Elementos Del Grupo 18 6c5n2a

ELEMENTOS DEL GRUPO 18

DESCUBRIMIENTO • El primer elemento del grupo 18 fue descubierto por Sir William Ramsay . • Él demostró que había otro gas , presente en el aire, que producía un espectro hasta entonces desconocido cuando se le hacía pasar una descarga eléctrica. Lo llamó argón, del vocablo griego que significa perezoso, a causa de su naturaleza no reactiva .

GASES NOBLES

• Todos los gases nobles fueron identificados inicialmente por su espectro de emisión único. • Se les denomino gases nobles o raros pues tienen propiedades que no se presenta en los demás gases, como su naturaleza no reactiva, a excepción del Xenón.

ABUNDANCIA

TENDENCIAS GRUPALES • Todos los elementos del grupo 18 son gases mono atómicos, incoloros e inodoros a la temperatura ambiente. • Los átomos de los gases nobles tienen capas de valencia completamente llenas; el helio tiene una configuración electrónica 1s2, y cada uno de los otros gases nobles tiene una configuración electrónica más externa s2p6 (octeto).

TENDENCIAS GRUPALES • Existe una tendencia uniforme en las densidades a la misma temperatura y presión. La tendencia es un simple reflejo del aumento en la masa molar.

HELIO

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Se descubre el helio gracias al análisis del espectro de emisión del sol.

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Después se descubrió que este elemento se podía si1ntetizar por medio de la desintegración radiactiva del uranio.

HELIO • En 1926 se sugirió cambiar el nombre en ingles, de helium a helion, para indicar que se trata de un no metal, pero el primer nombre ya se encontraba demasiado arraigado.

PROPIEDADES •

El helio II es un conductor térmico increíblemente bueno, 10 6 mas bueno que el Helio I y mucho mejor incluso que la plata. En cuanto viscosidad cae casi hasta 0 mientras que el helio II al colocarlo en un recipiente plano “trepa las paredes” y se derrama sobre los bordes La mejor forma de interpretar. Punto de fusión (°C) Punto de ebullición (°C) Numero de electrones Densidad (g•L-1) Masa molar (g•L-1) Abundancia en la atmosfera ( % por volumen)

-259 2 0.2 4 0.00052

APLICACIONES •

Puesto que es el segundo gas con densidad más baja, se le usa para inflar globos. El dihigrogeno proporcionaría mayor “fuerza ascendente” pero su inflamabilidad es una desventaja.

DATO CURIOSO •

El desastre de Hindenburg, el incendio de este dirigible trasatlántico. Fue diseñado para usar helio. Cuando el Partido Nacional Socialista se apodero de Alemania en los años treinta, el gobierno de EU ordeno un embargo de los embarques de helio a Alemania, temiendo que el gas se utilizará con fines militares, es por ello se vieron obligados a utilizar el dihidrógeno

APLICACIONES •

Se puede añadir a los tanques de oxígeno de los buzos para que puedan respirar más fácilmente.

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Se usa en las mezclas de gases para la inmersión en altamar como sustituto de nitrógeno gaseoso del aire, que es más soluble en la sangre. La velocidad del sonido es mucho mayor en el helio, por su baja densidad, que en el aire. Esto hace que quienes respiran Helio tengan voz de “ardillita”.

Argón Es el tercero de los gases nobles, es incoloro, inodoro e insípido. En condiciones normales es un gas pero puede licuarse y solidificarse fácilmente Constituye el 0.934% del aire seco.

• El argón no forma compuestos químicos en el sentido normal de la palabra, forma algunos compuestos clatratos débilmente enlazados con agua, hidroquinona y fenol. Las moléculas de argón gaseoso son monoatómicas.

Historia En 1785 Henry Cavendish expuso una muestra de nitrógeno a descargas eléctricas repetidas en presencia de oxígeno para formar óxido de nitrógeno que posteriormente eliminaba. Encontró que alrededor del 1% del gas original no se podía disolver, afirmando entonces que no todo el aire era nitrógeno.

En 1892 Lord Rayleigh descubrió que el nitrógeno atmosférico tenía una densidad mayor que el nitrógeno puro obtenido a partir del nitro. Para 1894, Rayleigh y Sir William Ramsay demostraron que la diferencia se debía a la presencia de un segundo gas poco reactivo más pesado que el nitrógeno, anunciando el descubrimiento del argón, lo cual fue acogido con bastante escepticismo por la comunidad científica.

Obtención La mayor cantidad de argón se produce en plantas de separación de aire. El proceso consiste en licuar primero al aire y someterlo a una destilación fraccionada. Dado que el punto de ebullición del argón está entre el del nitrógeno y el del oxígeno, se puede obtener una mezcla rica en argón de las fracciones de las capas correspondientes a la parte superior de la columna de destilación. La mezcla rica en argón se destila, se calienta y se quema catalíticamente con hidrógeno para eliminar el oxígeno. Con una destilación final se elimina el hidrógeno y nitrógeno, produciendo argón de elevada pureza que contiene pocas partes por millón de impurezas.

Utilidades Se emplea como gas de relleno en lámparas incandescentes ya que no reacciona con el material del filamento incluso a altas temperaturas y presión, de este modo prolonga la vida útil de la bombilla.

En el ámbito industrial y científico se emplea en la recreación de atmósferas inertes (no reaccionantes) para evitar reacciones químicas indeseadas en multitud de operaciones: • Soldadura por arco y soldadura a gas. • Fabricación de titanio y otros elementos reactivos. • Fabricación de monocristales de silicio y germanio para componentes semiconductores.

En el buceo técnico, se emplea el argón para el inflado de trajes secos tanto por ser inerte como por su pequeña conductividad térmica, lo que proporciona el aislamiento térmico necesario para realizar largas inmersiones a cierta profundidad .

El láser de argón tiene usos médicos en odontología y oftalmología. La primera intervención con láser de argón fue realizada en 1968 por Francis L'Esperance, para tratar una retinopatía.

¿Efectos ambientales del Argón? No se conocen efectos ambientales negativos causados por el argón, de igual forma no se esperan consecuencias ambientales adversas. El argón se da naturalmente en el medio ambiente. El gas se disipará rápidamente en áreas bien ventiladas.

NEON •

Fue descubierto por William Ramsay y Morris W. Travers en 1898 (Londres)

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El neón es el quinto elemento más abundante en el universo por masa, luego del hidrogeno, helio, oxígeno y carbono. Se encuentra en pequeñas cantidades en la atmósfera y en la corteza terrestre se halla en una proporción de 0.005 ppm.

OBTENCIÓN •

Tras el descubrimiento del elemento Kriptón, trabajando con aire liquido, se descubrió el neón. Eliminando el oxígeno y el nitrógeno del aire, pudo observarse que quedaba un resto gaseoso muy inerte; mediante técnicas espectroscópicas se descubrieron estos nuevos elementos, los gases nobles.

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El neón se encuentra usualmente en forma de gas monoatómico. La atmósfera terrestre contiene 15.8 ppm y se obtiene por licuación y posterior destilación fraccionada

NEÓN •

Investigaciones físicas de alta energía. Las cámaras de centelleo, que detectan el paso de partículas nucleares, se llenan de neón.

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En un tubo de descarga origina una luminosidad rojoanaranjada, color que puede modificarse con vidrios coloreados o al mezclarlo con argón o vapor de mercurio. Se utiliza para anuncios y para señalización.

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El neón líquido es un refrigerante criogénico bastante económico. Tiene una capacidad de refrigeración, por unidad de volumen, 40 veces superior al helio líquido y más de tres veces que el hidrógeno líquido.

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Utilizado en indicadores de alto voltaje, tubos de TV, ...

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En contadores Geiger-Müller.

Kriptón

Características principales: Descubierto en: 1898 Descubierto por: Ramsay y Travers

Obtención: Fuentes u obtención: Licuación y destilación fraccionada del aire (contiene 1 ppm).

Usos: Lámpara de flash para fotografía de alta velocidad. El kriptón es un gas noble inodoro e incoloro de poca reactividad caracterizado por un espectro de líneas verde y rojo-naranja muy brillantes. Se utilizan ampliamente mezclas de kriptón-argón para llenar lámparas fluorescentes. Se usa en medicina para cirugía de la retina del ojo.

Algún tipo de laser en la cirugía.

En sistemas de iluminación de aeropuertos, ya que el alcance de la luz roja emitida es mayor que la ordinaria incluso en condiciones climatológicas adversas de niebla.

(Foto aeropuerto San Francisco)

Es uno de los productos de la fisión nuclear de neutrones, lenta. del uranio El kriptón sólido es blanco, de estructura cristalina cúbica centrada en las caras al igual que el resto de gases nobles. Puede considerarse un gas inerte aunque se conocen compuestos formados con el flúor. Es el primero de los gases nobles en orden del período para el que se ha definido un valor de electronegatividad (3)

Isótopos: Una mezcla de isótopos estables y radiactivos de kriptón se produce en reactores nucleares a partir de uranio

Seis isótopos naturales: (78-Kr (0,35%), 80-Kr (2,25%), 82-Kr (11,6%), 83-Kr (11,5%), 84-Kr (57,0%), 86-Kr (17,3%).

Veintiséis isótopos inestables, cuyos períodos de semidesintegración oscilan entre 64 milisegundos (64-Kr) y 2,29x105 años (81-Kr).

Al igual que el xenón, el kriptón es extremadamente volátil y escapa con facilidad de las aguas superficiales.

Las fuentes de este isótopo son las pruebas nucleares (bombas), los reactores nucleares.

La única fuente comercial de kriptón estable es el aire, aunque se encuentran trazas en minerales y meteoritos. Se estima que aproximadamente 2 x 10-8% del peso de la Tierra es kriptón. El kriptón se encuentra también fuera de nuestro planeta.

Efectos del Kriptón sobre la salud Está clasificado como un asfixiante. La inhalación de éste en concentraciones excesivas puede producir mareos, náuseas, vómito, pérdida de consciencia y muerte. El efecto de los gases asfixiantes simples es quitar la cantidad (presión parcial) del oxígeno en el aire que se respira. El oxígeno puede reducirse a un 75% de su porcentaje normal en el aire que respiramos. Una concentración del 75% es fatal en cuestión de minutos donde la coordinación muscular se ve perjudicada finalmente convulsiones, coma profundo y muerte.

Precauciones: (Consideraciones para su vertido) Cuando su vertido sea necesario, descargar el gas lentamente en un lugar exterior y bien ventilado lejano a áreas de trabajo y tomas de aire de edificios. No verter ningún gas residual en cilindros de aire comprimido. Tener en cuenta que los requerimientos estatales y locales para los vertidos pueden ser más restrictivos o diferentes a las normas federales.

Curiosidades sobre el elemento: En 1960 se decidió definir la unidad fundamental de longitud (metro) en función de la línea espectral rojoanaranjada del 86-Kr, en octubre de 1983, se definió el metro por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante el intervalo 1/299,792,458 de segundo).

El 85-Kr se ha empleado en análisis químico. Introduciendo el isótopo en varios sólidos se forman criptonatos. La actividad de los mismos es sensible a las reacciones químicas de la superficie. Así se puede estimar la concentración de reactivos. Es muy caro, lo que limita su uso.

XENON •

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Se encuentran trazas de xenón en minerales y meteoritos, pero la única fuente comercial de xenón es el aire. El xenón constituye 0.086 partes por millón por volumen de aire seco. Se estima que cerca del 3 x 10-9% del peso de la Tierra es xenón. Es incoloro, inodoro e insípido

XENON •

s el único de los gases nobles no radiactivos que forma compuestos químicos estables a la temperatura ambiente

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Aunque el xenón muestra todos los estados de valencia par (II, IV, VI y VIII) y se han aislado compuestos estables de cada uno de estos estados, la química del xenón se limita a los fluoruros y oxifluoruros.

APLICACIONES • • •

El xenón se utiliza para llenar cierto tipo de lámparas de destello para fotografía Lámparas para automóviles Gases de propulsión para satélites.

RADON •

El radón es una emanación gaseosa producto de la desintegración radiactiva del radio.

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Es muy radiactivo y se desintegra con la emisión de partículas energéticas alfa.

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Todos sus isótopos son radiactivos con vida media corta.

RADIOACTIVIDAD •

Sólo un isótopo, el radón 222, tiene una vida media lo bastante larga (3.8 días)

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Estas partículas se adhieren al tejido pulmonar destruyendo las células de este y causando cáncer pulmonar.

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El radón que se forma debajo de las casas penetra a través de grietas en los pisos de concreto.

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Proceso que se intensifica cuando la presión dentro de la casa es menor que la presión externa. Este diferencial de presión se presenta cuando ventiladores, secadores de ropa y otros dispositivos mecánicos bombean aire hacia el exterior de la casa.

FLUORUROS DE XENÓN • Xe(g) + F2(g) • Xe(g) + 2F2(g) • Xe(g) + 3F2(g)

XeF2 (S) XeF4(S) XeF6(S)

Los tres fluoruros de Xenón son blancos y son estables respecto a la disociación a los elementos a temperatura ordinaria; es decir, tienen energías libres de formación negativas a 25ºC.

XeF4 XeF2

XeF6

Xe(g) + 2F2(g)

XeF4(S)

La energía libre negativa debe ser el resultado de un cambio de entalpia negativo: una reacción EXOTÉRMICA

Todos los fluoruros se hidrolizan en agua 2 XeF2(s) + 2H2O(l) + 4HF(l)

2Xe(g) + O2(g)

XeF6(s) + H2O(l) 2HF XeOF (l) 4(l) + 2H2O(i) 4HF(l)

2XeOF4(l) + XeO3(s) +

Los fluoruros son agentes fluorantes fuertes El difluoruro de xenón puede usarse para fluorar dobles enlaces en compuestos orgánicos. Se trata de un agente fluorante muy “limpio”, en cuanto a que el gas xenón inerte se puede separar fácilmente del producto requerido.

XeF2(s) + CH2 = CH2(g) CH2FCH2F(g) + Xe(g) Además, se puede producir un fluoruro en el que el otro elemento esté en su estado de oxidación más alto posible, usando fluoruros de xenón como reactivos.

XeF4(S) + 2SF4(g)

2SF6(g) + Xe(g

)

Óxidos de Xenón El Xenón forma dos óxidos comunes: • Trióxido de xenón • Tetróxido de xenón.

OXIDOS DE XENON • El xenón forma dos óxidos comunes, trióxido de xenón y tetróxido de xenón. • el oxígeno por lo regular "provoca" un número de oxidación más alto de un elemento que el flúor, y sin duda esto es lo que ocurre con el xenón.

TRIÓXIDO DE XENÓN • El trióxido de xenón es un sólido incoloro delicuescente muy explosivo si se encuentra arriba de los 25°C. 2 XeO3 → 2 Xe + 3 O2 • El óxido es un agente oxidante fuerte en extremo, aunque sus reacciones a menudo son cinéticamente lentas.

ESTRUCTURA • A causa de su par solitario, la molécula es una pirámide trigonal, como predice la teoría de RPECV

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El trióxido de xenón reacciona con base diluida para dar el ion hidrógeno xenato, HXeO4 - . XeO3(s) + OH- (ac)

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HXeO 4 -(ac)

Sin embargo, este ion no es estable, y dismuta a gas xenón y ion perxenato, XeO642 HXeO4 - (ac) + 2 OH- (ac)

XeO64- (ac) + Xe(g) +O2(g) + 2 HP(l)

TETRÓXIDO DE XENÓN • El tetróxido de xenón se prepara añadiendo acido sulfúrico concentrado a perxenato de bario sólido: Ba2XeO6(s) +2 H 2SO4(ac)  2 BaSO4 (s) + XeO4 (g) + 2 H2O (l)

• Este oxido, en el que el xenón también está en el estado de oxidación +8, es un gas explosivo. Es un sólido cristalino estable a una temperatura inferior a −35.9 °C. Se ha demostrado que su estructura es tetraédrica.

Esta geometría es la esperada por la teoría de RPECV. Además, el hecho de que el compuesto sea gaseoso a temperatura ambiente sugiere que probablemente sea una molécula no polar.