GRUPO 18

Química Inorgánica 1 Farrah Canavera Buelvas, Docente

Universidad del Atlántico

Los Elementos !! Grupo 18: Gases Nobles !! Todos son gases monoatómicos !! S o n l o s e l e m e n t o s m e n o s

reactivos. !! También conocidos como gases

raros y gases inertes.

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Breve Historia "! Pasaron desapercibidos hasta finales del siglo XIX. "! Mendeleev no dejo lugar en su tabla para ellos. "! En 1868 se observa en el espectro solar una línea de emisión

que no puede ser asignada a ningún elemento conocido (Helio).

"! Helio: del griego helios = proveniente del sol. "! Neón: del griego neos = nuevo. "! Argón, del griego argos = inactivo, "! Kriptón, del griego kryptos = inactivo "! Xenón, del griego xenus = extraño. "! Radón, del elemento Radio = es un producto de su

decaimiento radiactivo.

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Los Elementos "! Configuración electrónica:1s2 (He), ns2np6

"! Los átomos se comportan prácticamente como si estuviesen aislados: interacciones Van de Waals: gases incoloros e inodoros

"! Poca tendencia a combinarse: especies monoatómicas

"! Variación gradual de Propiedades

"! Forman parte del aire (1%)

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Los Elementos "!El Helio corresponde al 23% de la masa

del universo y del sol. Es el 2º elemento más abundante después del hidrógeno. Es raro en la atmósfera.

"! Los demás existen en la atmósfera. "!La abundancia natural del argón (0.94%

en volumen) y del neón (1.5 x10–3 %) en la corteza terrestre, son mayores que las del Bi y As.

"!Radón es un producto de decaimiento radioactivo.

"!Ne, Ar, Kr, y Xe se extraen del aire líquido por destilación a baja temperatura.

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Propiedades

"! Afinidad Electrónica: Para todos es negativa, debido a que el nuevo electrón tendría, necesariamente que ocupar un orbital de una nueva capa.

"! Energía de Ionización: es alta porque la carga nuclear efectiva se vuelve muy pronunciada hacia la extrema derecha del periodo.

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"! Puntos de Ebullición y Fusión: Son bajos, producto de las débiles fuerzas de dispersión entre los átomos (van der Waals) y la ausencia de otras fuerzas que las unan.

"! Densidad: puesto que las fuerzas de van der Waals que actúan entre los átomos son directamente proporcionales a la polarizabilidad y por tanto al tamaño de los átomos, la densidad crece al bajar en el grupo, dado que los átomos se sitúan más cerca unos de otros.

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El Helio es particular en que, no tiene punto triple (equilibrio sol–liq–gas). Sólo es posible solidificarlo a altas presiones, no es posible solidificarlo por enfriamiento a presión atmosférica. Esta anomalía parece que se debe a que presenta fuerzas intermoleculares muy débiles. Tiene dos fases líquidas, Helio I , que se forma al enfriar el gas. Al enfriar por debajo de 2.18 K, sufre una transición de fase a una segunda fase líquida, Helio II, que es un superfluido (fluye sin viscosidad aparente, conductividad térmica 600 veces mayor que la del cobre)

Particularidad del Helio

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He: No presenta punto triple

!!Cuando el líquido se enfría a –271 ºC (2.2 K) el helio líquido normal (helio I) se convierte en un superfluido (helio II).

!!Como superfluido, el helio II es un conductor térmico casi perfecto.

!! Tiene casi cero viscosidad, forma películas de tan solo unos pocos cientos de átomos de espesor que fluyen hacía arriba por la pared del recipiente que los contiene.

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Aplicaciones "! Helio: Inflar globos y zeppelins (baja

densidad, no combustible), criogenia y refrigerante de baja temperatura(bajo punto de ebullición); atmósfera inerte para cristales semiconductores como silicio, mezcla 4:1 con O2, atmósfera artificial para buzos.

"! Argón: cámara de atmósfera inerte (caja de guantes), cubierta protectora contra la oxidación de metales cuando se sueldan, refrigerante criogénico.

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Aplicaciones "! Radón : Producto de l deca imiento

radioactivo del uranio y torio. Es muy peligroso para la salud por la radiación ionizante que produce.

"! En general: diversas fuentes luminosas (luces de neón, lámparas fluorescentes, lámparas de xenón), y las de láser (He–Ne, iones de argón, iones de kriptón).

"! Funcionamiento: Una descarga eléctrica se pasa a través del gas que ioniza algunos átomos y promueve que tanto iones como átomos neutros pases a estado excitado que emite radiación electromagnética cuando vuelve a su estado energético más bajo.

Mapa del decaimiento del U y Ra

Luces de neón Farrah Cañavera Buelvas, Docente 11

Compuestos de los Elementos

"! Desde su descubrimiento se estudió la reactividad de forma esporádica sin resultados positivos.

"! Hasta 1960 solo se conocían especies diatómicas inestables: He2

+ y Ar2+ (solo detectadas espectroscópicamente).

"! En 1962, Neil Bartlett y Rudolf Hoppe en trabajos independientes reportaron reacciones con gases nobles.

"! Bartlett reportó la reacción entre Xe y PtF6 generando “XePtF6”.

"! Los compuestos de Kr se limitan a KrF2 y sus derivados. "! La información sobre la química del Rn es limitada. Farrah Cañavera Buelvas, Docente 12

Compuestos de Xe

Fluoruros "! La energía de ionización del Xe es similar a la del O2.

"! La reacción directa del xenón con el flúor produce compuestos con EO +2 (XeF2), +4 (XeF4) y +6 (XeF6).

lineal Cuadrado plana Octaedro distorsionado

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Propiedades de los XeFn "! Todos los fluoruros subliman al vacío. "! Todos se descomponen con facilidad en agua: XeF2 muy

lentamente, XeF4 y XeF6 rápidamente:

"! Los tres fluoruros son agentes oxidantes y fluorantes. Reactividad relativa: XeF6 > XeF4 > XeF2

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Reacciones de los XeFn "! Son similares a las de los compuestos interhalogenados

con números de oxidación altos. "! Dominan las reacciones de metátesis y redox.

Metátesis con Óxidos

Son agentes oxidantes poderosos

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Los XeFn reaccionan con ácidos de Lewis fuertes para formar cationes de xenón fluorados:

El XeF4 reacciona con la base de Lewis F– en solución de acetonitrilo, para producir XeF5

–:

La reacción de XeF5– con fuentes de F–

produce XeF7– o XeF8

2–

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Compuesto de Xenón con Oxígeno

!! Todos los óxidos son endoérgicos (!fGº > 0) y no pueden ser preparados por la interacción directa de lo elementos.

!! Óxidos y oxofluoruros se preparan por reacción de los fluoruros de Xe:

!! El XeO3 sólido forma cristales incoloros y es altamente explosivo:

M= K, Rb, Cs

(xenatos)

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XeO4 •! Es un gas fuertemente explosivo.

•! Se produce por la adición lenta de H2SO4 concentrado a Na4XeO6 o Ba2XeO6.

•! Es un agente oxidante potente

En solución básica acuosa el Xe(VI) del oxoanión HXeO4

– descompone lentamente y produce el ion Xe(VIII), XeO6

4–:

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Oxofluoruros Se conocen oxofluoruros para Xe(IV), Xe(VI) y Xe(VIII): XeOF2, XeOF4, XeO2F2, XeO2F4 y XeO3F2. Su estructura está de acuerdo con la teoría de TRPECV:

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Preparación:

La sal estable M[XeO3F] (M= K, Cs) se obtienen desde MF y XeO3, y contienen infinitas cadenas de aniones con iones F– en puente entre grupos XeO3. Complejos similares se obtienen desde CsCl o RbCl con XeO3 que contienen aniones [XeO3Cl2]2–:

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