GASES NOBRES CQ133 FSN

Transcrição

1 GASES NOBRES CQ133 FSN

2 GASES NOBRES CQ133 FSN

3 CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA He 1s 2 ; Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ns 2 p 6 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;

4 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 + O 2 + descargas elétricas NO 2 O 2 + S SO 2 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: 88 Ra Rn He 4 os demais gases nobres são obtidos em escala industrial por destilação fracionada do ar líquido;

5 ARGÔNIO APLICAÇÕES 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;

6 HÉLIO (cont.) ELEMENTOS DO GRUPO 18 GASES NOBRES APLICAÇÕES He é usado ainda em balões meteorológicos e dirigíveis; He é bastante leve: um m 3 de He à pressão atmosférica pode levantar até 1 kg; He é usado para diluir o O 2 em cilindros de mergulhadores porque N 2 é bastante solúvel no sangue e uma súbita variação de pressão poderia provocar a formação de bolhas de N 2 no sangue (síndrome de descompressão); NEÔNIO pequenas quantidades de Ne são utilizados nas lâmpadas de neônio dos anúncios luminosos de cor laranja avermelhada;

7 PROPRIEDADES FÍSICAS todos os gases nobres são monoatômicos, incolores e inodoros; Raio 1 ª E.I. P.F. P.E. Å kj.mol -1 o C o C He 0, ,9 Ne 1, ,6-246,1 Ar 1, ,4-185,9 Kr 1, ,2-163,4 Xe 2, ,8-108,1 Rn

8 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);

9 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 He 2 2+, HeH +, HeH 2+ e Ar 2 + 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:

10 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; O 2, SO 2, H 2 S, MeCN e CH 3 OH também formam clatratos;

11 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 PtF 6 + O 2 O 2 [PtF 6 ] 1a EI do O 2 = 1165 kj.mol -1 ; 1a EI Xe = 1170 kj.mol -1 Xe + PtF 6 Xe[PtF 6 ] + PtF 6 [XeF][PtF 6 ] + PtF 5 [XeF][Pt 2 F 11 ] Xe + nf 2 XeF 2n, n = 1, 2 ou 3 são sólidos brancos, agentes oxidantes muito fortes e agentes de fluoração: XeF 4 + 2SF 4 Xe + 2SF 6 XeF 4 + Pt Xe + PtF 4 XeF 2 é usado em síntese orgânica para fluorar heteroátomos sem reagir com grupos alquila ou arila: CH 3 I + XeF2 CH 3 IF 2 + Xe

12 REATIVIDADE DOS GASES NOBRES XeF 6 + 3H 2 O XeO 3 + 6HF XeO 3 forma xenato de sódio em soluções de ph > 10,5: XeO 3 + NaOH Na[HXe VI O 4 ] xenato de sódio os xenatos se desproporcionam em solução formando perxenato que contém Xe (8+): 2[HXeO 4 ] - + 2OH - [Xe VIII O 6 ] 4- + Xe + O 2 + 2H 2 O perxenato perxenatos são fortes oxidantes, e oxidam Cl -, H 2 O e Mn 2+ ;

13 REATIVIDADE DOS GASES NOBRES Na 4 [XeO 6 ].8H 2 O 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 KrF 2 e RnF 2 ;

14 Compostos de Xenônio