Elementos do Grupo 18: Gases Nobres

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Paulo Pinhal Cunha
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1 Elementos do Grupo 18: Gases Nobres NOME DO GRUPO Os elementos do Grupo 18 têm sido denominados gases inertes e gases raros. Ambas as denominações são inadequadas.

2 Grupo 18: Gases Nobres NOME DO GRUPO A descoberta dos fluoretos de Xenônio(1962) mostrou que o Xe não é inerte. Além disso, o Argônio constitui 0,9% em volume da atmosfera terrestre.

3 Grupo 18: Gases Nobres NOME DO GRUPO Todavia o nome Gases Nobres é adequado porque mostra a tendência à não reatividade. Os Gases Nobres reagem apenas sobre condições drásticas.

4 Grupo 18: Gases Nobres CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA ELEMENTO SÍMBOLO CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA HÉLIO He 1s 2 NEÔNIO Ne [He]2s 2 2p 6 ARGÔNIO Ar [Ne] 3s 2 3p 6 CRIPTÔNIO Kr [Ar] 3d 10 4s 2 4p 6 XENÔNIO Xe [Kr] 4d 10 5s 2 5p 6 RADÔNIO Rn [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 OGANESSONO Og [Rn] 5f 14 6d 10 7s 2 7p 6

5 GRUPO 18 : GASES NOBRES OGANESSONO O ÚLTIMO INTEGRANTE DA FAMÍLIA O Oganessono (Og) Z=118 foi obtido a partir do bombardeio do átomo de Califórnio (Cf) Z=98 com o cátion potássio Cf + 20 Ca 118 At + 3 o n

6 GRUPO 18 : GASES NOBRES OGANESSONO O ÚLTIMO INTEGRANTE DA FAMÍLIA O nome é uma homenagem ao físico nuclear de origem armênia Yuri Oganessian que coordenou a descoberta de vários elementos no JINR (Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear em Dubna,na Rússia O nome do elemento foi formalmente adotado pela IUPAC e pela IUPAP em dezembro de 2016.

7 GRUPO 18 : GASES NOBRES OGANESSONO O ÚLTIMO INTEGRANTE DA FAMÍLIA Depois da primeira homenagem a um pesquisador vivo que aconteceu quando se deu o nome de seabórgio (Sg) ao elemento químico 106 em homenagem ao químico americano Gleen Seaborg, esta foi a segunda vez que a IUPAC e a IUPAP homenagearam um pesquisador vivo.

8 GRUPO 18 : GASES NOBRES CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA O He possui 2 elétrons. Os demais possuem octeto completo. Essa configuração eletrônica é muito estável e está relacionada coma a baixa reatividade química desses elementos.

9 GRUPO 18 : GASES NOBRES CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA Esses átomos apresentam uma afinidade eletrônica igual a zero e energias de ionização muito elevadas. As EI dos gases nobres são as maiores em cada período da tabela periódica. Em condições normais, os átomos de gases nobres apresentam pouca tendência de perder ou receber elétrons.

10 GRUPO 18 : GASES NOBRES ATOMICIDADE Todos são gases monoatômicos. A atomicidade unitária é resultante da grande estabilidade. Tal estabilidade acarreta uma pequena tendência de formar ligações e resulta na ocorrência dos Gases Nobres na forma de átomos isolados.

11 GRUPO 18 : GASES NOBRES ATOMICIDADE A TOM fornece uma explicação simples do porquê de espécies diatômicas como He2 e Ne2 não serem conhecidas. Todavia cátions diatômicos como [Ne2] + tem OL=1/2 o que significa que existe uma real ligação. As energias de ligação no [He2] +, [Ne2] + e [Ar2] + são 126, 67 e 104 kj/mol

12 GRUPO 18 : GASES NOBRES OCORRÊNCIA Todos os GN ocorrem na atmosfera da terra com exceção do Rn, que existe apenas como um radioisótopo de vida curta. Somente o Argônio é relativamente abundante. Ne, Ar, Kr e Xe são recuperados a partir do ar líquido por destilação.

13 GRUPO 18 : GASES NOBRES OCORRÊNCIA O argônio constitui 0,93% em volume do ar. A produção mundial de argônio é superior a toneladas ano. Os demais G.N. são muito menos abundantes.

14 OCORRÊNCIA O He é obtido a partir de depósitos de gases naturais. A obtenção do hélio a partir do ar é muito dispendiosa porque existe apenas 5 ppm em volume na atmosfera

15 ABUNDÂNCIA NA ATMOSFERA OCORRÊNCIA PERCENTAGEM EM VOLUME He 5, Ne 1, Ar 0,93 Kr 1, Xe 8, Rn 6,

16 PROPRIEDADES QUÍMICAS Uma vez que os G.N. são extremamente estáveis, eles sofrerão reações apenas sob condições rigorosas. Podemos esperar que os G.N. mais pesados tenham maior probabilidade de formar compostos porque suas E.I. são mais baixas. 400ºC Xe (g) + F2 (g) XeF2 (s) 1 Atm

17 PROPRIEDADES QUÍMICAS Forte poder oxidante 2XeF 2(s) + 2H 2 O 2Xe (g) + 4HF (g) + O 2(g) XeF 4(s) + Pt (s) Xe (g) + PtF 4(s)

18 PROPRIEDADES QUÍMICAS Uma E.I. menor (para os maiores GN) sugere a possibilidade de compartilhar um elétron com outro átomo, levando a uma reação química. Além disso, como os GN já contêm 8 elétrons na camada de valência, a formação de ligações covalentes necessitará de uma expansão do octeto. Hibridações : XeF2 = sp 3 d; XeF4 = sp 3 d 2 ; XeF6 = sp 3 d 2

19 PROPRIEDADES QUÍMICAS Na primeira metade do século XX, apenas clatratos dos gases nobres eram conhecidos, mas eram considerados pseudo-compostos. Clatratos são pseudo-compostos formados quando a água é solidificada depois de ter sido saturada com um gás constituído de pequenas moléculas como Ar, Xe, Kr, Cl2, Br2, CHCl3, H2S etc.

20 PROPRIEDADES QUÍMICAS Clatrato do latim enjaulado. Não são verdadeiros compostos porque não há ligação direta entre o hospedeiro e hospedado. A ligação entre o hospedeiro e o hospedado é do tipo forças de dispersão de London.

21 PROPRIEDADES FÍSICAS 1ª EI(kJ/mol) Entalpia de Vaporização (kj/mol) Ponto de Fusão (ºC) Raio Atômico ( A) He , ,20 Ne ,7-248,6 1,60 Ar ,5-189,0 1,91 Kr ,1-157,2 2,00 Xe ,7-108,1 2,20 Rn ,1-71 -

22 PROPRIEDADES FÍSICAS Todos os elementos do grupos são gasosos, incolores e inodoros. As entalpias de vaporização são baixas porque as únicas forças entre os átomos são as forças de dispersão de London.(FDL) Como as FDL são muito fracas isto justifica as baixas entalpias de vaporização

23 PROPRIEDADES FÍSICAS A entalpia de vaporização aumenta no grupo de cima para baixo, à medida que aumenta a polarizabilidade dos átomos. Devido às fraquíssimas forças interatômicas, os pontos de fusão e ebulição também são muito baixos. O PE do He é o menor da tabela periódica (-272ºC)

24 PROPRIEDADES FÍSICAS Os raios atômicos desses elementos são todos muito pequenos e aumentam quando se desce pelo grupo. Todos os gases nobres são capazes de se difundir através do vidro, da borracha, de materiais plásticos e de alguns metais. Isto dificulta o manuseio desses elementos.

25 PROPRIEDADES DE ALGUNS COMPOSTOS DE XENÔNIO Fórmula Estado de Oxidação XeF XeF Ponto de Fusão (ºC) XeF ,6 XeO3 +6 Decompõe, explode XeO ,6 XeO2F ,8 XeOF4xxxxxxxxxxxxxxxxxxXXXXXXX XXXXXXXXXXXXX XeOF

26 USOS O He é usado preferencialmente ao nitrogênio para diluir o oxigênio nos cilindros de ar dos mergulhadores. O He é empregado em balões meteorológicos e dirigíveis. Pequenas quantidades de Ne são utilizadas nas lâmpadas de neônio dos anúncios luminosos (coloração laranjaavermelhada). O Ar é utilizado na obtenção de atmosfera inerte em processos metalúrgicos.

27 USOS O Ar é ainda empregado em lâmpadas incandescentes e fluorescentes. O He é o gás nobre mais importante uma vez que o hélio líquido é usado como um líquido refrigerante. O He é também utilizado como gás de refrigeração em reatores e lasers.

28 USOS O He é usado para inflar pneus de grandes aeronaves, e em balões meteorológicos e de pesquisa sub-orbital não tripulados da NASA. O He líquido é um importante fluido de refrigeração, sendo usado em espectrômetros de RMN de campo alto, incluindo aqueles empregados em imagens médicas. Uma mistura O2 /He substitui a mistura O2/N2 utilizada nos cilindros para mergulhadores de águas profundas.

29 Estrutura de Alguns Compostos Estrutura do Composto XeF2

30 Estrutura de Alguns Compostos Estrutura do Composto XeF4

31 Estrutura de Alguns Compostos Estrutura do Composto XeF6

32 Estrutura de Alguns Compostos Estrutura do Composto [XeF8] 2- Estrutura: Antiprisma quadrática difícil de explicar a luz da RPECV

33 Estrutura de Alguns Compostos Estrutura do Composto [XeF5] -

34 Estrutura de Alguns Compostos Íon Perxenato Estrutura do Composto [XeO6] 4-

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