Anar al contingut

Gas noble

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Tubos de descàrrega contenint gasos nobles, excitats eléctricamente, mostrant la llum emesa

Els gasos nobles són un grup d'elements químics en propietats molt similars: per eixemple, baix condiciones normals, són gasos monoatòmics, incoloros i presenten una reactivitat molt baixa. Se situen en el grup 18 (VIIIA)[1] de la taula periòdica (anteriorment cridat grup 0). Els sis gasos que es troben en la naturalea són l'heli (He), el neó (Ne), l'argón (Ar), el kriptón (Kr), el xenón (Xe) i el radiactiu radón (Rn).[1] Encara que l'IUPAC ha utilisat el terme «gas noble» indistintament per a referir-se al «grup 18» i, per tant, inclouria al oganesón (Og),[2] element altament radiactiu produït sintéticamente, pot ser que no siga significativament noble des del punt de vista químic i es preveu que trenque la tendència i siga reactiu per efectes relativistes.[3][4] Per l'extremadament curta semivida de 0.7 ms del seu únic isòtop conegut, les seues propietats químiques requerixen estudis experimentals i pràctics adicionals per a validar estes prediccions.[5]

Les propietats dels gasos nobles poden ser explicades per les teories modernes de l'estructura atòmica: al seu capa electrònica d'electrons valente li la considera completa,[6] donant-els poca tendència a participar en reaccions químiques, per lo que solament uns pocs composts de gasos nobles han segut preparats fins a 2008. El xenón reacciona de manera espontànea en el flúor (per l'alta electronegatividad d'este), i a partir dels composts resultants s'han alcançat uns atres. També s'han aïllat alguns composts en kriptón. Els punts de fusió i d'ebullició de cada gas noble estan molt pròxims, diferint en menys de 10 °C; conseqüentment, solament són líquits en un ranc molt chicotet de temperatures molt baixes

El neó, argón, kriptón i xenón s'obtenen de l'aire[7] usant els métodos de liqüefacció i destilació fraccionada.[8] L'heli és típicament separat del gas natural i el radón s'aïlla normalment a partir del decaiguda radioactiu de composts dissolts del ràdio. Els gasos nobles tenen moltes aplicacions importants en indústries com allumenament, soldadura i exploració espacial. La combinació heli-oxigen-nitrogen (trimix) s'ampra per a respirar en immersions de profunditat per a evitar que els buços sofrixquen l'efecte narcòtic del nitrogen. Despuix de vore's els riscs causats per la inflamabilidad del hidrogen, est va ser reemplaçat per heli en els dirigibles i globos aerostáticos.

Història

Gas noble és una traducció del nom alemà Edelgas, usat per primera volta en 1898 per Hugo Erdmann,[9] per a indicar el seu extremadament baix nivell de reactivitat. El nom fa una analogia en el terme «metals nobles», com l'or, associat en riquea i noblea, i que té també una baixa reactivitat. També s'ha donat als gasos nobles el nom gasos inertes, pero esta etiqueta ha segut desaprovada a mida que els gasos nobles s'han anat coneixent més.[10] Gasos rars és un atre terme que s'ha utilisat,[11] pero també és incorrecte perque l'argón conforma una part prou considerable (0.94 % per volum, 1.3 % per massa) de l'atmòsfera terrestre.[12]

l'heli va ser detectat per primera volta en el Sol per les seues característiques de llínees espectrals.

Pierre Janssen i Joseph Norman Lockyer varen ser els primers en descobrir un gas noble el 18 d'agost de 1868 quan examinaven la cromosfera del Sol, i ho varen cridar heli a partir de la paraula grega per al Sol, ἥλιος (heli).[13] Anteriorment, en 1784, el químic i físic anglés Henry Cavendish havia descobert que l'aire contenia una chicoteta proporció d'una substància menys reactiva que el nitrogen.[14] Un sigle més vesprada, en 1895, lord Rayleigh va descobrir que les mostres de nitrogen de l'aire són de diferent densitat que les del nitrogen com a conseqüència de reaccions químiques. En colaboració en William Ramsay, científic del University College de Londres, Lord Rayleigh va postular que el nitrogen extret de l'aire es trobava mesclat en un atre gas i va eixecutar un experiment que va conseguir aïllar exitosamente un nou element: el argón, paraula derivada del grec ἀργός (argós), «inactiu».[14] A partir d'este descobriment, varen notar que faltava una classe completa de gasos en la taula periòdica. Durant la seua busca de l'argón, Ramsay també va conseguir aïllar l'heli per primera volta, en calfar cleveíta, un mineral. En 1902, despuix d'acceptar l'evidència de l'existència dels elements heli i argón, Dmitri Mendeléyev va incloure estos gasos nobles com a Grup 0 en la seua classificació d'elements, que posteriorment es convertiria en la taula periòdica.[15]

  • Ramsay va continuar en la busca d'estos gasos usant el método de la destilació fraccionada per a separar aire líquit en varis components. En 1898, va descobrir el kriptón, el neó i el xenón, cridats aixina a partir del grec κρυπτός (kryptós, ‘amagat’), νέος (néos, ‘nou’), i ξένος (xénos, ‘estrany’), respectivament. Per la seua banda, el radón va ser identificat per primera volta en 1898 per Friedrich Ernst Dorn,[16] i se li va cridar emanació de ràdio, pero no va ser considerat com un gas noble fins a 1904, quan es va determinar que les seues característiques eren similars a les dels atres gasos nobles.[17] Eixe mateix any, Rayleigh i Ramsay varen rebre el Premi Nobel de Física i Química, respectivament, pel descobriment dels gasos nobles.[18][19]

El descobriment dels gasos nobles va ajudar a la compressió de l'estructura atòmica. En 1895, el químic francés Henri Moissan va intentar infructuosament produir una reacció entre el flúor, l'element més electronegatiu, i el argón, un dels gasos nobles, en la finalitat d'aïllar de l'atmòsfera aquells gasos caracterisats per la seua extraordinària inèrcia química, començant pel que està en major abundància relativa, i de crear nous elements o composts.[20][21] Els científics varen ser incapaços de produir composts d'argón fins a fins d'el XX, pero els seus intents varen ajudar a desenrollar noves teories de l'estructura atòmica. Basant-se en estos experiments, el físic danés Niels Bohr va propondre en 1913 que els electrons en els àtoms es trobaven ordenats en capes electròniques entorn al núcleu i que en el cas dels gasos nobles, exceptuant a l'heli, la capa exterior sempre contenia huit electrons.[17] En 1916, Gilbert N. Lewis va formular la regla de l'octet, la qual conclou que la configuració més estable per a qualsevol àtom és contar en huit electrons en la capa exterior; esta configuració produïx elements que no reaccionen en uns atres, ya que no necessiten més electrons per a completar la seua capa exterior.[22]

En 1962 Neil Bartlett va descobrir el primer compost químic d'un gas noble, l'hexafluoroplatinato de xenón.[23] Composts d'atres gasos nobles varen ser descoberts poc despuix: en 1962, el fluorur de radón,[24] i en 1963, el difluoruro de kriptón (KrF2).[25] El primer compost estable d'argón es va reportar en 2000 quan es va formar el fluorohidruro d'argón a una temperatura de 40 K (−233.2 °C; −387.7 °F).[26]

En decembre de 1998, científics del Joint Institute for Nuclear Research treballant en Dubna, Rússia, varen bombardejar plutoni (Pu) en calcio (Ca) per a produir un únic àtom de l'element 114,[27] baix el nom Flerovio (Fl).[28] Experiments químics preliminars indiquen que este element pot ser el primer element transuránico en mostrar propietats anormals i paregudes a les dels gasos nobles, aun cuando és membre del grup 14 en la taula periòdica.[29] En octubre de 2006, científics del Joint Institute for Nuclear Research i del Lawrence Livermore Nationalaboratory varen sintetisar exitosamente l'oganesson (Og), el sèptim element en el Grup 18, en bombardejar californi (Cf) en calcio (Ca).[30] Com a curiositat cal indicar que la discussió científica sobre la possibilitat de licuar estos gasos va donar lloc al descobriment de la superconductivitat pel físic neerlandés Heike Kamerlingh Onnes.

Propietats físiques i atòmiques

Propietat Gas noble
Número atòmic 2 10 18 36 54 86 118
Nom de l'element Heli Neó Argón Kriptón Xenón Radón Oganesón
Densitat (kg/m³) 0.1785 0.9002 1.7818 3.708 5.851 9.97 13.65
Radi atòmic (nm) 0.05 0.07 0.094 0.109 0.13 0.152 —
Punt d'ebullició (°C) –268.83 –245.92 –185.81 –151.7 –106.6 –62
Punt de fusió (°C) –272 –248.52 –189.6 –157 –111.5 –71

Els gasos nobles conten en forces intermoleculars molt dèbils i, per lo tant, tenen punts de fusió i d'ebullició molt baixos. Tots ells són gasos monoatòmics baix condicions estàndar, incloent aquells que tenen masses atòmiques majors que alguns elements que es troben normalment en estat sòlit. L'heli té vàries propietats úniques sobre atres elements: tant el seu punt d'ebullició com el de fusió són menors que els de qualsevol atra substància coneguda; és l'únic element conegut que presenta superfluidez; de la mateixa manera no pot ser solidificado per refredat baix condicions estàndar, sino que es convertix en sòlit baix una pressió de 25 atm (2500 kPa; 370 psi) i 0.95 K (−272.2 °C; −457.96 °F).[31] Els gasos nobles fins al xenón tenen múltiples isòtops estables. El radón no té isòtops estables; el seu isòtop de major duració té un periodo de semidesintegración de 3.8 dies que pot formar heli i poloni.[17]

el radi atòmic dels gasos nobles aumenta d'un periodo a un atre per l'increment en el número d'electrons. El tamany de l'àtom es relaciona en vàries propietats. Per eixemple, el potencial d'ionisació disminuïx a mida que aumenta el radi ya que els electrons de valència en els àtoms més grans es troben més alluntats del núcleu i, per lo tant, no es troben lligats tan fortament per l'àtom. Els gasos nobles tenen els majors potencials d'ionisació de cada periodo, lo que reflectix lo estable que és la seua configuració electrònica i genera la seua falta de reactivitat química.[32] No obstant, alguns dels gasos nobles més pesats tenen potencials d'ionisació lo suficientment baixos per a ser comparables als d'atres elements i molècules. El químic Neil Bartlett, intentant crear el compost d'un gas noble, va notar que el potencial d'ionisació del xenón era similar al de la molècula d'oxigen, per lo que va intentar oxidar xenón usant hexafluoruro de platí, un agent oxidant tan fort que és capaç de reaccionar en oxigen.[23] Els gasos nobles no poden acceptar un electró per a formar aniones estables. Açò vol dir que posseïxen una afinitat electrònica negativa.[33]

Gràfic de potencial d'ionisació respecte al número atòmic. Els gasos nobles tenen el major potencial d'ionisació de cada periodo.

Les propietats físiques macroscòpiques dels gasos nobles estan determinades per les dèbils forces de Van der Waals que es donen entre àtoms. Les forces d'atracció aumenten en el tamany de l'àtom com un resultat de l'increment en la polarizabilidad i el descens del potencial d'ionisació. Açò du a tendències grupals sistemàtiques. Per eixemple, a mida que es baixa en els grups de la taula periòdica, el radi atòmic i les forces interatómicas aumenten. D'igual forma, s'adquirixen majors punts de fusió i d'ebullició, entalpia de vaporisació i solubilitat. L'aument de densitat es deu a l'increment en massa atòmica.[32]

Els gasos nobles es comporten com gasos ideals baix condicions normals de pressió i temperatura, pero les seues tendències anormals a la llei dels gasos ideals proporcionen claus importants per a l'estudi de les forces i interaccions moleculars. el potencial de Lennard-Jones, usat freqüentment per a modelar forces intermoleculars, va ser deduït en 1924 per John Lennard-Jones a partir de senyes experimentals de l'argón ans que el desenroll de la mecànica quàntica proporcionara les ferramentes necessàries per a entendre les forces intermoleculars a partir de primers principis.[34] L'anàlisis teòric d'estes forces es va tornar viable degut a que els gasos nobles són monoatòmics, i per tant isótropo (independents de la direcció).

Propietats químiques

Taula de gasos en respectives capes d'electrons
Z Element Electrons per capa
2 heli 2
10 neó 2, 8
18 argón 2, 8, 8
36 kriptón 2, 8, 18, 8
54 xenón 2, 8, 18, 18, 8
86 radón 2, 8, 18, 32, 18, 8
118 oganesón 2, 8, 18, 32, 32, 18, 8 (prediccions)

En els sis primers periodos de la taula periòdica, els gasos nobles són exactament els membres del grup 18 (8A) de la taula (anteriorment conegut com a grup 0). No obstant, açò pot ser que no siga cert en el sèptim periodo (per efectes relativistes): el següent membre del grup 18, l'oganesón, provablement no se semble tant a un gas noble.[35] En canvi, el membre del grup 14 flerovio presenta propietats similars a les dels gasos nobles, encara que no s'han analisat novament estes característiques d'este element, podent tractar-se d'un error.[36]

Els gasos nobles són incoloros, vàters, insípidos i no inflamables en condicions normals. Antigament se'ls assignava el grup 0 de la taula periòdica perque es creïa que tenien una valència zero, és dir, que els seus àtoms no es poden combinar en atres elements per a formar composts. No obstant, més vesprada es va descobrir que alguns sí formen composts, fent que s'abandonara esta denominació.[17] Es coneix molt poc sobre les propietats del membre més recent del grup 18, l'oganesón.[37] Els gasos nobles tenen capes plenes d'electrons de valència. Els electrons de valència són els electrons que es troben més a l'exterior dels àtoms i normalment són els únics que participen en els enllaços químics. Els àtoms en capes de valència plenes d'electrons són extremadament estables i per tant no tendixen a formar enllaços químics i tenen poca tendència a guanyar o perdre electrons.[38] No obstant, els gasos nobles més pesats, com el radón, estan units menys fermament per la força electromagnètica que els més llaugers, com l'heli, fent que siga més fàcil retirar electrons exteriors dels gasos nobles pesats. Degut a que dita capa està completa, els gasos nobles es poden utilisar d'acort en la notació de configuració electrònica per a donar lloc a una «notació de gasos nobles». Per a això, primer s'escriu el gas noble més propenc que precedix a l'element en qüestió, i es continua la configuració electrònica a partir d'eixe punt. Per eixemple, la notació electrònica del carbono és 1s² 2s² 2p², i la seua notació de gas noble és [He] 2s² 2p². Esta notació fa que resulte més fàcil identificar elements, i és més curta que escriure tota la notació d'orbitals atòmics.[39]

Composts

Model tridimensional del tetrafluoruro de xenón (XeF4)
Artícul principal → Compost de gas noble.


Els gasos nobles tenen una reactivitat extremadament baixa; a pesar d'això, s'han format una gran cantitat de composts de gasos nobles. No s'han format composts neutres en els que l'heli i el neó estiguen presents en els enllaços químics (encara que hi ha proves teòriques d'alguns composts d'heli), mentres que el xenón, el kriptón i el argón solament presenten una reactivitat baixa.[40] La reactivitat seguix l'orde Ne < He < Ar < Kr < Xe < Rn. En 1933, Linus Pauling va argumentar que els gasos nobles més pesats podien formar composts en el flúor i l'oxigen. D'igual forma, arguyó l'existència del hexafluoruro de kriptón (KrF6) i l'hexafluoruro de xenón (XeF6), i va especular que el XeF8 podria existir com a compost inestable, sugerint també que l'àcit xénico (H2XeO4) podia formar sals de perxenato.[41][42] S'ha demostrat que estes prediccions eren generalment precises, llevat que actualment es creu que el XeF8 és termodinàmica i cinéticamente inestable.[43] Els composts de xenón són els més numerosos dels composts de gas noble que s'han format.[44] La majoria d'ells tenen l'àtom de xenón en l'estat d'oxidació +2, +4, +6 o +8 unit a àtoms molt electronegatius com el flúor o l'oxigen, com en el fluorur de xenón (XeF2), el tetrafluoruro de xenón (XeF4), el hexafluoruro de xenón (XeF6), el tetraóxido de xenón (XeO4) i el perxenato de sodi (Na4XeO6). Alguns d'estos composts han segut utilisats en la síntesis química com agents oxidants; el XeF2, en particular, està disponible comercialment i es pot utilisar com a agent fluorador.[45] En 2007, s'havien identificat uns cinccents composts de xenón units a atres elements, incloent composts organoxenones (units en carbono), aixina com xenón unit a nitrogen, clor, or, mercuri i al propi xenón.[40] També s'han observat composts de xenón unit a bor, hidrogen, bromo, yodo, berili, sofre, titani, coure i argent, pero solament a temperatures baixes en matrius de gasos nobles, o en jet streams de gasos nobles.[40]

En teoria, el radón és més reactiu que el xenón, i per tant deuria formar enllaços químics més fàcilment que el xenón. No obstant, per la gran radiactivitat i la curta semivida dels isòtops del radón, en la pràctica solament s'han format uns pocs fluorur i òxits de radón.[46] el kriptón és menys reactiu que el xenón, pero s'han observat diversos composts en el kriptón en l'estat d'oxidació +2.[40] el difluoruro de kriptón és el més notable i fàcil de caracterisar. També s'han caracterisat composts en que el kriptón forma un enllaç únic en nitrogen i oxigen,[47] pero solament són estables per baix de −60 °C i −90 °C, respectivament. S'han observat àtoms de kriptón units químicament a uns atres no metals (hidrogen, clor, carbono), aixina com alguns metals de transició tardans (coure, argent, or), pero sol o be a temperatures baixes.[40] Es varen utilisar condicions similars per a obtindre els primers pocs composts d'argón en el 2000, com el hidrofluoruro d'argón (HArF), i alguns units als metals de transició tardans.[40] En 2007 no es coneixien molècules neutres estables en àtoms d'heli o neó en enllaços covalente.[40]

Els gasos nobles, incloent l'heli, poden formar ions moleculars estables en fase gaseosa. El més simple és el hidrohelio, HeH+, descobert en 1925.[48] En estar compost pels dos elements més abundants de l'univers, l'hidrogen i l'heli, es creu que es dona naturalment en el mig interestelar, encara que encara no ha segut detectat.[49] Ademés d'estos ions, hi ha molts excímeros neutres coneguts d'estos gasos. Hi ha composts com ArF i KrF que solament són estables quan es troben en un estat electrònic excitat, i alguns d'ells s'ampren en els làsers d'excímeros. Ademés dels composts en que un àtom de gas noble està implicat en un enllaç covalente, els gasos nobles també formen composts no covalente. Els clatratos, descrits per primera volta en 1949,[50] consistixen en un àtom de gas noble atrapat dins de cavitats de l'estructura cristalina de determinades substàncies orgàniques i inorgàniques. La condició essencial per a que es formen és que els àtoms invitats (els d'el gas noble) deuen tindre el tamany adequat per a encaixar en les cavitats de l'estructura cristalina de l'hoste. Per eixemple, el argón, el kriptón i el xenón formen clatratos en l'hidroquinona, pero l'heli i el neó no, puix són massa chicotets o tenen una polarizabilidad insuficient per a ser retinguts.[51] El neó, el argón, el kriptón i el xenón també formen hidrats de clatratos; açò vol dir que els gasos nobles queden atrapats dins de la capa d'heli de dits composts.[52]

Els gasos nobles poden formar composts fulerenos endoédricos, en els que l'àtom de gas noble està atrapat dins d'una molècula de fullereno. En 1993, es va descobrir que quan s'expon C60, una molècula esfèrica composta de 60 àtoms de carbono, gasos nobles a una pressió elevada, es poden formar complexos com HEC60 ( indica que He es troba contingut dins de C60, pero que no està unit covalentemente).[53] En 2008 es varen obtindre complexos endohédricos en heli, neó, argón, kriptón i xenón.[54] Estos composts s'utilisen en l'estudi de l'estructura i la reactivitat dels fulerenos per mig de la resonància magnètica nuclear de l'àtom de gas noble.[55]

Es considera que els composts de gasos nobles, com el difluoruro de xenón (XeF2), són hipervalentes, puix violen la regla de l'octet. Es pot explicar els enllaços en estos composts en un model de tres centres i quatre electrons.[56][57] Este model, propost per primera volta en 1951, considera l'unió de tres àtoms colineals. Per eixemple, els enllaços de XeF2 es descriuen per un conjunt de tres orbitals moleculars derivades dels orbitals p de cada àtom. Els enllaços resulten de la combinació d'un orbital p de Xe en un orbital p mig ple de cada àtom de F, resultant en un orbital d'enllaç ple, un orbital d'enllaç no ple, i un orbital d'antienlace. El orbital molecular ocupat més alt es troba en els dos àtoms terminals. Açò representa una localisació de la càrrega facilitada per l'alta electronegatividad del flúor.[58] La química dels gasos nobles més pesats, el kriptón i el xenón, està ben determinada. La dels més llaugers, l'heli i el argón, encara es troba en un estat primerenc, mentres que encara no s'ha identificat cap compost de neó.

Abundància i producció

L'abundància dels gasos nobles en l'univers disminuïx a mida que aumenta el seu número atòmic. L'heli és l'element més comú en l'univers despuix de l'hidrogen, en una proporció de massa d'aproximadament el 24 %. La majoria de l'heli de l'univers es va formar durant la nucleosíntesis primordial, pero la cantitat d'heli aumenta constantment per la fusió d'hidrogen en la nucleosíntesis estelar (procés realisat per mig de reaccions nuclears que té el seu orige en les estrelas durant el seu procés evolutiu, i que antecedix a una supernova per colapse gravitatorio).[59][60] L'abundància en la Terra mostra tendències diferents; per eixemple, l'heli és solament el tercer gas noble més abundant de l'atmòsfera. El motiu és que no hi ha heli primordial en l'atmòsfera, ya que per la chicoteta massa d'este àtom, l'heli no pot ser retingut pel camp gravitatorio terrestre.[61] L'heli de la Terra deriva de la desintegració alfa d'elements pesats com l'urani o el tori de la corfa terrestre, i tendix a acumular-se en jaciments de gas natural.[61] Per un atre costat, l'abundància de l'argón creix com a resultat de la desintegració alfa del potassi-40, que també es troba en la corfa terrestre, per a formar argón-40, que és l'isòtop de l'argón més abundant de la Terra a pesar de ser relativament rar en el sistema solar. Este procés és la base del método de datació per potassi-argón.[62] El xenón té una abundància relativament baixa en l'atmòsfera, lo que s'ha donat a conéixer com el «problema del xenón desaparegut»; una teoria és que el xenón que falta podria estar atrapat en minerals dins de la corfa terrestre.[63] El radón es forma en la litosfera per la desintegració alfa del radi. Es pot filtrar en edificis a través dels fonaments i acumular-se en àrees mal ventilades. Per la seua gran radiactivitat, el radón supon un risc significatiu per a la salut; solament en Estats Units, està associat en unes 21 000 morts per càncer de pulmó cada any.[64]

Abundància Heli Neó Argón Kriptón Xenón Radón
Sistema solar
(per cada àtom de silici)[65]		 2343 2.148 0.1025 5.515 × 10−5 5.391 × 10−6 –
Atmòsfera terrestre
(proporció en volum en ppm)[66]		 5.2 18.2 9340.0 1.1 0.09 (0.06−18) × 10−19[67]
Roca ígnea
(proporció en massa en ppm)[32]		 3 × 10−3 7 × 10−5 4 × 10−2 – – 1.7 × 10−10
Gas Preu en el 2004 (USD/m³)[68]
Heli (grau industrial) 4.2-4.9
Heli (grau de laboratori) 22.3-44.9
Argón 2.70-8.50
Neó 60-120
Kriptón 400-500
Xenón 4000-5000

El neó, el argón, el kriptón i el xenón s'obtenen a partir de l'aire utilisant els métodos de liqüefacció de gasos, per a convertir els elements a un estat líquit, i de destilació fraccionada, per a separar les mescles en els seus components. L'heli es produïx generalment separant-ho del gas natural, i el radón s'aïlla de la desintegració radioactiva dels composts de ràdio.[17] El preu dels gasos nobles està influït per la seua abundància natural, sent el argón el més barat i el xenón el més car. Ho ilustra la taula de la dreta, en els preus en USD de 2004 per cantitats de laboratori de cada gas.

Usos

Hui en dia s'utilisa heli líquit per a refrigerar els imants superconductors en els escáneres de resonància magnètica.

Els gasos nobles tenen un punt d'ebullició i de fusió molt baixos, lo que els fa útils com refrigerants criogènics.[69] En particular, l'heli líquit, que hervir a 4.2 K, s'utilisa per a imans superconductors, com els que s'ampren per a l'image per resonància magnètica i la resonància magnètica nuclear.[70] El neó líquit, encara que no aplega a temperatures tan baixes com l'heli líquit, també té aplicacions en la criogenia, puix té una capacitat de refrigeració més de quaranta voltes superior a la de l'heli líquit i més de tres voltes superior a la de l'hidrogen líquit.[67]

L'heli s'utilisa com a component dels gasos respirables per a substituir al nitrogen, gràcies a la seua baixa solubilitat en decorreguts, especialment en lípits. Els gasos són absorbits per la sanc i els teixits corporals quan hi ha pressió, com en el submarinisme, lo que provoca un efecte anestésico conegut com «mal de profunditat». Per la seua baixa solubilitat, entra poc heli en les membranes celars, i quan s'utilisa heli per a substituir part dels gasos respirables, com en el trimix o l'heliox, es conseguix una reducció de l'efecte narcòtic del gas en profunditat. La baixa solubilitat de l'heli oferix més ventages per al trastorn conegut com maltia per descompressió. A menor cantitat de gas dissolt en el cos significa que es formen menys bombetes de gas durant la reducció de la pressió durant l'ascens. Un atre gas noble, el argón, és considerat la millor opció com a gas d'inflació del trage sec en el submarinisme. Des del desastre del Hindenburg de 1937,[71] l'heli ha substituït a l'hidrogen com gas de sustentació en els dirigibles i globos,[71] gràcies a la seua llaugerea i incombustibilidad, pese a una reducció en la flotabilitat d'un 8.6 %. En moltes aplicacions, els gasos nobles s'utilisen per a formar una atmòsfera inerte. El argón s'utilisa en la síntesis de composts sensibles a l'aire que al mateix temps, són sensibles al nitrogen. El argón sòlit també s'utilisa per a estudiar composts molt inestables, com intermijos reactius, atrapant-els en una matriu inerte a temperatures molt baixes.[72] L'heli és utilisat com a mig portador en la cromatografía de gasos, com a gas de farcidura en els termómetros, i en aparats per a medir la radiació, com el contador Geiger i la cámara. Tant l'heli com el argón s'utilisen habitualment per a protegir arcs de soldadura i el metal base circumdant de l'atmòsfera durant la soldadura i l'ablació, aixina com en atres processos metalúrgics i la producció de silici per a l'indústria dels semiconductors.[67]

Els gasos nobles s'usen habitualment per a l'allumenament per la seua falta de reactivitat química. El argón, mesclat en nitrogen, s'utilisa com a gas de farcidura de les peres incandescents.[67] El kriptón s'usa en peres d'alt rendiment, que tenen una temperatura de color més elevada i una major eficàcia, puix reduïx la velocitat d'evaporament del filament més que el argón, les llànties d'halógeno, en particular, utilisen kriptón mesclat en chicotetes cantitats de composts de yodo o bromo.[67] Els gasos nobles lluïxen en colors característics quan se'ls utilisa en llànties de descàrrega, com els fars de neó, que produïxen un color taronja-roig. El xenón és utilisat habitualment en fars de xenón que, pel seu espectre casi continu que s'assembla a la llum del dia, s'usen en proyectores de películes i com a fars d'automòvil.[67]

Els gasos nobles s'usen en làsers d'excímeros, que es basen en molècules excitades electrònicament de vida curta conegudes com excímeros. Els excímeros utilisats en els làsers poden ser dímers de gasos nobles com Ar2, Kr2 o Xe2, o més habitualment, el gas noble és combinat en un halógeno en excímeros com ArF, KrF, XeF o XeCl. Estos làsers produïxen una llum ultravioleta que, per la seua llongitut d'ona curta (193 nm per ArF i 248 nm per a KrF), permet una image d'alta precisió. Els làsers d'excímeros tenen molts usos industrials, meges i científics. S'utilisen en la microlitografía i la microfabricació, essencials per a la manufactura de circuits integrats i per cirugia làser, incloent l'angioplastia làser i la cirugia ocular.[73] Alguns gasos nobles tenen un us directe en la medicina. A voltes s'usa l'heli per a millorar la facilitat de respiració dels pacients en asma.[67] El xenón s'utilisa com anestésico per la seua alta solubilitat en lípits, que ho fa més potent que l'habitual òxit nitroso, i com és eliminat fàcilment pel cos, permet un restabliment més ràpit.[74] La captació d'imàgens fetes a través de la resonància magnètica nuclear utilisa el xenón en combinació en atres gasos. El radón, que és molt radiactiu i solament està disponible en cantitat mínimes, servix en el tractament per radioteràpia.

Color de descàrrega

Fluorescència de gasos nobles en una font d'alimentació de 5 kV, 20 mA i 25 kHz

El color de l'emissió de descàrrega del gas depén de varis factors, incloent els següents:[75]

  • paràmetros de descàrrega (valor local de la densitat de corrent i camp elèctric, temperatura, etc;
  • purea del gas (inclús una chicoteta fracció de certs gasos pot afectar el color);
  • material de la envoltura del tubo de descàrrega.

Vore també

Fonts

Notes i referències

  1. ↑ 1,0 1,1 Atkins, Peter; Jones, {{{nom2}}} (2006). Principis de química: els camins del descobriment (en és), Ed. Mèdica Panamericana. ISBN 9789500600804.
  2. ↑ «How to name new chemical elements (IUPAC Recommendations 2016)».Pure and Applied Chemistry.88(4)
    401-405.doi:10.1515/pac-2015-0802.
  3. ↑ «Ist dones Element 118 ein Edelgas?: New Kids on the Table».Chemie in unserer Zeit.51(6)
    418–426.doi:10.1002/ciuz.201700838.
  4. ↑ «Oganesson Is a Semiconductor: On the Relativistic Band‐Gap Narrowing in the Heaviest Noble‐Gas Solids».Angewandte Chemie International Edition.58(40)
    14260-14264.doi:10.1002/anie.201908327.
  5. ↑ «Oganesson: A Noble Gas Element That Is Neither Noble Nor a Gas».Angewandte Chemie International Edition.59(52)
    23636-23640.doi:10.1002/anie.202011976.
  6. ↑ Melo, Sergio Hurtado (30 de setembre de 2014). Operacions bàsiques del procés, mescles i dissolució. QUIE0108, IC Editorial. ISBN 9788416207046.
  7. ↑ Pérez (22 d'agost de 2013). Criogenia: Càlcul d'equips. Recipients a pressió, Edicions Díaz de Sants. ISBN 9788499698755.
  8. ↑ Sharpe, Alan G. (September 1996). Química inorgànica, Reverte. ISBN 9788429175011.
  9. ↑ «Noble gasos».13
    268-270.doi:10.1126/science.13.320.268.
  10. ↑ Ozima 2002, p. 30
  11. ↑ Ozima 2002, p. 4
  12. ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
  13. ↑ Oxford English Dictionary (1989), s. v. «helium». Retrieved December 16, 2006, from Oxford English Dictionary Online. També, citat allí: Thomson, W. (1872). Rep. Brit. Assoc. xcix: «Frankland i Lockyer troben que les prominència grogues emeten una llínea lluenta molt marcada no molt llunt de D, pero que fins ara no s'ha identificat en cap flama terrestre. Sembla indicar una nova substància, que proponen cridar heli».
  14. ↑ 14,0 14,1 Ozima 2002, p. 1
  15. ↑ Mendeleev 1903, p. 497
  16. ↑ (1957).«Discovery of Radon».179(4566)doi:10.1038/179912a0.
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 17,3 17,4 Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
  18. ↑ Cederblom, J. I.. «The Nobel Prize in Physics 1904 Presentation Speech».
  19. ↑ Cederblom, J. I.. «The Nobel Prize in Chemistry 1904 Presentation Speech».
  20. ↑ Ramsay, pp. 258.
  21. ↑ Moissan, pp. 185.
  22. ↑ Gillespie, R. J.; Robinson, I. A.(2007).«Gilbert N. Lewis and the chemical bond: the electron pair and the octet rule from 1916 to the present day».28(1)
    87-97.doi:10.1002/jcc.20545.
  23. ↑ 23,0 23,1 (1962).«Xenon hexafluoroplatinate Xe+[PtF6]-».(6)doi:10.1039/PS9620000197.
  24. ↑ Fields, Paul R.; Stein, Lawrence; Zirin, Moshe H.(1962).«Radon Fluoride».84(21)
    4164-4165.doi:10.1021/ja00880a048.
  25. ↑ Grosse, A. V.; Kirschenbaum, A. D.; Streng, A. G.; Streng, L. V.(1963).«Krypton Tetrafluoride: Preparation and Some Properties».139
    1047-1048.doi:10.1126/science.139.3559.1047.
  26. ↑ Khriachtchev, Leonid; Pettersson, Mika; Runeberg, Nino; Lundell, Jan; Räsänen, Markku«A stable argon compound».406(406)
    874-876.doi:10.1038/35022551.
  27. ↑ Oganessian, Yu. Ts.(1999).«Synthesis of Superheavy Nuclei in the 48Ca + 244Pu Reaction».American Physical Society.83doi:10.1103/PhysRevLett.83.3154.
  28. ↑ «Chemical element No. 110 finally gets a name—darmstadtium». Consultat el 26 de juny de 2008.
  29. ↑ «Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements» (PDF). Texas A&M University. Archivat des d'el original, el 28 de maig de 2008. Consultat el 31 de maig de 2008.
  30. ↑ «Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the Californium 249, and Curium, 245 and Calcium 48 fusion reactions».74(4)doi:10.1103/PhysRevC.74.044602.
  31. ↑ «Solid Helium». University of Alberta. Archivat des d'el original, el 31 de maig de 2008. Consultat el 22 de juny de 2008.
  32. ↑ 32,0 32,1 32,2 Greenwood 1997, p. 891
  33. ↑ Wheeler, John C.(1997).«Electron Affinities of the Alkaline Earth Metals and the Sign Convention for Electron Affinity».74
    123-127.; Kalcher, Josef; Saix, Alexander F.(1994).«Gas Phase Stabilities of Small Anions: Theory and Experiment in Cooperation».94
    2291-2318.doi:10.1021/cr00032a004.
  34. ↑ (1955).«John Edward Lennard-Jones. 1894-1954».1
    175-184.doi:10.1098/rsbm.1955.0013.
  35. ↑ Clinton S. Nash. «Atomic and Molecular Properties of Elements 112, 114, and 118» (en anglés). Consultat el 7 de giner de 2010.
  36. ↑ Conferència d'Heinz W. Gäggeler. «Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements» (en anglés). Archivat des d'el original, el 20 de febrer de 2012. Consultat el 7 de giner de 2010.
  37. ↑ «Scientists Announce Creation of Atomic Element, the Heaviest Yet». Consultat el 7 de giner de 2010.
  38. ↑ Ozima 2002, p. 35
  39. ↑ CliffsNotes 2007, p. 15.
  40. ↑ 40,0 40,1 40,2 40,3 40,4 40,5 40,6 Grochala, Wojciech (2007). «Atypical compounds of gasos, which have been called noble». Chemical Society Reviews 36 (36): 1632-1655. doi:[1]
  41. ↑ Pauling, Linus (1933). «The Formules of Antimonic Acid and the Antimonates». Journal of the American Chemical Society 55 (5): 1895-1900. doi:[2]
  42. ↑ Holloway 1968
  43. ↑ Seppelt, Konrad (1979). «Recent developments in the Chemistry of Some Electronegative Elements». Accounts of Chemical Research 12: 211–216. doi:[3]
  44. ↑ Moody G. J.. «A Decade of Xenon Chemistry» (en anglés). Consultat el 7 de giner de 2010.
  45. ↑ Zupan, Marko; Iskra, Jernej; Stavber, Stojan. «Fluorination with XeF2. 44. Effect of Geometry and Heteroatom on the Regioselectivity of Fluorine Introduction into an Aromatic Ring». J. Org. Chem, vol. 63, 3, pp. 878-880.
  46. ↑ Avrorin, V. V.; Krasikova, R. N.; Nefedov, V. D.; Toropova, M. A. «The Chemistry of Radon». Russian Chemical Review, vol. 51, 1, pp. 12-20.
  47. ↑ Moody, G. J.. «10.1016/S0010-8545(02)00202-3» (en anglés). Consultat el 7 de giner de 2010.
  48. ↑ Hogness, T. R.; Lunn, I. G.. «The Ionization of Hydrogen by Electron Impact as Interpreted by Positive Ray Analysis». Physical Review, vol. 26, pp. 44-55.
  49. ↑ Fernandez, J.; Martin, F.. «Photoionization of the HeH2+ molecular ion». J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys, vol. 40, pp. 2471-2480.
  50. ↑ Powell, H. M. i M. Guter. «An Inert Gas Compound». Nature, vol. 164, pp. 240-241.
  51. ↑ Greenwood 1997, p. 893.
  52. ↑ Dyadin, Yuri A.; Eduard G. Larionov, Andrei Yu. Manakov, Fridrich V. Zhurko, Evgeny Ya. Aladko, Tamara V. Mikina, Vladislav Yu. Komarov. «Clathrate hydrates of hydrogen and neon». Mendeleev Communications, vol. 9, 5, pp. 209-210.
  53. ↑ Saunders, M.; Jiménez-Vázquez, H. A.; Cross, R. J.; Poreda, R. J.. «Stable compounds of helium and neon. HEC60 and NEC60». Science, vol. 259, pp. 1428-1430.
  54. ↑ Saunders, Martin; Jimenez-Vazquez, Hugo A.; Cross, R. James; Mroczkowski, Stanley; Gross, Michael.; Giblin, Daryl I.; Poreda, Robert J. «Incorporation of helium, neon, argon, krypton, and xenon into fullerenes using high pressure». J. Am. Chem. Soc., vol. 116, 5, pp. 2193-2194.
  55. ↑ Frunzi, Michael; Cross, R. James; Saunders, Martin. «Effect of Xenon on Fullerene Reactions». Journal of the American Chemical Society, vol. 129, pág. 13343.
  56. ↑ Greenwood 1997, p. 897.
  57. ↑ Weinhold 2005, pp. 275-306.
  58. ↑ Pimentel, G. C. «The Bonding of Trihalide and Bifluoride Ions by the Molecular Orbital Method». The Journal of Chemical Physics, vol. 19, 4, pp. 446-448.
  59. ↑ «Elements of the past: Big Bang Nucleosynthesis and observation». Max Planck Institute for Gravitational Physics. Archivat des d'el original, el 8 de febrer de 2007. Consultat el 23 de juny de 2008.
  60. ↑ Coc, A. et al.(2004).«Updated Big Bang Nucleosynthesis confronted to WMAP observations and to the Abundance of Light Elements».Astrophysical Journal.600doi:10.1086/380121.
  61. ↑ 61,0 61,1 (1955).«Radiogenic Origin of the Helium Isotopes in Roc».Annals of the New York Academy of Sciences.62(3)
    71-92.doi:10.1111/j.1749-6632.1955. tb35366. x.
  62. ↑ «40Ar/39Ar dating and errors». Technische Universität Bergakademie Freiberg. Archivat des d'el original, el 14 d'octubre de 2007. Consultat el 26 de juny de 2008.
  63. ↑ (2005).«Retention of Xenon in Quartz and Earth's Missing Xenon».Science.310(5751)
    1174-1177.doi:10.1126/science.1119070.
  64. ↑ «A Citizen's Guide to Radon». O. S. Environmental Protection Agency. Consultat el 26 de juny de 2008.
  65. ↑ Lodders, Katharina(2003).«Solar System Abundances and Condensation Temperatures of the Elements».The Astrophysical Journal.591
    1220-1247.doi:10.1086/375492.
  66. ↑ «The Atmosphere». National Weather Service. Consultat el 1 de juny de 2008.
  67. ↑ 67,0 67,1 67,2 67,3 67,4 67,5 67,6 Häussinger, Peter; Glatthaar, Reinhard; Rhode, Wilhelm; Kick, Helmut; Benkmann, Christian; Weber, Josef; Wunschel, Hans-Jörg; Stenke, Viktor; Leicht, Edith; Stenger, Hermann. «Noble gasos», Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley, 2002. DOI:[4]
  68. ↑ Hwang, Shuen-Chen; Lein, Robert D.; Morgan, Daniel A. (2005). «Noble Gasos», Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Wiley, pp. 343-383. doi:a01 10.1002/0471238961.0701190508230114. a01.
  69. ↑ «Neó». Enciclopèdia Encarta (2008).
  70. ↑ Zhang, C. J.; Zhou, X. T.; Yang, L. «Demountable coaxial gas-cooled current leads for MRI superconducting magnets». Magnetics, IEEE Transactions, vol. 28, 1, pp. 957-959.
  71. ↑ 71,0 71,1 «Disaster Ascribed to Gas by Experts». The New York Claves (07-05-1937), p. 1.
  72. ↑ Dunkin, I. R. «The matrix isolation technique and its application to organic chemistry». Chem. Soc. Rev., vol. 9, pp. 1-23.
  73. ↑ Basting, Dirk; Marowsky, Gerd. Excimer Laser Technology. Springer, 2005. ISBN 3-540-20056-8.
  74. ↑ Sanders, Robert D.; Ma, Daqing; Maze, Mervyn. «Xenon: elemental anaesthesia in clinical practice». British Medical Bulletin, vol. 71, 1, pp. 115-135. Consultat el 2 d'octubre de 2007.
  75. ↑ Ray, Sidney F. (1999). Scientific photography and applied imaging (en anglés), Focal Press, pp. 383–384. ISBN 0-240-51323-1.

Bibliografia

Enllaços externs

Referències


Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Gas_noble&oldid=1493795»