Gás nobre

Definição

Gás nobre é qualquer um de um grupo de gases raros que incluem hélio, néon, argônio, criptônio, xenônio e geralmente rádon e que exibem grande estabilidade e taxas de reação extremamente baixas.

Os gases nobres eram anteriormente referidos como gases inertes, mas esse termo não é estritamente preciso porque vários deles participam de reações químicas.

Tabela Periódica

A tabela periódica é dividida em 18 colunas verticais denominadas grupos ou famílias.

No lado direito da tabela periódica, no grupo 18, há um grupo único de elementos conhecidos como gases nobres.

Os gases nobres são um grupo de elementos extremamente não reativos que existem no estado gasoso.

Eles são frequentemente considerados inertes. Inércia refere-se à tendência de um elemento a resistir a mudanças e reações. Por esse motivo, os gases nobres foram descobertos posteriormente a muitos outros elementos.

Os cientistas não os notaram porque nunca foram encontrados reagindo com outros elementos da natureza ou do laboratório.

O que é

Os gases nobres, da palavra alemã Edelgas, são uma família de gases monoatômicos não reativos encontrados na extrema direita da tabela periódica.

Os gases nobres incluem hélio, néon, argônio, criptônio, xenônio, rádon e o mais recente ununoctium, com um número atômico de 118, dos quais apenas três átomos foram observados ao longo de experimentos realizados entre 2002 e 2005.

Hélio, o O gás nobre mais comum, compõe cerca de 1/4 de todos os átomos do universo. O argônio é o gás nobre mais comum aqui na Terra, onde compõe 1% da nossa atmosfera.

O hélio também está disponível em quantidades substanciais nas reservas subterrâneas de gás natural.

Na indústria, gases nobres são usados como atmosfera inerte para processos em que a reatividade com o ar é um problema. O nobre gás argônio é frequentemente usado em lâmpadas, onde fornece uma atmosfera inerte para o filamento de tungstênio eletrificado. Gases nobres são frequentemente uma alternativa superior a outro gás usado para fornecer uma atmosfera não reativa, o hidrogênio, devido à sua falta de inflamabilidade. O néon é usado para aplicações de iluminação e o krypton é usado para lasers.

O nobre gás hélio está entre os mais versáteis e é usado em aplicações de dirigíveis a supercondutores de resfriamento. O hélio tem o ponto de ebulição mais baixo de todos os elementos, em 4,22 Kelvins, ou apenas alguns graus acima do zero absoluto. O hélio líquido é extremamente frio e pode ser usado como refrigerante de última instância, quando o nitrogênio líquido é insuficiente.

Também não devemos esquecer que o hélio pode ser inalado para deixar sua voz estridente.

A razão para a reatividade extremamente baixa dos gases nobres é dada por suas conchas de elétrons de valência total – suas conchas de elétrons externas têm todos os elétrons que podem conter, tornando sua eletronegatividade desprezível – e não em busca de elétrons complementares, eles têm pouca propensão para ligações químicas. No entanto, compostos de xenônio, criptônio e argônio podem ser formados sob condições exóticas em laboratório.

Quais são os gases nobres?

Os gases nobres, às vezes chamados de gases inertes, são elementos que compõem o 18º grupo da tabela periódica.

Elementos em grupos na tabela periódica tendem a compartilhar muitas propriedades químicas.

Por exemplo, os gases nobres geralmente carecem de cor ou cheiro; não são inflamáveis; e, na maioria das circunstâncias, é improvável que entrem em reações químicas.

Todas essas propriedades se aplicam especificamente em condições normais de temperatura e pressão, pois diferentes propriedades podem surgir em condições extremas de temperatura ou pressão.

Em temperaturas extremamente baixas e alta pressão, por exemplo, os membros do grupo 18 tornam-se líquidos e podem ser usados como poderosos refrigerantes criogênicos.

Os seis primeiros gases nobres do grupo 18 ocorrem na natureza, e alguns deles estão entre os elementos mais prevalentes conhecidos pelo homem.

Hélio e néon, os dois primeiros gases nobres, são o segundo e o quarto elementos mais prevalentes no universo conhecido. Cada gás nobre sucessivo é menos prevalente na natureza do que o anterior.

A abundância dos gases na Terra, no entanto, não reflete suas abundâncias relativas no resto do universo conhecido. O hélio, por exemplo, é o segundo elemento mais prevalente no universo conhecido, mas apenas o terceiro gás nobre mais prevalecente na atmosfera da Terra.

Uma das propriedades mais notáveis dos gases nobres é a baixa reatividade química demonstrada na maioria das condições. As propriedades atômicas dos elementos do grupo 18 podem ser usadas para explicar a baixa reatividade.

Cada um dos gases nobres possui uma camada de valência completa, o que significa essencialmente que todos os espaços disponíveis para elétrons são ocupados. Um átomo com uma camada completa de elétrons de valência não tem inclinação particular para reagir com outros átomos ou moléculas porque as reações envolvem o compartilhamento ou a troca de elétrons.

As reações químicas tendem a ocorrer porque o compartilhamento ou a troca de elétrons aproxima os átomos envolvidos de uma “configuração de gás nobre” com uma camada de valência completa – um gás nobre já possui essa configuração, por isso é improvável que reaja quimicamente.

Muitos processos científicos e industriais diferentes fazem uso de vários gases nobres.

O hélio líquido e o néon líquido, por exemplo, existem em temperaturas próximas ao zero absoluto, para que possam ser usados como refrigerantes potentes para supercondutores e outros dispositivos que funcionam apenas em baixas temperaturas.

O hélio também é comumente misturado com os gases usados pelos mergulhadores para respirar, porque não é prontamente absorvido pelo tecido humano, como outros gases, como o nitrogênio.

Gases nobres também são usados para fornecer flutuabilidade para balões e aeronaves, para produzir luzes e como componentes em poderosos lasers.

Elementos químicos

Gás nobre, qualquer um dos sete elementos químicos que compõem o Grupo 18 (VIIIa) da tabela periódica.

Os elementos são: hélio (He), néon (Ne), argônio (Ar), criptônio (Kr), xenônio (Xe), rádon (Rn) e oganesson (Og).

Os gases nobres são gases incolores, inodoro, insípido e não inflamável. Tradicionalmente, eles foram rotulados como Grupo 0 na tabela periódica porque, décadas após a descoberta, acreditava-se que eles não podiam se relacionar com outros átomos; isto é, que seus átomos não poderiam combinar com os de outros elementos para formar compostos químicos.

Suas estruturas eletrônicas e a constatação de que algumas delas realmente formam compostos levaram à designação mais apropriada, o Grupo 18.

Quando os membros do grupo foram descobertos e identificados, eles foram considerados extremamente raros, além de quimicamente inertes e, portanto, foram chamados de gases raros ou inertes. Sabe-se agora, no entanto, que vários desses elementos são bastante abundantes na Terra e no resto do universo, de modo que a designação rara é enganosa. Da mesma forma, o uso do termo inerte tem a desvantagem de conotar passividade química, sugerindo que os compostos do Grupo 18 não possam ser formados. Na química e na alquimia, a palavra nobre há muito significa a relutância de metais, como ouro e platina, em sofrer reações químicas; aplica-se no mesmo sentido ao grupo de gases aqui coberto.

A abundância dos gases nobres diminui à medida que seus números atômicos aumentam. O hélio é o elemento mais abundante do universo, exceto o hidrogênio. Todos os gases nobres estão presentes na atmosfera da Terra e, exceto o hélio e o radônio, sua principal fonte comercial é o ar, do qual são obtidos por liquefação e destilação fracionada. A maior parte do hélio é produzido comercialmente a partir de certos poços de gás natural.

O rádon normalmente é isolado como um produto da decomposição radioativa de compostos de rádio. Os núcleos dos átomos de rádio decaem espontaneamente emitindo energia e partículas, núcleos de hélio (partículas alfa) e átomos de radônio.

História

Descobrir um novo elemento tem sido o ponto alto de várias carreiras científicas distintas, mas William Ramsay (1852–1916) conquistou uma posição única nessa distinta empresa ao adicionar um grupo inteiro à tabela periódica.

Embora seu trabalho com os gases atmosféricos tenha lhe valido o primeiro prêmio Nobel de química da Grã-Bretanha, as especulações posteriores de Ramsay foram descartadas por muitos de seus contemporâneos. No entanto, durante o século desde sua morte, algumas dessas idéias foram parcialmente justificadas.

Ramsay era um escocês, nascido em uma família de Glasgow com fortes conexões científicas. Os parentes de seu pai fabricaram corantes, e sua mãe incluiu vários médicos. Os dois avós publicaram trabalhos sobre química, e um tio era um geólogo distinto. William entrou na Universidade de Glasgow em 1866 e a ciência era seu principal interesse.

Como as instalações de laboratório da universidade eram limitadas, Ramsay adquiriu habilidades práticas trabalhando por dezoito meses com o analista público da cidade, Robert Tatlock.

Ele continuou participando de palestras por um tempo, mas saiu sem se formar para ir para a Alemanha – visitando o laboratório de Robert Bunsen em Heidelberg e depois estudando com Rudolf Fittig em Tübingen, onde uma tese sobre os ácidos nitrotoluicos ganhou seu doutorado em 1872.

Depois que Ramsay retornou a Glasgow – inicialmente como assistente de laboratório no Anderson’s College, depois de 1874 como professor assistente na universidade – ele publicou mais pesquisas sobre substâncias orgânicas.

No entanto, sua atenção já estava voltada para a química física quando ele foi nomeado professor de química na Universidade de Bristol College em 1880 – o precursor da atual Universidade de Bristol. No ano seguinte, ele se casou com Margaret Buchanan, e eles tiveram um filho e uma filha durante seu mandato lá.

Em 1887, Ramsay era o diretor da faculdade e começara a planejar sua progressão ao status universitário completo. Mas naquele ano ele aceitou a cadeira de química geral na University College London, permanecendo lá até sua aposentadoria em 1912. Em 1902 ele foi cavaleiro e em 1904 recebeu o prêmio Nobel.

Posteriormente, embora ocupado como consultor do governo e da indústria e como defensor de um melhor ensino de ciências, ele continuou pesquisando até pouco antes de sua morte.

Resumo

Gases nobres são gases quimicamente não reativos (pelo menos sob condições normais da terra) que existem em quantidades vestigiais em nossa atmosfera e em extensões variadas dissolvidas no oceano.

Eles não são reativos porque suas camadas externas de elétrons estão completamente cheias, portanto não formam ligações químicas com muita facilidade. Se você olhar para a tabela de elementos, você os encontrará na coluna da direita.

Os primeiros 5 gases nobres são:

Hélio: Este é o mais leve dos gases e possui o símbolo elementar He. É o segundo elemento mais abundante no universo, mas existe em nossa atmosfera em apenas 5 partes por milhão. A razão pela qual é tão raro em nossa atmosfera é porque é muito leve: muito disso foi perdido no espaço exterior ao longo do tempo geológico. É muito insolúvel em água em comparação com a maioria dos outros gases.

Néon: O segundo gás nobre mais leve tem o símbolo elementar Ne. É muito menos abundante em nosso universo do que Ele, mas na verdade é cerca de 4 vezes mais abundante (18 partes por milhão) do que Ele em nossa atmosfera. Ne também é muito insolúvel em água, mas um pouco mais que ele.

Argônio: o símbolo elementar de Argônio é Ar, e é o gás nobre mais abundante na atmosfera. Há muito ar na atmosfera porque a maior parte foi produzida por um isótopo radioativo de potássio de longa duração na crosta terrestre e liberado ao longo do tempo geológico. Ar é mais solúvel na água do mar do que He e Ne.

Criptônio: Isso não tem nada a ver com o super-homem! Este é um gás nobre mais pesado com o símbolo elemental  Kr. É mais raro do que Ele na atmosfera, tendo uma abundância um pouco mais de 1 parte por milhão. Também é mais solúvel que o Ar na água.

Xenônio: Este é o mais pesado dos gases nobres estáveis, com o símbolo elementar Xe. É também o menos abundante em nossa atmosfera, sendo 10 vezes menos comum que Kr. É o mais solúvel dos 5 gases nobres estáveis na água.

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