Ädla gasernas egenskaper, konfiguration, reaktioner, användningar

De ädelgaser De är en uppsättning element som integrerar grupp 18 i det periodiska tabellen. Under åren har de också kallats sällsynta eller inerta gaser, båda felaktiga valörer; Några av dem är mycket rikliga utanför och på planeten jorden, och de är också kapabla under extrema förhållanden att reagera.

Dess sju element integrerar kanske den mest unika gruppen i det periodiska tabellen, vars egenskaper och få reaktiviteter imponerar så mycket som för ädla metaller. Bland dem parade det mest inerta (neon) elementet, det näst vanligaste i kosmos (helium) och det tyngsta och mest instabila (Oganese).

Ljusstyrkan på fem av de ädla gaserna i vägar eller glasblåsor. Källa: Ny Workist-HP (Talk) www.Pse-mendelejew.av); Original enstaka bilder: Jurii, http: // bilder av element.com. [CC av 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/3.0)]

Noble gaser är de kallaste substanserna i naturen; Mycket låga temperaturer motstår före kondensering. Ännu svårare är dess frysning, eftersom dess intermolekylära krafter baserat på spridningen av London och polariserbarheten av deras atomer är mycket svaga som för att knappt hålla dem sammanhängande i en kristall.

På grund av deras låga reaktivitet är de relativt säkra gaser att lagra och inte representerar för många risker. De kan emellertid flytta till syre från lungorna och orsaka kvävning om de inhaleras i överflöd. Å andra sidan är två av dess medlemmar mycket radioaktiva element och därför dödligt för hälsa.

Den låga reaktiviteten hos ädla gaser används också för att ge reaktionerna från en inert atmosfär; så att inget reagens eller produkt riskerar att oxidera och påverkar syntesens prestanda. Detta gynnar också elektriska bågsvetsprocesser.

Å andra sidan, i deras vätskestillstånd är de utmärkta kryogena kylmedel som garanterar de lägsta temperaturerna, oumbärliga för korrekt funktion av mycket energiutrustning, eller för att vissa material ska nå superledningsförmåga.

[TOC]

Egenskaper hos ädla gaser

Till höger (markerad i orange) är gruppen av ädla gaser. Från topp till botten: helium (han), neon (NE), argon (AR), Crypton (KR), Xenon (XE) och radon (RN).

Kanske är ädla gaser de element som delar mer vanliga egenskaper, både fysiska och kemiska. Dess huvudsakliga egenskaper är:

- De är alla färglösa, toaletter och smaklösa; Men när de är inlåsta i ampuller vid lågt tryck och får en elektrisk chock, är färgglada lampor joniserade och skjutna (övre bild).

- Varje ädla gas har sitt eget ljus och spektrum.

- De är monoatomiska arter, de enda i den periodiska tabellen som kan existera i deras respektive fysiska tillstånd utan deltagande av kemiska länkar (som metaller binds av metallbindning). Därför är de perfekta att studera egenskaperna hos gaser, eftersom de anpassar sig mycket bra till den sfäriska modellen för en idealisk gas.

- De är vanligtvis elementen med de lägsta smält- och kokpunkterna; Så mycket att helium inte ens kristalliseras i absolut noll utan en ökning av tryck.

- Av alla element är de minst reaktiva, ännu mindre än de ädla metallerna.

- Dess joniseringsenergier är de högsta, liksom deras elektronegativitet, förutsatt att de bildar rent kovalenta bindningar.

- Hans atomradio är också de minsta för att vara på rättigheterna för varje period.

De 7 ädla gaserna

De sju ädla gaserna är, från topp till botten fallande av grupp 18 i det periodiska tabellen:

-Helio, han

-Neon, ne

-Argon, AR

-Kripton, KR

-Xenón, XE

-Radón, RN

-Oganeson, OG

Kan tjäna dig: fenolftalin (C20H14O4)

För dem alla, med undantag för de instabila och konstgjorda Oganeseon, har deras fysiska och kemiska egenskaper studerats. Det tros att Oganesen, på grund av dess stora atommassa, inte ens är en gas, utan en ädel vätska eller fast. Lite är känt om radonen, på grund av dess radioaktivitet, i förhållande till helium eller argon.

Elektronisk konfiguration

Det har sagts att ädla gaser har sitt valensskikt helt fullt. Så här används dess elektroniska konfigurationer för att förenkla den för andra element genom att använda sina symboler inlåsta i fyrkantiga parenteser ([He], [ne], [ar], etc.). Dess elektroniska konfigurationer är:

-Helio: 1s², [Han] (2 elektroner)

-Neon: 1s²2s²2 p⁶, [NE] (10 elektroner)

-Argon: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶, [AR] (18 elektroner)

-Kripton: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶3D¹⁰4S²4p⁶, [KR] (36 elektroner)

-Xenon: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶3D¹⁰4S²4p⁶4d¹⁰5S²5 p⁶, [XE] (54 elektroner)

-Radon: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶3D¹⁰4S²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5S²5 p⁶5 D¹⁰6s²6p⁶, [RN] (86 elektroner)

Det viktiga är att inte komma ihåg dem, utan att detaljera att de slutar i NS²Np⁶: Octeto de Valencia. Det uppskattas också att deras atomer har många elektroner, som efter den stora effektiva kärnkraften är i en lägre volym jämfört med den för de andra elementen; det vill säga deras atomradio är mindre.

Därför uppvisar dess elektroniskt täta atomradio en kemisk egenskap som alla ädla gaser delar: de är svåra att polarisera.

Polariserbarhet

Ädla gaser kan föreställa sig som elektroniska molnfärer. Medan den går ner genom grupp 18 ökar dess radioapparater och på samma sätt som avståndet som skiljer kärnan från Valencia -elektronerna (NS²Np⁶).

Dessa elektroner känner en lägre attraktionskraft av kärnan, kan flyttas med större frihet; Sfärerna försenas lättare ju mer omfattande de är. Som ett resultat av sådana rörelser verkar regioner med låga och höga elektroniska tätheter: polerna Δ+ och Δ-.

När atomen i en ädel gas är polariserad blir den en omedelbar dipol som kan inducera en annan till den närliggande atomen; Det vill säga vi står inför de spridande krafterna i London.

Det är därför intermolekylära krafter ökar från helium till radon, vilket reflekterar i sina växande kokpunkter; Och inte bara det, utan också deras reaktiviteter ökar.

Genom att polarisera fler atomer finns det en större möjlighet att deras valenselektroner deltar i kemiska reaktioner, varefter föreningar av ädla gaser genereras.

Reaktioner

Helium och neon

Bland de ädla gaserna är de minsta reagensen helium och neon. I själva verket är Neon det mest inerta elementet av alla, även när dess elektronegativitet (av att bilda kovalenta bindningar) överträffar fluorens fluor.

Ingen av dess föreningar är inte kända under markförhållanden; Men i kosmos är existensen av molekyljonen heh ganska troligt⁺. När de elektroniskt är upphetsade kan de också interagera med gasformiga atomer och bilda flyktiga neutrala molekyler som kallas exciters; som Hene, CSNE och NE₂.

Å andra sidan, även om föreningar inte beaktas i formell mening, kan atomerna hos han och NE leda till molekyler av van der -väggar; Det vill säga föreningar som förblir "förenade" helt enkelt av spridande krafter. Till exempel: ag₃Han, hao, hei₂, Jfr₄Ne, ne₃Kli₂ och nebeco₃.

På samma sätt kan sådana van der väggmolekyler existera tack vare inducerade jon-dipolo svaga interaktioner; Till exempel: NA⁺han₈, RB⁺Han, CU⁺Inte₃ och cu⁺Inte₁₂. Observera att det till och med är möjligt för dessa molekyler att bli agglomerat av atomer: kluster.

Kan tjäna dig: Borsyran: Kemisk struktur, egenskaper, beredning, användningar

Och slutligen kan atomerna i han och NE "fångas" eller isär i endoediska komplex av fullerenos eller CLA -kanaler, utan att reagera; Till exempel: [E -post skyddar]₆₀, (N₂)₆Inte₇, I (h₂ANTINGEN)₆ och ne • nh₄Tro (hcoo)₃.

Argon och Kripton

Argon och Kripton ädla gaser eftersom de är mer polariserbara, tenderar att presentera fler "föreningar" än Helium och Neon. En del av dem är dock mer stabila och karakteriserade, eftersom de har längre livstid. Bland några av dem är Harf och molekyljonen Arh⁺, närvarande i nebulorna genom handlingen av de kosmiska strålarna.

Från Kripton börjar möjligheten att erhålla föreningar i extrema, men hållbara förhållanden. Denna gas reagerar med fluor enligt följande kemiska ekvation:

Kr + f₂ → KRF₂

Observera att Kripton förvärvar ett oxidationsnummer +2 (KR²⁺) Tack vare fluorid. KRF₂ I själva verket kan det syntetiseras i handelbara mängder som ett oxiderande och fluorant medel.

Argon och Kripton kan etablera en bred repertoar av klatrater, endo -metallkomplex.

Xenon och Radon

Xenon är, bland de ädla gaserna, reaktivitetens kung. Forma de verkligt stabila, köpman och karakteriserbara föreningarna. Faktum är att dess reaktivitet liknar syre under lämpliga förhållanden.

Hans första syntetiserade förening var ”xeptf₆”, 1962 av Neil Bartlett. Detta salt bestod faktiskt enligt bibliografin av en komplex blandning av andra fluorerade xenon- och platina -salter.

Detta var emellertid mer än tillräckligt för att visa affiniteten mellan xenon och fluorid. Bland några av dessa föreningar har vi: XEF₂, Xef₄, Xef₆ och [XEF]⁺[PTF₅]^-. När XEF₆ Det löses upp i vatten, genererar en oxid:

Xef₆ + 3 h₂O → xeo₃ + 6 HF

Den här xeo₃ kan orsaka de arter som kallas xenatos (hxeo₄^-) eller xénic acid (h₂Xeo₄). Xenatos oproportion till perxenatos (xeo₆^4-); Och om mediet sedan försuras, i perxéninsyra (h₄Xeo₆), som är uttorkad till xenon tetroxid (xeo₄):

H₄Xeo₆ → 2 h₂O + xeo₄

Radonen bör vara den mest reaktiva av ädla gaser; Men det är så radioaktivt att det praktiskt taget har tid att reagera innan han sönderdelas. De enda föreningarna som har syntetiserats helt är dess fluor (RNF₂) och oxid (RNO₃).

Produktion

Lufttänkande

De ädla gaserna blir mer rikliga i universum när vi går ner vid grupp 18. I atmosfären är dock helium knappt, eftersom jordens gravitationsfält inte kan behålla det till skillnad från andra gaser. Det var därför det inte upptäcktes i luften utan i solen.

Å andra sidan, i luften finns det anmärkningsvärda mängder argon, från radioisotopen radioaktivt förfall ⁴⁰K. Luften är den naturliga källan till argon, neon, Krpton och den viktigaste Xenon på planeten.

För att producera dem måste luften utsättas för kondensering för att kondensera i en vätska. Sedan görs denna vätska fraktionerad destillation, vilket separerar var och en av komponenterna i dess blandning (n₂, ANTINGEN₂, Co₂, AR, etc.).

Beroende på hur lågt temperaturen och överflödet av gas ska vara, ligger priserna, lokaliserade Xenon som den dyraste, medan helium som den billigaste.

Naturgasdestillation och radioaktiva mineraler

Helium erhålls under tiden från en annan fraktionerad destillation; Men inte av luften, utan av naturgasen, berikad av helium tack vare frisläppandet av alfapartiklar från de radioaktiva mineralerna i Torio och uran.

Kan tjäna dig: etanamid: struktur, egenskaper, användningar, effekter

Likaså är radonen "född" av radieens radioaktiva förfall i sina respektive mineraler; Men på grund av dess lägre överflöd, och på den korta tiden av halva livet för RN -atomerna, är dess överflöd löjligt jämfört med deras kamrater (de andra ädla gaserna).

Och slutligen är Oganeseon en konstgjord, ultra -ram och mycket radioaktiv ädla "gas", som bara kan existera kort under kontrollerade förhållanden inom ett laboratorium.

Faror

Den huvudsakliga risken för ädla gaser är att de begränsar användningen av syre av människan, särskilt när en atmosfär med hög koncentration av dem inträffar. Det är därför det inte rekommenderas att andas in för mycket.

I USA har en hög koncentration av radon detekterats på uran -rika land, vilket på grund av dess radioaktiva egenskaper kan vara en hälsorisk.

Ansökningar

Industri

Helium och argon används för att skapa en inert atmosfär som fungerar som skydd under svetsning och skärning. Dessutom används de vid tillverkning av halvledare i kisel. Helium används som fyllningsgas i termometrar.

Argon, i kombination med kväve, används i utarbetandet av glödlampor. Kripton blandat med halogener, såsom brom och jod, används i urladdningslampor. Neon används i ljusvarningar, blandade med matcher och andra gaser för att klargöra dess röda färg.

Xenon används i båglampor som avger ett ljus som liknar dagsljus, som används i bilstrålkastare och projektorer. Noble gaser blandas med halogener för att producera ARF, KRF eller XECL, som används vid produktion av excitation.

Denna typ av laser producerar ett kortvågs ultraviolett ljus som producerar bilder med hög precision och används vid tillverkning av integrerade kretsar. Helium och neon används som kryogena kylmedelsgaser.

Ballonger och andningstankar

Helium används som kväveersättare i blandningen av andningsgaser på grund av dess låga kroppslöslighet. Detta undviker bildandet av bubblor under dekompressionsfasen under uppstigningen, förutom att eliminera kväve med kväve.

Helium har ersatt väte som gas som möjliggör höjning av luftskepp och aerostatiska ballonger, eftersom det är en lätt och obehaglig gas.

Medicin

Helium används vid tillverkning av superledarmagneter som används i kärnmagnetisk resonansutrustning: Ett multipelmedicinapplikationsverktyg.

Kripton används i halogenlampor som används i laser okulär kirurgi och angioplastik. Helium används för att underlätta andning i astmatiska patienter.

Xenon används som bedövningsmedel på grund av dess höga lipidlöslighet, och man tror att det är framtidens bedövningsmedel. Xenon används också i lungmedicinska bilder.

Radonen, en radioaktiv ädla gas, används i strålbehandlingen av vissa typer av cancer.

Andra

Argon används i syntesen av föreningar som ersätter kväve som en inert atmosfär. Helium används som bärargas i gaskromatografi, liksom i Geiger -räknarna för att mäta strålning.

Referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). MC Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan.). Cengage Learning.
3. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (6 juni 2019). Ädla gaser, användning och källor. Återhämtat sig från: tankco.com
4. Wikipedia. (2019). ädelgas. Hämtad från: i.Wikipedia.org
5. Philip Ball. (18 januari 2012). Omöjlig kemi: tvinga ädla gaser att arbeta. Återhämtat sig från: Newscientist.com
6. Professor Patricia Shaley. (2011). Ädla kemi gas. Återhämtad från: butan.Kem.Uiuc.Edu
7. Gary J. Schrobilgen. (28 februari 2019). ädelgas. Encyclopædia Britannica. Återhämtat sig från: Britannica.com