivas a temperaturas bajas, en la que casi todo

el nitrgeno y los otros gases restantes se precipitan fuera de la mezcla gaseosa. Como una fase de purificacin final, se utiliza carbn activado, lo que da como resultado helio grado A, con una pureza del 99,995%. La principal

impureza en el helio grado A es el nen.

Compuestos.

Dado que el helio es un gas noble, en la prctica no participa en

las reacciones qumicas, aunque bajo la influencia de descargas

elctricas o bombardeado con electrones forman compuestos.

El helio tiene una valencia cero y no es qumicamente reactivo

bajo condiciones normales. Es un aislante elctrico a menos que est ionizado.

Los compuestos moleculares HeNe, HgHe10 y WHe2, y los iones moleculares He+2

, He2+2

, HeH+, y HeD

+ se pueden

crear de esta manera. Esta tcnica tambin ha permitido la produccin de la molcula neutra He2, que tiene un gran

nmero de sistemas de bandas espectrales, y de la molcula HgHe, que aparentemente solo se mantiene unida por fuerzas de polarizacin. En teora, otros compuestos reales tambin son posibles, como el fluorohidruro de helio

(HHeF), que sera anlogo. Dos nuevas especies moleculares, predichas tericamente, CsFHeO y N(CH3)4FHeO,

son derivados de un anin metaestable [F-HeO].

Aplicaciones del Helio.

Las mezclas de helio-oxgeno se emplean en la inmersin a gran profundidad, ya que el helio es inerte, menos

soluble en la sangre que el nitrgeno y se difunde 2,5 veces ms deprisa que este, todo lo cual reduce el tiempo requerido para la descompresin. Evita a mayores profundidades, el riesgo de narcosis ("borrachera de las

profundidades").

Por su bajo punto de licuefaccin y evaporacin puede utilizarse como refrigerante en aplicaciones a temperatura extremadamente baja, en investigacin criognica a temperaturas prximas al cero absoluto, como

tambin en los reactores nucleares.

En cromatografa de gases se usa como gas portador inerte.

Se emplea en la soldadura por arco y en la fabricacin de cristales de silicio y germanio, as como para presurizar combustibles lquidos de cohetes.

El helio lquido encuentra cada vez mayor uso en las aplicaciones mdicas de la imagen por resonancia

magntica (RMI).

NEON

El nen se encuentra usualmente en forma de gas monoatmico. La atmsfera terrestre contiene 15,8 ppm y se obtiene por subenfriamiento del aire y destilacin del lquido criognico resultante. El nen es el quinto elemento

ms abundante en el universo por masa, luego del hidrgeno, helio, oxgeno y carbono. Se encuentra en pequeas

cantidades en la atmsfera y en la corteza terrestre se halla en una proporcin de 0,005 ppm.

Qumica Inorgnica

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Propiedades.

Es el segundo gas noble ms ligero, y presenta un poder de refrigeracin, por unidad de volumen, 40 veces mayor

que el del helio lquido y tres veces mayor que el del hidrgeno lquido. En la mayora de las aplicaciones el uso de

nen lquido es ms econmico que el del helio.

Es un gas noble, incoloro, prcticamente inerte, presente en trazas en el aire, pero muy abundante en el universo,

que proporciona un tono rojizo caracterstico a la luz de las lmparas fluorescentes.

Obtencin.

Se sabe que el nen se sintetiza en estrellas masivas durante las ltimas etapas de stas como gigantes o

supergigantes rojas (durante la fase de fusin de carbono y oxgeno en nen y magnesio), o a veces como variables

azules luminosas o estrellas.

Compuestos.

An cuando el nen es inerte a efectos prcticos, se ha obtenido un compuesto con flor en el laboratorio. No se sabe con certeza si ste o algn otro compuesto de nen distinto existe en la naturaleza, pero algunas evidencias

sugieren que puede ser as.

Los iones Ne8-

, (NeAr)16-

, (NeH)7- y (HeNe)

16- han sido observados en investigaciones espectromtricas de masa y

pticos. Adems, se sabe que el nen forma un hidrato inestable. De todas maneras, si son posibles sus compuestos,

su electronegatividad (segn la escala de Pauling) debera ser de 4,5, siguiendo con la norma aplicada al segundo perodo, y actuara como oxidante en compuestos con, incluso, el flor, dando lugar al heptaneonuro (nombre

debatido) F8Ne7. De forma similar al xenn, el nen de las muestras de gases volcnicos presenta un

enriquecimiento de Ne as como Ne cosmognico. Igualmente se han encontrado cantidades elevadas de Ne en

diamantes lo que induce a pensar en la existencia de reservas de nen solar en la Tierra.

Aplicaciones.

El nen lquido puede utilizarse como un refrigerante en el intervalo de 25-40 K (-416 a -387F). Tambin se utiliza en algunos tipos de tubos electrnicos, contadores Geiger - Mller, en lmparas probadoras de corriente elctrica de

alto voltaje. Con baja potencia elctrica se produce luz visible en lmparas incandescentes de nen, tales lmparas

son econmicas y se usan como luces nocturnas y de seguridad.

ARGON

La atmsfera de la Tierra es la nica fuente de argn; sin embargo, se encuentran trazas de este gas en minerales y

meteoritos. El argn constituye el 0.934% del volumen de la atmsfera de la Tierra. De l, el 99.6% es el istopo de

argn-40; el restante es argn-36 y argn-38. Existe evidencia de que todo el argn-40 del aire se produjo por la

descomposicin radiactiva del radioistopo potasio-40.

Propiedades.

El Argn es incoloro, inodoro, inspido y no txico. Tiene una gravedad especfica de 1.38 que le hace ser un 25% ms pesado que el aire. A presin atmosfrica, se hace lquido a -186C. No es corrosivo, ni inflamable y tiene una

baja conductividad termal y baja solubilidad en agua.

En condiciones normales es un gas pero puede licuarse y solidificarse con facilidad. El argn no forma compuestos

qumicos en el sentido normal de la palabra, aunque forma algunos compuestos clatratos dbilmente enlazados con

agua, hidroquinona y fenol. Las molculas de argn gaseoso son monoatmicas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Arg%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Heliohttp://es.wikipedia.org/wiki/Espectrometr%C3%ADa

Qumica Inorgnica

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Obtencin.

El gas se obtiene por medio de la destilacin fraccionada del aire licuado, en el que se encuentra en una proporcin

de aproximadamente el 0,94%, y posterior eliminacin del oxgeno residual con hidrgeno. La atmsfera marciana

contiene un 1,6% de 40

Ar y 5 ppm de 36

Ar.; la de Mercurio un 7,0% y la de Venus trazas.

Aplicaciones.

Se emplea como gas de relleno en lmparas incandescentes ya que no reacciona con el material del filamento incluso a alta temperatura y presin, prolongando de este modo la vida til de la bombilla, y en sustitucin del nen

en lmparas fluorescentes cuando se desea un color verde-azul en vez del rojo del nen.

Tambin como sustituto del nitrgeno molecular (N2) cuando ste no se comporta como gas inerte por las

condiciones de operacin.

Soldadura por arco y soldadura a gas.

Fabricacin de monocristales piezas cilndricas formadas por una estructura cristalina continua de silicio y

germanio para componentes semiconductores.

En el buceo tcnico, se emplea el argn para el inflado de trajes secos los que impiden el contacto de la piel con el agua a diferencia de los hmedos tpicos de neopreno tanto por ser inerte como por su pequea conductividad

trmica lo que proporciona el aislamiento trmico necesario para realizar largas inmersiones a cierta profundidad.

El lser de argn tiene usos mdicos en odontologa y oftalmologa; la primera intervencin con lser de argn,

realizada por Francis L' Esperance, para tratar una retinopata se realiz en febrero de 1968.

KRIPTON

Propiedades.

El kriptn es un gas noble incoloro, inodoro e inspido de poca reactividad caracterizado por un espectro de lneas verde y rojo-naranja muy brillantes. Es uno de los productos de la fisin nuclear del uranio. El kriptn slido es

blanco, de estructura cristalina cbica centrada en las caras al igual que el resto de gases nobles.

Compuestos.

Qumica del Kriptn: KrF2: preparado por descarga elctrica. Solido cristalino. Molcula lineal, agente fluorante activo.

Un lser de fluoruro de kriptn (o lser KrF) es un tipo especial de lser de excimero, que a veces es llamado lser de excmeros o lser exciplex. Posee una longitud de onda de 248 nanmetros, y es un lser ultravioleta profundo que se utiliza comnmente en la produccin de circuitos integrados de semiconductores, micro

mecanizado industrial, y en la investigacin cientfica.

El trmino excimer es la abreviatura de "dmero excitado", mientras que exciplex es la abreviatura de "complejo

excitado". Un lser excimer suele utilizar una mezcla de gases nobles (argn, kriptn o xenn) y un gas halgeno

(flor o cloro), que en condiciones adecuadas de estimulacin elctrica y de presin elevada, emite radiacin

coherente estimulada (luz lser) en el rango ultravioleta.

El lser excimer KrF (y el de ArF) son ampliamente utilizados en las mquinas de litografa de circuitos integrados

de muy alta resolucin (VLSI),2 una de las tecnologas crticas requeridas para la fabricacin de chips micro

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1ser_de_fluoruro_de_kript%C3%B3n#cite_note-1

Qumica Inorgnica

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electrnicos. La litografa de lser excimer, ha permitido que el tamao de los transistor se reduzca desde 0,5

micrmetros en 1990 a menos de 45 nanmetros en 2010.5

Un lser de fluoruro de kriptn absorbe la energa de una fuente, haciendo que el gas kriptn pueda reaccionar con el flor gaseoso y se produzca difluoruro de criptn, un complejo de carcter temporal, en un estado de energa

excitado:

2 Kr + F2 2 KrF

El complejo puede someterse a la emisin espontnea o estimulada, reduciendo su estado de energa a un estado fundamental metaestable, pero altamente repulsivo. El complejo en su estado fundamental rpidamente se disocia

en tomos sin consolidar:

2 KrF 2 Kr + F2

El resultado es un lser de excmeros que irradia energa a 248 nm, que se encuentra en la parte cercana del espectro ultravioleta, lo que se corresponde con la diferencia de energa entre el estado fundamental y el estado

excitado del complejo.

Aplicaciones.

Su principal aplicacin es el llenado de lmparas elctricas y aparatos electrnicos de varios tipos. Se utilizan

ampliamente mezclas de kriptn-argn para llenar lmparas fluorescentes.

La nica fuente comercial de kriptn estable es el aire, aunque se encuentran trazas en minerales y meteoritos. Una

mezcla de istopos estables y radiactivos de kriptn se produce en reactores nucleares a partir de uranio por fisin de neutrones, lenta. Se estima que aproximadamente 2 x 10

-8% del peso de la Tierra es kriptn. El kriptn se

encuentra tambin fuera de nuestro planeta.

XENON

Es un gas inodoro, muy pesado, incoloro, est presente en la atmsfera terrestre slo en trazas y fue parte del

primer compuesto de gas noble sintetizado.

El xenn es un miembro de los elementos de valencia cero llamados gases nobles o inertes. La palabra "inerte" ya

no se usa para describir esta serie qumica, dado que algunos elementos de valencia cero forman compuestos. En un tubo lleno de gas xenn, se emite un brillo azul cuando se le excita con una descarga elctrica. Se ha conseguido

xenn metlico aplicndole presiones de varios cientos de kilobares. El xenn tambin puede formar clatratos con

agua cuando sus tomos quedan atrapados en un entramado de molculas de oxigeno

Qumica del Xenn:

XeF4: estable y definido. Slido a temperatura ambiente, con agua forma XeO3 que es explosivo. excelente agente fluorante/oxidante.

XeF2 y XeF6: slidos que reaccionan vigorosamente con el agua, agentes oxidantes y agentes flourantes.

Compuestos de xenn. A pesar del gran nmero de estados de oxidacin que manifiesta el xenn,

solamente se han obtenido compuestos del mismo del tipo de los fluoruros: (XeFZ, XeF4, XeF6, XeF8) y los xidos como: (Xe03, Xe04),

Los oxifluoruros y algunos complejos y a ductos, como el producto de Bartlett ya mencionado y los productos de frmula: XeF6-BF3 y XeF6-AsFs.

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1ser_de_fluoruro_de_kript%C3%B3n#cite_note-spie2010-4http://es.wikipedia.org/wiki/Metaestable

Qumica Inorgnica

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XeO3: excelente oxidante, en disolucin acuosa: ACIDO XENICO, que se oxida con ozono a perxenatos

El hexafluoroplatinato de xenn es un compuesto qumico producido por reaccin qumica entre hexafluoruro de platino y xenn, demostrando que la reactividad qumica de los gases nobles es baja pero

no es nula. Este experimento fue realizado por Neil Bartlett en la Universidad de Columbia Britnica,

quien formul el producto como "Xe+ (PtF6)

-", si bien los trabajos posteriores sugieren que el producto de

Bartlett fue probablemente una mezcla y en realidad no contena esta sal especfica.

El hexafluoroplatinato de xenn se prepara a partir de disoluciones gaseosas de xenn y de hexafluoruro de platino (PtF6) en hexafluoruro de azufre, SF6. Los reactivos se combinaron a 77 K y se calentaron lentamente, para permitir

una reaccin controlada.

La estructura del hexafluoroplatinato de xenn no es probable que sea Xe+ (PtF6)

-. El problema principal con esta

formulacin es el ion "Xe+", que sera un radical y que tendera a dimerizarse, o enlazarse a un tomo de F para dar

XeF+. Por lo tanto, Bartlett descubri que el xenn sufre reacciones qumicas, pero la naturaleza de su producto

inicial color amarillo mostaza es compleja.1 Posteriores trabajos indican que el producto de Bartlett probablemente

contena [XeF+] [PtF6]

-, [XeF

+] [Pt2F11]

- y [Xe2F3

+][ PtF6

-].

2 El "compuesto" es una sal, que consiste en un complejo

octadrico aninico de fluoruro de platino y varios cationes xenn.

Se ha propuesto que el fluoruro de platino forma una red de polmeros cargada negativamente con cationes xenn o fluoruro de xenn en los insterticios. Una preparacin de "XePtF6" en disolucin de cido fluorhdrico, HF, da

lugar a un slido que se ha caracterizado como una red de polmeros [PtF5-]n, asociados con XeF

+. Este resultado es

una evidencia de tal estructura polimrica para el hexafluoroplatinato de xenn.

Los perxenatos son sales de cido perxnico H4XeO6. Tanto el cido como el anin XeO64

son podersosos agentes oxidantes; el cido se puede formar disolviendo tetraxido de xenn,XeO4, en agua, como en la mayora de

preparaciones. Las sales de sodio y de potasio son solubles, pero la del bario puede formar una estructura de xenn

atrapado en un cristal insoluble.

El perxenato de bario se utiliza como material inicial para sintetizar el tetraxido de xenn (XeO4); se tiene que

mezclar con cido sulfrico concentrado, lo que provoca la reaccin siguiente:

Ba2XeO6(s) + 2H2SO4(aq) H4XeO6(aq) + 2BaSO4(s).

La reaccin es similar a la que se produce cuando se mezcla el perxido de bario con cido sulfrico concentrado para obtener perxido de hidrgeno, que es la forma habitual de obtenerlo en laboratorio. Las tendencias y

caractersticas de solubilidad de los perxenatos son muy similares a la de los carbonatos (la mayora son

insolubles).

Aplicaciones.

El uso principal y ms famoso de este gas es en la fabricacin de dispositivos emisores de luz tales como lmparas

bactericidas, tubos electrnicos, lmparas estroboscpicas y flashes fotogrficos, as como en lmparas usadas para

excitar lseres de rub, que generan de esta forma luz coherente. Otros usos son:

Como anestsico en anestesia general.

En instalaciones nucleares, se usa en cmaras de burbujas, sondas, y en otras reas donde el alto peso

molecular es una cualidad deseable. Los perxenatos se usan como agentes oxidantes en qumica analtica.

El istopo Xe-133 se usa como radioistopo.

Se usa en los faros de automviles.

Las lmparas de xenn son ampliamente utilizadas en los proyectores de cine.1

Gas de propulsin inica para satlites

http://es.wikipedia.org/wiki/D%C3%ADmerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hexafluoroplatinato_de_xen%C3%B3n#cite_note-0http://es.wikipedia.org/wiki/Hexafluoroplatinato_de_xen%C3%B3n#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Intersticio_(mineralog%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Xen%C3%B3n#cite_note-0

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RADON

El radn es una emanacin gaseosa producto de la desintegracin radiactiva del radio. Es muy radiactivo y se

desintegra con la emisin de partculas energticas alfa. Es el elemento ms pesado del grupo de los gases nobles, o

inertes, por tanto, se caracteriza por su inercia qumica. Todos sus istopos son radiactivos con vida media corta.

Adems de sus tres istopos naturales, el radn tiene otros 22 que han sido sintetizados por medio de reacciones nucleares de transmutacin artificial realizadas en ciclotrones y aceleradores lineales; sin embargo, ninguno de

estos istopos tiene una vida tan larga como el 222

Rn.

Cualquier superficie expuesta al 222

Rn se recubre con un depsito activo que consta de un grupo de productos

filiales de vida corta. En las radiaciones de este depsito activo hay rayos energticos alfa, beta y gamma.

Obtencin

La obtencin de los gases nobles a partir del aire atmosfrico.

Los gases nobles pueden obtenerse a partir del aire atmosfrico, mediante un proceso en el diagrama anterior donde

por compresin y destilacin sucesiva, se eliminan primero tanto el nitrgeno y el oxigeno del aire, para en una

destilacin fraccionada se pueden obtener todos los gases nobles con excepcin del Radn.

El Rn se obtiene a partir de los compuestos radioactivos especialmente por la desintegracin del elemento Radio.

Qumica del Radn: RnF2.

El fluoruro del radn es un derivado del radn (gas noble). El radn reacciona fcilmente con flor para formar

un compuesto slido, pero voltil e inestable, haciendo que su composicin exacta sea incierta. Su frmula es RnF.

Aunque el fluoruro de radn no tiene un uso prctico conocido, ha sido sintetizado por varios laboratorios, en afn

de demostrar la capacidad de los gases nobles de formar compuestos.

Cabe recordar que todo compuesto basado en radn, est limitado por la vida media del mismo, dado que es

altamente radiactivo (su istopo de ms larga duracin, posee una vida media de 91 horas 40 minutos y 48

segundos).

Aplicaciones.

Se lo emplea en radio terapia donde se lo encierra en pequeas en ciertos tumores malignos el Rn es soluble en

ciertos compuestos grasos elaborados en pomadas del Rn para uso teraputico en enfermedades del cncer.

Se emplea en medicina (emisor de rayos)

El radn gas se inspira y espira continuamente, no permanece en contado con los tejidos del tracto respiratorio

el tiempo suficiente para causar dao. Sin embargo el Pb y otros productos radiactivos de su desintegracin no

son gases y se adhieren a la superficie de los pulmones y del tracto respiratorio, originando mutaciones sobre el

DNA y actuando como cancergenos.

Contaminacin por Radn.