Neste presente trabalho abordaremos
sobre os gases raros nobres e propriedade física e químicas, em que 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.
PROPRIEDADES 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.
PROPRIEDADES 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
. 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
Concluímos
que Os elementos químicos do grupo dos gases nobres da Tabela Periódica são
aqueles que estão localizados na família 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
