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GASES NOBRES
CQ133
FSN
GASES NOBRES
CQ133
FSN
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA
He 1s2;
Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ns2p6 confere a estabilidade química dos elementos;
os gases nobres apresentam uma afinidade eletrônica zero ou ligeiramente
negativas e energias de ionização muito elevadas pequena tendência de
perder ou receber elétrons ou de formar ligações químicas;
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
OCORRÊNCIA
os gases nobres ocorrem na atmosfera (1% em volume):
Ar 0,934%
Ne 1,818x10-3 %
He 5,2x10-4 %
Kr 1,14x10-4 %
Xe 8,7x10-6 %
uma mistura foi obtida pela primeira vez por Cavendish, em 1784:
ar + O2 + descargas elétricas NO2 O2 + S SO2 gás não reativo
He pode ser obtido a partir de gases naturais depois de liquefazer os
hidrocarbonetos;
Rn é radiativo, e é formado no decaimento radiativo de minerais de
rádio e de tório: 88Ra226 86Rn222 + 2He4
os demais gases nobres são obtidos em escala industrial por destilação
fracionada do ar líquido;
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
APLICAÇÕES
ARGÔNIO
o principal uso é para a obtenção de atmosferas inertes em soldagens
em microeletrônica e processos metalúrgicos e em processos químicos
anaeróbicos;
quantidades menores de argônio são usadas para o crescimento de
cristais de silício e de germânio para transistores, válvulas de raios
catódicos e contadores de radiação do tipo Geiger-Müller;
HÉLIO
He tem o PE mais baixo que qualquer outro líquido conhecido usado
como fluido crioscópico para se obter temperaturas extremamente baixas
operação de lasers e dispositivos baseados em materiais
supercondutores;
He é usado como gás de refrigeração em reatores nucleares e como
gás de arraste em cromatografia gás-líquido;
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
APLICAÇÕES
HÉLIO (cont.)
He é usado ainda em balões meteorológicos e dirigíveis; He é bastante
leve: um m3 de He à pressão atmosférica pode levantar até 1 kg;
He é usado para diluir o O2 em cilindros de mergulhadores porque N2 é
bastante solúvel no sangue e uma súbita variação de pressão poderia
provocar a formação de bolhas de N2 no sangue (síndrome de
descompressão);
NEÔNIO
pequenas quantidades de Ne são utilizados nas lâmpadas de neônio
dos anúncios luminosos de cor laranja avermelhada;
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
PROPRIEDADES FÍSICAS
todos os gases nobres são monoatômicos, incolores e inodoros;
Raio
Å
1ª E.I.
kJ.mol-1
P.F. oC
P.E. oC
He 0,93 2372 -268,9
Ne 1,31 2080 -248,6 -246,1
Ar 1,74 1521 -189,4 -185,9
Kr 1,89 1351 -157,2 -163,4
Xe 2,09 1170 -111,8 -108,1
Rn 1037 -71 -62
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
PROPRIEDADES ESPECIAIS DO HÉLIO
He possui o PE mais baixo de todas as substâncias;
forma sólido somente em altas pressões (25 atm);
possui duas formas de líquido: He I (quando resfriado até 4,2 K) e He II
(a 2,2 K);
He II possui uma condutividade térmica 106 vezes maior que o He I e
800 vezes maior que o cobre é um supercondutor;
He II possui 1/100 da viscosidade do H2(g);
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS GASES NOBRES
até 1962 a única evidência a favor da formação de compostos dos
gases nobres era a formação de íons moleculares como He22+, HeH+,
HeH2+ e Ar2+ em tubos de descarga de gases rarefeitos;
CLATRATOS
nos clatratos, átomos ou moléculas de tamanho adequado estão presos
nas cavidades existentes no retículo cristalino de outros compostos; não
há formação de ligações químicas:
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS GASES NOBRES
CLATRATOS
Exemplos:
Hidroquinona (1,4-dihidroxibenzeno) cristaliza sob 10 a 40 atm de Ar, Kr
ou Xe, retendo esses gases em cavidades de cerca de 4 Å de diâmetro;
He e Ne não formam clatratos porque os átomos são muito pequenos e
escapam da cavidade; maneira conveniente de armazenar isótopos
radiativos de Kr e de Xe produzidos em reatores nucleares;
Ar, Kr e Xe podem formar clatratos ou hidratos de gases nobres sob
congelamento com água em elevadas pressões; a estequiometria típica é
de 6H2O:1átomo nobre;
O2, SO2, H2S, MeCN e CH3OH também formam clatratos;
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
REATIVIDADE DOS GASES NOBRES
somente os gases nobres mais pesados (Xe, Kr e Rn) formam
compostos devido à menor energia de ionização;
Bartlett e Lohman PtF6 + O2 O2[PtF6]
1a EI do O2 = 1165 kJ.mol-1; 1a EI Xe = 1170 kJ.mol-1
Xe + PtF6 Xe[PtF6] + PtF6 [XeF][PtF6] + PtF5 [XeF][Pt2F11]
Xe + nF2 XeF2n , n = 1, 2 ou 3 são sólidos brancos, agentes
oxidantes muito fortes e agentes de fluoração:
XeF4 + 2SF4 Xe + 2SF6
XeF4 + Pt Xe + PtF4
XeF2 é usado em síntese orgânica para fluorar heteroátomos sem reagir
com grupos alquila ou arila:
CH3I + XeF2 CH3IF2 + Xe
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
REATIVIDADE DOS GASES NOBRES
XeF6 + 3H2O XeO3 + 6HF
XeO3 forma xenato de sódio em soluções de pH > 10,5:
XeO3 + NaOH Na[HXeVIO4]
xenato de sódio
os xenatos se desproporcionam em solução formando perxenato que
contém Xe (8+):
2[HXeO4]- + 2OH- [XeVIIIO6]
4- + Xe + O2 + 2H2O
perxenato
perxenatos são fortes oxidantes, e oxidam Cl-, H2O e Mn2+;
ELEMENTOS DO GRUPO 18 – GASES NOBRES
REATIVIDADE DOS GASES NOBRES
Na4[XeO6].8H2O é pouco solúvel pode ser usado para a determinação
gravimétrica de sódio;
as energias de ionização do He, Ne e Ar são muito grandes para permitir
a formação de compostos semelhantes;
Kr e Rn formam KrF2 e RnF2;
Compostos de Xenônio