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Gases inertes (gases nobres) - elementos que formam o 18º grupo PS (na versão de curto período - o principal subgrupo do 8º grupo): hélio He (número atômico 2), néon Ne (Z = 10), argônio Ar (Z = 18) criptônio Kr (Z = 36), xenônio Xe (Z = 54) e radônio Rn (Z = 86). Gases inertes estão constantemente presentes no ar (1 m 3 de ar contém cerca de 9,4 litros, principalmente Ar). Os cientistas analisam a composição do ar desde a segunda metade do século XVIII. No entanto, a detecção de gases inertes por muito tempo não deu certo. Devido à sua passividade química, não se manifestaram em reações comuns e escaparam à atenção dos pesquisadores. Somente após a descoberta da análise espectral foram descobertos primeiro o hélio e o argônio, e depois outros gases nobres. No início do século XX, a humanidade ficou surpresa ao saber que o ar, tão familiar e aparentemente estudado, contém 6 elementos até então desconhecidos.

Gases inertes são dissolvidos em água e são encontrados em algumas rochas. O hélio às vezes é encontrado em gases subterrâneos. Esses gases são a sua única fonte industrial. Néon, argônio, criptônio e xenônio são extraídos do ar através do processo de separação em nitrogênio e oxigênio.

A fonte de Rn são preparações de urânio, rádio e outros elementos radioativos. Embora todos os gases inertes, exceto o radônio, sejam estáveis, sua origem está em grande parte relacionada à radioatividade. Assim, núcleos de hélio, também chamados de partículas ɑ, são constantemente formados como resultado do decaimento radioativo do urânio ou do tório. O argônio-40, que predomina na mistura natural de isótopos de argônio, surge do decaimento radioativo do isótopo de potássio-40. Finalmente, a origem da maior parte das reservas Xe da Terra deve-se provavelmente à fissão espontânea de núcleos de urânio.

Todos os gases inertes são incolores e inodoros. As camadas eletrônicas externas de seus átomos contêm o número máximo de elétrons possíveis para as camadas externas correspondentes: 2 para o hélio e 8 para o restante. Essas conchas são altamente resistentes. Isto se deve, em primeiro lugar, à passividade química dos gases inertes em relação a outros elementos. E em segundo lugar, a incapacidade de seus átomos interagirem entre si, como resultado de suas moléculas serem monoatômicas. Gases inertes, especialmente os leves, são difíceis de converter para o estado líquido. Vamos tentar descobrir. Porque isto é assim? Moléculas de outros gases representam dipolos permanentes, como HCl, ou tornam-se facilmente dipolos (Cl 2). Nos dipolos permanentes, os “centros de gravidade” das cargas positivas e negativas nem sempre coincidem entre si. A formação de um dipolo em moléculas do tipo Cl 2 está associada ao deslocamento dos “centros de gravidade” das cargas entre si sob a influência de forças externas, em particular sob a influência dos campos elétricos de moléculas vizinhas. Assim, tanto nas moléculas de HCl quanto nas moléculas de Cl 2, existem forças de atração eletrostática entre os pólos opostos dos dipolos. A certas temperaturas baixas, estas forças são suficientes para manter as moléculas próximas umas das outras. Nos átomos de gases nobres, o arranjo dos elétrons ao redor dos núcleos é estritamente esférico. Portanto, átomos vizinhos não podem causar um deslocamento dos “centros de gravidade” cargas eletricas em seus átomos e levam à formação de um dipolo “induzido”, como nas moléculas de cloro. Assim, não existem dipolos permanentes nem induzidos nos átomos de gases inertes. E se assim for, então as forças de atração entre eles em condições normais estão praticamente ausentes. No entanto, devido às constantes vibrações dos átomos, os “centros” de cargas podem mudar momentaneamente para diferentes lados do átomo. As forças de atração eletrostática que surgem durante a formação desse dipolo instantâneo são muito pequenas, mas em temperaturas muito baixas são suficientes para condensar esses gases.

Por muito tempo, as tentativas de obter compostos químicos convencionais de gases inertes fracassaram. O cientista canadense N. Bartlett conseguiu acabar com a ideia da inatividade química absoluta dos gases inertes, que em 1962 relatou a síntese de um composto de xenônio com hexafluoreto de platina PtF 6. O composto de xenônio resultante tinha a composição Xe. Nos anos seguintes foi sintetizado um grande número de e outros compostos de radônio, xenônio e criptônio.

Vamos olhar mais de perto Propriedades quimicas gases inertes.

Xenônio

Devido à sua baixa abundância, o xenônio é muito mais caro que os gases nobres mais leves. Para obter 1 m 3 de xenônio, é necessário processar 10 milhões de m 3 de ar. Assim, o xenônio é o gás mais raro na atmosfera terrestre.

Quando o xenônio interage com o gelo sob pressão, seu hexahidrato Xe∙6H 2 O é obtido. Sob pressão, durante a cristalização do fenol, outro composto de clatrato com fenol, Xe∙6C 6 H 5 OH, é isolado. O trióxido de xenônio XeO 3 na forma de cristais incolores e o tetróxido XeO 4 na forma de gás foram obtidos e caracterizados como substâncias extremamente explosivas. A 0°C ocorre uma desproporção:

2XeO 3 = XeO 4 + Xe + O 2

Quando o tetróxido de xenônio reage com a água, onde o xenônio está no estado de oxidação +8, forma-se o ácido perxenônico forte H 4 XeO 6, que não pôde ser isolado em seu estado individual, mas foram obtidos sais - perxenatos de metais alcalinos. Apenas os sais de potássio, rubídio e césio revelaram-se solúveis em água.

O gás xenônio reage com hexafluoreto de platina PtF 6 para formar hexafluoroplatinato de xenônio Xe. Quando aquecido no vácuo, sublima sem se decompor, e na água hidrolisa, liberando xenônio:

2Xe + 6H 2 O = 2Xe + O 2 + 2PtO 2 + 12HF

Mais tarde descobriu-se que o xenônio forma 2 compostos com o hexafluoreto de platina: Xe e Xe 2. Quando o xenônio é aquecido com flúor, forma-se XeF 4, que fluora flúor e platina:

XeF 4 + 2Hg = Xe + 2HgF 2
XeF 4 + 2Pt = Xe + 2PtF 4

Como resultado da hidrólise do XeF 4, forma-se XeO 3 instável, que se decompõe explosivamente no ar.

Também foram obtidos XeF 2 e XeF b, o último dos quais decai explosivamente. É extremamente ativo e reage facilmente com fluoretos de metais alcalinos:

XeF 6 + RbF = Rb

O sal de rubídio resultante decompõe-se a 50°C em XeF 6 e RbXeF 8
Com o ozônio em ambiente alcalino, o XeO 3 forma o sal de sódio Na 4 XeO 6 (perxenonato de sódio). O ânion perxenonato é o agente oxidante mais forte conhecido. Xe(ClO-4) 2 também é um forte agente oxidante. Este é o agente oxidante mais poderoso de todos os percloratos conhecidos.

Radônio

O radônio forma clatratos que, embora tenham composição constante, não contêm ligações químicas envolvendo o radônio. São conhecidos hidratos Rn∙6H 2 O, adutos com álcoois, por exemplo Rn∙2C 2 H 5 OH, etc. Com o flúor, o radônio em altas temperaturas forma compostos da composição RnF n, onde n = 4, 6, 2.

Criptônio

Krypton forma compostos de clatrato com água, ácido sulfúrico, hidrogênio halogênio, fenol, touleno e outras substâncias orgânicas. Ao reagir o criptônio com o flúor, é possível obter seus di e tetrafluoretos, que são estáveis ​​​​apenas em baixas temperaturas. O difluoreto exibe as propriedades de um agente oxidante:

KrF 2 + 2HCl = Kr + Cl 2 + 2HF

2KrF 2 + 2H 2 O = 2Kr + O 2 + 4HF

Não foi possível obter compostos de gases inertes mais leves. Cálculos teóricos mostraram que compostos de argônio podem ser sintetizados, mas não podem ser obtidos a partir de hélio e néon.

Em 1962, fórmulas de compostos químicos incomuns apareceram nas páginas de revistas químicas: XePtF 6, XeF 2, XeF 4, XeF 6. O aparecimento destas substâncias foi inesperado porque ninguém no mundo tinha conseguido preparar um único composto químico de gases inertes. Este é o nome do conjunto de elementos químicos localizados no “flanco” direito da tabela periódica: hélio, néon, argônio, criptônio, xenônio, radônio.

Prevalência de gases inertes na natureza.

A capacidade dos gases nobres de entrar em interações químicas foi a segunda surpresa de sua história. A primeira foi o próprio fato de sua descoberta, ocorrida em muito pouco tempo - de 1894 a 1898. A composição da atmosfera terrestre já era considerada bem estudada, e não se supunha que pudesse conter gases desconhecidos de uma espécie natureza elementar.

O físico inglês J. Rayleigh chamou a atenção para uma circunstância misteriosa: as densidades do nitrogênio atmosférico e do nitrogênio obtido a partir de compostos químicos diferiam. Talvez um pouco, mas sempre na mesma proporção. Para explicar essa anomalia, Rayleigh pediu ajuda ao seu compatriota, o químico e físico W. Ramsay. Depois de discutir a situação e repetir os experimentos, os cientistas chegaram à conclusão de que o nitrogênio atmosférico contém uma mistura de um gás desconhecido. Foi possível isolá-lo e determinar o espectro desse gás. O novo gás foi denominado "argônio", que significa "inativo" em grego, porque o argônio realmente se revelou incapaz de entrar em reações químicas. Por algum tempo foi até considerado não um elemento químico, mas uma modificação alotrópica (ver Alotropia) do nitrogênio (semelhante à forma como o oxigênio O 2 e o ozônio O 3 são conhecidos).

Em 1895, outro “elemento inativo” - o hélio - foi isolado do mineral de urânio kleveíta (ainda antes foi encontrado nas linhas espectrais do Sol e em gases vulcânicos (ver Análise espectral), mais tarde foi descoberto na atmosfera terrestre), e 3 anos depois, 3 elementos inertes foram isolados do ar - criptônio, néon e xenônio (os nomes vêm de Palavras gregas, significando respectivamente “oculto”, “novo”, “alienígena”). O papel decisivo nestas descobertas pertence a W. Ramsay. A técnica de liquefazer o ar e dividi-lo em frações que diferem nas temperaturas de liquefação ajudou a isolar os gases listados. Finalmente, em 1899, no Canadá, E. Rutherford e R. Owen, estudando o fenômeno da radioatividade, comprovaram a existência do último gás inerte - o radônio (o nome vem do elemento rádio, cujo produto do decaimento radioativo é o radônio) .

Por algum tempo, os cientistas discutiram sobre como colocar os gases nobres na tabela periódica: não em nenhum dos seus 8 grupos local adequado não tinha. Finalmente, em 1900, chegaram à conclusão de que era aconselhável criar um grupo zero independente na tabela periódica. A partir de então, tal grupo, incluindo elementos com números de série 2, 10, 18, 36, 54, 86, começou a aparecer na tabela periódica, os gases inertes completaram seus períodos (do primeiro ao sexto).

Só foi possível explicar a inatividade química dos gases nobres após o desenvolvimento de um modelo planetário do átomo. Os átomos de todos os gases nobres, exceto o hélio, contêm 8 elétrons em sua camada eletrônica externa. Tal “octeto” eletrônico foi considerado muito estável, e essa ideia formou a base para a explicação das ligações químicas iônicas e covalentes (ver Ligação química). Somente no início dos anos 60. Século XX Descobriu-se que a incapacidade dos gases inertes de entrar em reações químicas é uma ilusão dos cientistas. O flúor não metálico ajudou a destruir a “armadura de inacessibilidade” desses elementos.

Hoje, são conhecidos cerca de 200 compostos químicos de xenônio, criptônio e radônio - fluoretos, cloretos, óxidos, ácidos, sais e nitretos. Tal abundância fez com que na tabela periódica moderna o grupo zero fosse abolido: todos os gases inertes passaram a ser colocados no subgrupo principal do grupo VIII. É verdade que nem todos os químicos concordam com esta decisão: afinal, para o argônio, é problemático obter quaisquer compostos químicos estáveis, e para o hélio e o néon dificilmente é possível.

Mas o próprio conceito de “inerte”, é claro, perdeu o seu antigo significado. Muitas vezes, o hélio e seus análogos também são chamados de gases nobres (uma vez que eles, como o anteriormente nobre metal ouro, não “queriam” entrar em reações químicas). Era uma vez, W. Ramsay propôs outro nome: raro. Ele escreveu que “há menos xenônio no ar do que ouro no água do mar", e não estava longe da verdade. Os gases nobres estão de facto entre os elementos menos abundantes na Terra. A atmosfera terrestre é muito “rica” em argônio (é muito mais abundante do que todos os outros gases inertes combinados). É por isso que o argônio foi descoberto primeiro.

Os gases inertes são amplamente utilizados em ciência e tecnologia. O estudo das propriedades do hélio líquido levou a descobertas incríveis em física (superfluidez, supercondutividade); o gás hélio é necessário para muitos pesquisa científica. Lâmpadas, tubos publicitários e lâmpadas para diversos fins são preenchidos com gases inertes. Gases inertes são utilizados na produção de substâncias altamente oxidantes. Compostos químicos os gases inertes também são interessantes não apenas para os teóricos; são os agentes oxidantes mais fortes e por isso possibilitaram a realização de algumas reações químicas que antes pareciam inusitadas, por exemplo, a produção de compostos de ouro pentavalente.

- (gás inerte), grupo de gases incolores e inodoros que compõem o grupo 0 da tabela periódica. Estes incluem (em ordem crescente de número atômico) HÉLIO, NEON, ARGON, KRYPTON, XENON e RADON. Baixa atividade química... ... Dicionário enciclopédico científico e técnico

GASES NOBRES- GASES NOBRES, químicos. elementos: hélio, néon, argônio, criptônio, xenônio e emanação. Eles receberam esse nome devido à incapacidade de reagir com outros elementos. Em 1894, os ingleses. Os cientistas Rayleigh e Ramsay descobriram que o N obtido do ar... ... Grande Enciclopédia Médica

- (gases inertes), elementos químicos Grupo VIII da tabela periódica: hélio He, néon Ne, argônio Ar, criptônio Kr, xenônio Xe, radônio Rn. Quimicamente inerte; todos os elementos, exceto He, formam compostos de inclusão, por exemplo Ar?5.75H2O, óxidos Xe,... ... Enciclopédia moderna

gases nobres- (gases inertes), elementos químicos do grupo VIII da tabela periódica: hélio He, néon Ne, argônio Ar, criptônio Kr, xenônio Xe, radônio Rn. Quimicamente inerte; todos os elementos, exceto He, formam compostos de inclusão, por exemplo Ar´5.75H2O, óxidos Xe,... ... Dicionário Enciclopédico Ilustrado

- (gases inertes) elementos químicos: hélio He, néon Ne, argônio Ar, criptônio Kr, xenônio Xe, radônio Rn; pertencem ao grupo VIII da tabela periódica. Os gases monoatômicos são incolores e inodoros. Presente em pequenas quantidades no ar, encontrado em... ... Grande dicionário enciclopédico

gases nobres- (gases inertes) elementos do grupo VIII da tabela periódica de D.I. Mendeleev: hélio He, néon Ne, argônio Ar, criptônio Kr, xenônio Xe, radônio Rn. Presente em pequenas quantidades na atmosfera, encontrado em alguns minerais, gases naturais,... ... Enciclopédia Russa sobre proteção trabalhista

GASES NOBRES- (ver) substâncias simples formadas por átomos de elementos do subgrupo principal do grupo VIII (ver): hélio, néon, argônio, criptônio, xenônio e radônio. Na natureza, eles são formados durante vários processos nucleares. Na maioria dos casos, eles são obtidos fracionadamente... ... Grande Enciclopédia Politécnica

- (gases inertes), elementos químicos: hélio He, néon Ne, argônio Ar, criptônio Kr, xenônio Xe, radônio Rn; pertencem ao grupo VIII da tabela periódica. Os gases monoatômicos são incolores e inodoros. Presente em pequenas quantidades no ar, encontrado em... ... dicionário enciclopédico

- (gases inertes, gases raros), químicos. elementos VIII gr. periódico sistemas: hélio (He), néon (Ne), argônio (Ar), criptônio (Kr), xenônio (Xe), radônio (Rn). Na natureza eles são formados como resultado da decomposição. processos nucleares. O ar contém 5,24 * 10 4% em volume He, ... ... Enciclopédia Química

- (gases inertes), químicos. elementos: hélio He, néon Ne, argônio Ar, criptônio Kr, xenônio Xe, radônio Rn; pertencem ao VIII grupo periódico. sistemas. Os gases monoatômicos são incolores e inodoros. Estão presentes em pequenas quantidades no ar, contidos em determinados... ... Ciência natural. dicionário enciclopédico

Livros

• , DN Putintsev, NM Putintsev. O livro examina as propriedades estruturais, termodinâmicas e dielétricas dos gases nobres, sua relação entre si e com a interação intermolecular. Parte do texto do manual serve...
• Estrutura e propriedades das substâncias simples. Gases nobres. Tutorial. Grif MO RF, Putintsev D.N. O livro examina as propriedades estruturais, termodinâmicas e dielétricas dos gases nobres, sua relação entre si e com a interação intermolecular. Parte do texto do manual serve...

Provavelmente, mesmo aquelas pessoas que não enfrentam frequentemente questões de química já ouviram repetidamente que alguns gases são chamados de nobres. No entanto, poucas pessoas se perguntam por que os gases foram chamados de nobres. E hoje neste artigo tentaremos entender em detalhes essa questão.

O que são gases “nobres”

O grupo dos gases nobres inclui toda uma lista de diferentes elementos químicos que podem ser ordenados ou combinados de acordo com suas propriedades. Naturalmente, os gases não têm uma composição completamente idêntica e o que têm em comum é que, no máximo condições simples, que em química são chamados de condições normais, esses gases são incolores, insípidos e inodoros. Além disso, eles também têm em comum o fato de possuírem reatividade química extremamente baixa.

Lista de gases "nobres"

A lista de gases nobres conhecidos pela humanidade inclui apenas 6 nomes. Entre eles estão os seguintes elementos químicos:

• Radônio;
• Hélio;
• Xenônio;
• Argônio;
• Criptônio;
• Néon.

Por que os gases são chamados de “nobres”?

Quanto à origem direta do nome que os cientistas atribuíram aos elementos químicos descritos acima, ela foi dada a eles devido ao comportamento dos átomos dos elementos com outros elementos.

Como se sabe, os elementos químicos podem influenciar-se entre si e trocar átomos entre si. Esta condição também se aplica a muitos gases. Porém, se falarmos dos elementos da lista apresentada acima, eles não reagem com nenhum outro elemento presente na tabela periódica que todos conhecemos. Isso levou ao fato de que os cientistas rapidamente classificaram condicionalmente os gases em um grupo, chamando-o de nobre em homenagem ao seu “comportamento”.

Outros nomes para gases nobres

É importante ressaltar que os gases nobres também possuem outros nomes pelos quais os cientistas os chamam e que também podem ser chamados de oficiais.

Gases “nobres” também são chamados de gases “inertes” ou “raros”

Quanto à segunda opção, sua origem é bastante óbvia, pois de toda a tabela periódica dos elementos se destacam apenas 6 átomos que pertencem à lista dos gases nobres. Se falamos sobre a origem do nome “Inerte”, então aqui você pode usar sinônimos desta palavra, entre os quais existem conceitos como “inativo” ou “sem iniciativa”.

Assim, todos os três nomes utilizados para tais gases são relevantes e selecionados racionalmente.

Questões:

1 . Por que os gases nobres foram anteriormente classificados como grupo zero? Tabela periódica? Por que eles estão agora classificados no Grupo VIII? Quais metais são chamados de nobres? Por que?
2 . Prepare uma mensagem sobre o tema “Inerte ou nobre?”
3 . Qual ligação química é chamada iônica? Qual é o mecanismo de sua formação? É possível falar de uma ligação iônica “pura”? Por que?
4 . O que são cátions? Em quais grupos os cátions são divididos?
5 . O que são ânions? Em quais grupos os ânions são divididos?
6 . Por que é costume dividir os íons em hidratados e não hidratados? A presença de uma camada de hidratação afeta as propriedades dos íons? Qual foi o papel dos químicos russos Kablukov e Kistyakovsky no desenvolvimento das ideias sobre a dissociação eletrolítica, com as quais você se familiarizou no curso básico?
7 . O que aconteceu célula de cristal? O que é uma rede de cristal iônico?
8 . O que propriedades físicas São caracterizadas substâncias com redes cristalinas iônicas?
9 . Dentre as substâncias cujas fórmulas são: KCl, AICl3, BaO, Fe2O3, Fe2(SO4)3, H2SO4, C2H5ONa, C6H5ONa, SiO2, NHa, identificam-se compostos com redes cristalinas iônicas.

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