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Gases inertes (gases nobres) - elementos que formam o grupo 18 PS (na versão de curto período - o principal subgrupo do grupo 8): 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, para detectar gases inertes por muito tempo fracassado. Devido à sua passividade química, eles não se manifestavam de forma alguma em reações comuns e escapavam à atenção dos pesquisadores. Somente após a descoberta da análise espectral foram descobertos o hélio e o argônio, e depois outros gases inertes. No início do século 20, 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, contidos em algumas rochas. O hélio às vezes é encontrado em gases subterrâneos. Esses gases são sua única fonte industrial. Neon, argônio, criptônio e xenônio são extraídos do ar no processo de sua 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 é em grande parte devido à radioatividade. Assim, os núcleos de hélio, também chamados de partículas ɑ, são constantemente formados como resultado do decaimento radioativo de urânio ou 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 terrestres de Xe deve-se provavelmente à fissão espontânea de núcleos de urânio.

Todos os gases inertes são incolores e inodoros. As camadas externas de elétrons de seus átomos contêm o número máximo possível de elétrons para as camadas externas correspondentes: 2 para o hélio e 8 para o resto. Tais conchas são altamente resistentes. Isso está relacionado, em primeiro lugar, com a passividade química dos gases inertes em relação a outros elementos. E em segundo lugar, a incapacidade de seus átomos entrarem em contato uns com os outros, pelo que suas moléculas são monoatômicas. Gases inertes, especialmente os leves, são difíceis de liquefazer. Vamos tentar descobrir. Por que é tão. Moléculas de outros gases são dipolos permanentes, como HCl, ou facilmente se tornam dipolos (Cl 2 ). Nos dipolos permanentes, os "centros de gravidade" das cargas positivas e negativas não coincidem constantemente. A formação de um dipolo em moléculas do tipo Cl 2 está associada a um deslocamento dos "centros de gravidade" das cargas em relação umas às outras sob a influência de forças externas, em particular, sob a ação de campos elétricos de vizinhos moléculas. Assim, tanto nas moléculas de HCl quanto nas moléculas de Cl 2 existem forças de atração eletrostática entre os pólos opostos dos dipolos. Em certas temperaturas baixas, essas forças são suficientes para manter as moléculas próximas umas das outras. Nos átomos de gás inerte, o arranjo dos elétrons ao redor dos núcleos é estritamente esférico. Portanto, átomos vizinhos não podem causar uma mudança nos "centros de gravidade" cargas eletricas em seus átomos e levam à formação de um dipolo "induzido", como nas moléculas de cloro. Assim, não há dipolos permanentes ou 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 se mover por um momento em diferentes direções do átomo. As forças de atração eletrostática decorrentes da 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 terminaram em fracasso. O cientista canadense N. Bartlett conseguiu acabar com as idéias sobre a absoluta inatividade química 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.

Xenon

Devido à sua baixa abundância, o xenônio é muito mais caro do 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 da Terra.

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

2XeO 3 \u003d XeO 4 + Xe + O 2

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

O xenônio gasoso reage com o hexafluoreto de platina PtF 6 para formar o hexafluoroplatinato de xenônio Xe. Quando aquecido no vácuo, sobe sem decomposição e hidrolisa em água com a liberação de xenônio:

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

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

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

Como resultado da hidrólise do XeF 4, é formado o XeO 3 instável, que se decompõe no ar com uma explosão.

XeF 2 e XeF 6 também foram obtidos, o último dos quais decai com uma explosão. É extremamente ativo, reagindo facilmente com fluoretos de metais alcalinos:

XeF 6 + RbF = Rb

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

Radônio

O radônio forma clatratos que, embora tenham uma composição constante, não contêm ligações químicas envolvendo o radônio. Hidratos Rn∙6H 2 O, adutos com álcoois, por exemplo Rn∙2C 2 H 5 OH, etc. são conhecidos. Em altas temperaturas, o radônio forma compostos com a composição RnF n, onde n = 4, 6, 2.

Krypton

O criptônio forma compostos de clatrato com água, ácido sulfúrico, halogênios de hidrogênio, fenol, touleno e outras substâncias orgânicas. Quando o criptônio reage com o flúor, podem ser obtidos 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 neônio.

Em 1962, fórmulas de compostos químicos incomuns apareceram nas páginas de revistas de química: XePtF 6 , XeF 2 , XeF 4 , XeF 6 . O aparecimento dessas substâncias foi inesperado porque ninguém no mundo havia sido capaz de preparar um único composto químico de gases inertes. Este é o nome do conjunto de elementos químicos localizados no "flanco" direito do sistema periódico: hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio, radônio.

A prevalência de gases inertes na natureza.

A capacidade dos gases inertes de entrar em interações químicas foi a segunda surpresa em sua história. A primeira consistia no próprio fato de sua descoberta, que ocorreu em muito pouco tempo - de 1894 a 1898. A composição da atmosfera terrestre já era considerada bem estudada naquela época, e não havia sequer a suposição de que pudesse contêm gases desconhecidos de 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 eram diferentes. Que seja um pouco, mas sempre na mesma quantidade. Para explicar essa anomalia, Rayleigh pediu ajuda a seu compatriota, 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 chamado de "argônio", que significa "inativo" em grego, porque o argônio realmente se mostrou incapaz de entrar em reações químicas. Por algum tempo, foi considerado não um elemento químico, mas uma modificação alotrópica (ver Alotropia) do nitrogênio (assim como o oxigênio O 2 e o ozônio O 3 são conhecidos).

Em 1895, outro "elemento inativo" - hélio - foi isolado do mineral de urânio kleveite (ainda antes foi encontrado a partir de linhas espectrais no Sol e em gases vulcânicos (ver Análise Espectral), mais tarde foi descoberto na atmosfera da Terra), e após 3 anos, 3 elementos inertes foram isolados do ar - criptônio, néon e xenônio (os nomes vêm de palavras gregas, significando respectivamente "oculto", "novo", "alien"). O papel decisivo nestas descobertas pertence a W. Ramsay. A técnica de liquefazer o ar e separá-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, provaram a existência do último gás inerte - o radônio (o nome vem do elemento rádio, cujo produto de decaimento radioativo é o radônio).

Há algum tempo, os cientistas discutem sobre como colocar gases inertes na tabela periódica: nenhum de seus 8 grupos lugar adequado não tinha. No final, em 1900, eles chegaram à conclusão de que seria conveniente criar um grupo zero independente no sistema periódico. Desde então, tal grupo, incluindo elementos com números de série 2, 10, 18, 36, 54, 86, começou a aparecer na tabela periódica, gases inertes completaram seus períodos (do primeiro ao sexto).

Foi possível explicar a inatividade química dos gases inertes somente após o desenvolvimento do modelo planetário do átomo. Os átomos de todos os gases inertes, exceto o hélio, contêm 8 elétrons na camada externa de elétrons. Tal "octeto" eletrônico foi considerado muito estável, e essa ideia formou a base para explicar a ligação química iônica e covalente (ver Ligação química). Só no início dos anos 60. século 20 descobriu-se que a incapacidade de gases inertes de entrar em reações químicas é uma ilusão dos cientistas. Não-metal - o flúor ajudou a destruir a "armadura da impregnabilidade" desses elementos.

Hoje, são conhecidos cerca de 200 compostos químicos de xenônio, criptônio e radônio - fluoretos, cloretos, óxidos, ácidos, sais e nitretos. Tal abundância levou ao fato de que no sistema periódico moderno o grupo zero foi abolido: todos os gases inertes começaram a ser colocados no subgrupo principal do grupo VIII. É verdade que nem todos os químicos concordam com essa decisão: afinal, para o argônio, obter qualquer composto químico estável é problemático, e para o hélio e o neônio dificilmente é possível.

Mas o próprio conceito de "inerte", é claro, perdeu seu significado anterior. Muitas vezes, o hélio e seus análogos também são chamados de gases nobres (uma vez que, como o ouro do metal anteriormente nobre, não "queriam" entrar em reações químicas). W. Ramsay uma vez sugeriu 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 inertes realmente pertencem aos elementos menos comuns na Terra. A atmosfera da Terra é a mais “rica” em argônio (há muito mais do que todos os outros gases inertes combinados). É por isso que o argônio foi descoberto primeiro.

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

- (gás inerte), um grupo de gases sem cor e odor, constituindo o grupo 0 na tabela periódica de Mendeleev. Estes incluem (em ordem crescente de número atômico) HÉLIO, NÉON, ÁRGON, KRYPTON, XENON e RADON. Baixa atividade química ... ... Dicionário enciclopédico científico e técnico

GASES NOBRES- GASES NOBRES, química. elementos: hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio e emanação. Eles receberam esse nome por sua incapacidade de reagir com outros elementos. Em 1894, Inglês. os cientistas Rayleigh e Ram zai descobriram que o N obtido do ar ... ... Grande Enciclopédia Médica

- (gases inertes), elementos químicos Grupo VIII do sistema periódico: hélio He, neônio 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 de Xe, ... ... Enciclopédia Moderna

gases nobres- (gases inertes), elementos químicos do grupo VIII do sistema periódico: hélio He, neônio 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 de Xe, ... ... Dicionário Enciclopédico Ilustrado

- (gases inertes) elementos químicos: hélio He, neônio Ne, argônio Ar, criptônio Kr, xenônio Xe, radônio Rn; pertencem ao VIII grupo do sistema periódico. Gases monoatômicos, incolores e inodoros. Em pequenas quantidades presentes no ar, encontradas em ... ... Grande dicionário enciclopédico

gases nobres- (gases inertes) elementos do grupo VIII do sistema periódico de D. I. Mendeleev: hélio He, neônio Ne, argônio Ar, criptônio Kr, xenônio Xe, radônio Rn. Eles estão presentes em pequenas quantidades na atmosfera, são encontrados em alguns minerais, gases naturais, em ... ... Enciclopédia Russa sobre proteção trabalhista

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

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- (gases inertes, gases raros), chem. elementos do VIII gr. periódico sistemas: hélio (He), neônio (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), quim. elementos: hélio He, néon Ne, argônio Ar, criptônio Kr, xenônio Xe, radônio Rn; pertencem ao VIII grupo de periódicos. sistemas. Gases monoatômicos, incolores e inodoros. Em pequenas estacas estão presentes no ar, contidos em alguns ... ... Ciência natural. dicionário enciclopédico

Livros

• , D. N. Putintsev, N. M. Putintsev. O livro discute 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. Abutre do Ministério da Defesa da Federação Russa, Putintsev D.N. O livro discute 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 são tão frequentemente confrontadas com questões de química 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, no âmbito deste artigo, tentaremos entender em detalhes essa questão.

O que são gases "nobres"

O grupo dos gases nobres inclui imediatamente toda uma lista de vários elementos químicos que podem ser ordenados ou combinados de acordo com suas propriedades. Naturalmente, os gases não têm uma composição completamente idêntica e estão unidos pelo fato de que, no máximo, condições simples, que em química são chamadas de condições normais, esses gases não têm cor, sabor ou cheiro. Além disso, eles também estão unidos pelo fato de terem uma reatividade química extremamente baixa.

Lista de gases "nobres"

Apenas 6 nomes podem ser atribuídos à lista de gases nobres conhecidos pela humanidade. Entre eles estão os seguintes elementos químicos:

• Radão;
• Hélio;
• Xenônio;
• Argônio;
• Krypton;
• Néon.

Por que os gases são chamados de "nobres"

Quanto à origem direta do nome que os cientistas atribuíram aos elementos químicos descritos acima, foi dado a eles por causa do comportamento dos átomos dos elementos com outros elementos.

Como você sabe, os elementos químicos podem agir uns sobre os outros e trocar átomos entre si. Esta condição também se aplica a muitos gases. No entanto, se falarmos sobre os elementos da lista apresentada acima, eles não reagem com nenhum outro elemento presente na tabela periódica conhecido por todos nós. Isso levou ao fato de que os cientistas muito rapidamente atribuíram gases condicionalmente a um grupo, nomeando-o nobre em homenagem ao seu “comportamento”.

Outros nomes para gases "nobres"

É importante notar que os gases nobres também possuem outros nomes que 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 de elementos de Mendeleev, apenas 6 átomos podem ser observados que pertencem à lista de gases nobres. Se falamos sobre a origem do nome "Inerte", aqui você pode usar sinônimos palavra dada, entre os quais existem conceitos como "inativo" ou "inativo".

Assim, todos os três nomes usados ​​para tais gases são relevantes e escolhidos racionalmente.

Perguntas:

1 . Por que os gases nobres costumavam ser atribuídos ao grupo zero Sistema periódico? Por que eles agora são classificados como grupo VIII? Quais metais são chamados de nobres? Por quê?
2 . Prepare uma mensagem sobre o tema "Inerte ou nobre?".
3 . Que ligação química é chamada de iônica? Qual o mecanismo de sua formação? É possível falar de uma ligação iônica "pura"? Por quê?
4 . O que são cátions? Em que 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 casca de hidratação afeta as propriedades dos íons? Qual foi o papel dos químicos russos Kablukov e Kistyakovsky no desenvolvimento de ideias sobre dissociação eletrolítica, que você conheceu no curso básico da escola?
7 . o que célula de cristal? O que é uma rede cristalina iônica?
8 . o que propriedades físicas caracterizar substâncias com redes cristalinas iônicas?
9 . Entre as substâncias cujas fórmulas são: KCl, AICl3, BaO, Fe2O3, Fe2(SO4)3, H2SO4, C2H5ONa, C6H5ONa, SiO2, NHa, identificam compostos com redes cristalinas iônicas.

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