Gases inertes: características e exemplos

Os gases inertes , também conhecidos como gases raros ou nobres, são aqueles que não têm reactividade apreciável. A palavra ‘inerte’ significa que os átomos desses gases não são capazes de formar um número considerado de compostos e, alguns deles, como o hélio, não reagem de maneira alguma.

Assim, em um espaço ocupado por átomos de gases inertes, eles reagirão com átomos muito específicos, independentemente das condições de pressão ou temperatura às quais estão sujeitos. Na tabela periódica eles compõem o grupo VIIIA ou 18, chamado grupo de gases nobres.

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Fonte: Por imagens de alta resolução de elementos químicos (http://images-of-elements.com/xenon.php) [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], via Wikimedia Commons

A imagem acima corresponde a uma lâmpada cheia de xenônio excitada por uma corrente elétrica. Cada um dos gases nobres é capaz de brilhar com suas próprias cores através da incidência de eletricidade.

Gases inertes podem ser encontrados na atmosfera, embora em proporções diferentes. O argônio, por exemplo, tem uma concentração de 0,93% do ar, enquanto o néon de 0,0015%. Outros gases inertes emanam do sol e atingem a terra, ou são gerados em suas fundações rochosas, sendo encontrados como produtos radioativos.

Características dos gases inertes

Gases inertes variam dependendo de seus arbustos atômicos. No entanto, todos têm uma série de características definidas pelas estruturas eletrônicas de seus átomos.

Camadas completas de Valência

Atravessando qualquer período da tabela periódica da esquerda para a direita, os elétrons ocupam os orbitais disponíveis para uma camada eletrônica n . Uma vez preenchidos os orbitais s, seguidos de d (do quarto período) e depois dos orbitais p.

O bloco p é caracterizado por ter uma configuração eletrônica nsnp, originando um número máximo de oito elétrons, chamado octeto de Valência, ns 2 np 6 . Os elementos que apresentam essa camada completamente preenchida estão localizados na extremidade direita da tabela periódica: os elementos do grupo 18, os de gases nobres.

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Portanto, todos os gases inertes têm camadas de valência completas com configuração ns 2 np 6 . Assim, variando o número de n, cada um dos gases inertes é obtido.

A única exceção a essa característica é o hélio, cujo n = 1 e, portanto, carece de orbitais p para esse nível de energia. Assim, a configuração eletrônica do hélio é 1s 2 e não possui um octeto de valência, mas dois elétrons.

Interaja através das forças de Londres

Os átomos de gases nobres podem ser visualizados como esferas isoladas com muito pouca tendência a reagir. Com suas camadas de valência cheias, eles não precisam aceitar elétrons para formar ligações e também possuem uma distribuição eletrônica homogênea. Portanto, eles não formam ligações entre si (diferentemente do oxigênio, O 2 , O = O).

Por serem átomos, eles não podem interagir entre si por meio de forças dipolo-dipolo . Portanto, a única força que pode momentaneamente unir dois átomos de gases inertes são as forças de Londres ou dispersão.

Isso ocorre porque, embora sejam esferas com distribuição eletrônica homogênea, seus elétrons podem causar dipolos instantâneos muito curtos; o suficiente para polarizar um átomo vizinho de gás inerte. Assim, dois átomos B se atraem e, por um período muito curto, formam um par BB (não um link BB).

Pontos de fusão e ebulição muito baixos

Como resultado das forças fracas de Londres que mantêm seus átomos unidos, eles mal conseguem interagir para se mostrar como gases incolores. Para condensar em uma fase líquida, eles exigem temperaturas muito baixas, forçando seus átomos a “desacelerar” e persistir ainda mais as interações BBB ···.

Isso também pode ser alcançado aumentando a pressão. Ao fazer isso, seus átomos são forçados a colidir em velocidades mais altas entre si, forçando-os a condensar em líquidos com propriedades muito interessantes.

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Se a pressão é muito alta (dezenas de vezes maior que a atmosférica) e a temperatura é muito baixa, os gases nobres podem até entrar em fase sólida. Assim, gases inertes podem existir nas três principais fases da matéria (gás líquido-sólido). No entanto, as condições necessárias para isso demandam tecnologia e métodos laboriosos.

Energias de ionização

Os gases nobres têm energias de ionização muito altas; o mais alto de todos os elementos da tabela periódica. Porque Pela razão de sua primeira característica: uma camada completa de valência.

Ter o octeto de valência ns 2 np 6 , remover um elétron de um orbital p e se tornar um íon B + da configuração eletrônica ns 2 np 5 , requer muita energia. Tanto que a primeira energia de ionização I 1 para esses gases tem um valor que excede 1000 kJ / mol.

Links fortes

Nem todos os gases inertes pertencem ao grupo 18 da tabela periódica. Alguns deles simplesmente formam links suficientemente fortes e estáveis ​​que não podem ser quebrados facilmente. Duas moléculas enquadram esse tipo de gás inerte: nitrogênio, N 2 e dióxido de carbono, CO 2 .

O nitrogênio é caracterizado por possuir uma ligação tripla muito forte, N≡N, que não pode ser quebrada sem condições extremas de energia; por exemplo, aqueles desencadeados por um feixe elétrico. Enquanto o CO 2 tem duas ligações duplas, O = C = O, e é o produto de todas as reações de combustão com excesso de oxigênio.

Exemplos de gases inertes

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Hélio

Designado com as letras He, é o elemento mais abundante no universo depois do hidrogênio. Forma cerca de um quinto da massa das estrelas e do sol.

Na Terra, pode ser encontrado em reservatórios de gás natural, localizados nos Estados Unidos e na Europa Oriental.

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Néon, argônio, criptônio, xenônio, rádon

O restante dos gases nobres do grupo 18 são Ne, Ar, Kr, Xe e Rn.

Destes, o argônio é o mais abundante na crosta terrestre (0,93% do ar que respiramos é argônio), enquanto o radônio é de longe o mais escasso, devido à deterioração radioativa do urânio e do tório.Portanto, é encontrado em vários terrenos com esses elementos radioativos, mesmo que sejam subterrâneos.

Como esses elementos são inertes, são muito úteis para remover oxigênio e água do ambiente; Dessa forma, verifique se eles não interferem em certas reações em que alteram os produtos finais. Argônio encontra muita utilidade para esse propósito.

Eles também são usados ​​como fontes de luz (luzes de neon, lâmpadas de veículos, lâmpadas, lasers, etc.).

Referências

  1. Cynthia Shonberg (2018). Gás inerte: definição, tipos e exemplos. Recuperado de: study.com
  2. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica Nos elementos do grupo 18 . (quarta edição). Mc Graw Hill
  3. Whitten, Davis, Peck e Stanley. Química (8a ed.). CENGAGE Learning, p. 879-881.
  4. Wikipedia (2018). Gás inerte. Recuperado de: en.wikipedia.org
  5. Brian L. Smith (1962). Gases Inertes: Átomos Ideais para Pesquisa. [PDF]. Retirado de: calteches.library.caltech.edu
  6. Professora Patricia Shapley. (2011). Gases nobres. Universidade de Illinois Recuperado de: butane.chem.uiuc.edu
  7. The Bodner Group (sf). A química dos gases raros. Recuperado de: chemed.chem.purdue.edu

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