Son elementos químicos que se encuentran en estado gaseoso a temperatura ambiente, ubicados en el grupo 8A de la tabla periódica, también llamados gases inertes, pues estos son poco reactivos por lo que no forman compuestos químicos fácilmente. Estos elementos se caracterizan a partir del hecho de que sus átomos tienen en su capa electrónica de número cuántico principal más alto de la configuración electrónica ns2np6.
Identificación científica y alcance
El primer indicio sobre el estudio de los gases nobles fue presentado en 1785 por Henry Cavendish, quien descubrió el hidrógeno, él estudiaba el comportamiento de algunos gases en el aire tal como el nitrógeno e hizo pasar descargas eléctricas a través del aire con el fin de formar óxido de nitrógeno y luego procedía a disolver estos óxidos en agua para formar ácido nítrico.
Cavendish observó que no todo el aire reaccionaba y entonces sugirió que el aire contenía un gas inerte que constituía no más del 1/120 partes del total. Un siglo después los investigadores Lord Rayleigh y William Ramsay aislaron este gas y lo llamaron argón, lo describieron como un gas incapaz de formar compuestos químicos con cualquier otro elemento; Ramsay colocó este gas en un grupo separado de la tabla periódica, ya que este se comportaba distinto al resto de los elementos y dedujo que deberían haber otros miembros de ese grupo.
Ramsay inició una búsqueda de otros gases inertes y en 1895 extrajo helio partiendo de un mineral de uranio, luego unos años más tarde destiló cuidadosamente argón líquido y extrajo tres nuevos gases inertes, llamados kriptón, neón y xenón y ya para 1900 se descubrió un elemento radiactivo llamado radón. La atmósfera es la única fuente de todos estos gases con excepción de helio, y contiene 0,000524% de He, 0,0018181% de Ne y 0,934% de Ar en volumen; la proporción de Kr es aproximadamente de 1 ppm y la de Xe de 0,05 ppm en volumen.
Como se puede observar el argón es el gas más abundante en la atmósfera con respecto al resto de los gases nobles, esto se debe a que la mayor parte de los gases nobles a través del tiempo se han escapado de la atmósfera desde que se formó la tierra, mientras que el Ar se forma constantemente por la descomposición radiactiva del potasio-40, el cual es un isótopo radiactivo que es relativamente abundante en la naturaleza.
Compuestos y ejemplos de aplicación
El primer compuesto de un gas noble fue reportado en 1962, el cual le restó importancia a la creencia de que los gases nobles son inertes. Para esta fecha, se obtuvo por primera vez compuestos de xenón que incluyen la combinación con flúor, el elemento que se esperaría que fuera el más reactivo y, por lo tanto, pudiera atraer más fácilmente a otro átomo.
A partir de allí se han preparado diversos compuestos de xenón con flúor o con oxígeno tales como: XeF4, XeF2, XeF6, XeOF4, XeO3, XeO2F2 entre otros. Los fluoruros se obtienen por la reacción directa de los elementos variando las condiciones de reacción y los compuestos que contienen oxígeno se forman cuando los fluoruros reaccionan con agua, como se muestra en la siguiente reacción:
XeF6(S) + H2O(l) ⟶ XeO3(ac) + 6HF(ac)
Otro compuesto que se forma con menos facilidad y bajo condiciones extremas de temperatura es el compuesto binario de criptón KrF.
Por otro lado, los átomos que pertenecen a los gases nobles poseen el número máximo de electrones permitido en la capa de valencia de un átomo, dos en el helio 1s2 y ocho en el resto de los átomos de gases nobles ns2np6, esta configuración es muy estable y, por lo tanto, difícil de modificar, por lo que le proporciona un alto grado de inercia química. Por esta razón, los metales del bloque s junto con el Al del grupo 3A, tienden a perder los electrones necesarios para adquirir la configuración electrónica de los gases nobles y, por otra parte, los no metales tienden a ganar los electrones necesarios para alcanzar estas mismas configuraciones.
En relación a las aplicaciones de estos gases, se puede decir que los más ligeros son de suma importancia comercial, debido a su inercia química, como por ejemplo, la utilización de la mezcla de argón-nitrógeno en los bombillos eléctricos la cual le genera mayor duración, el neón en los tubos de vidrio o plásticos produce una luz roja característica utilizada en avisos, el kriptón y xenón es utilizado en láseres y en lámparas de flash en fotografía, entre otros.
Referencias bibliográficas
1. Brown T.L; LeMay H.E; Bursten B.E; Burdge J.R. Química General, 12va Edición. Editorial Pearson, (2014).2. Chang, Raymond Química, 6ª Edición. Editorial McGraw-Hill, (1999).
3. Petrucci, R.H; Herring, F. G; Madura, J.D; Bissonnette, C. Química General, 8a Edición. Editorial Pearson, (2003).
Autora
Escrito por Mahiceth Quintero Valero para la Edición #108 de Enciclopedia Asigna, en 02/2022. Mahiceth es Doctora en Química Aplicada