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

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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;

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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

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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+;

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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