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GASES NOBLES
De gases va la cosa
Radón, un peligroso y desconocido contaminante
El gas radón es un contaminante presente en las viviendas que causa
más de 2.000 muertes anuales en España
Por ALEX FERNÁNDEZ MUERZA
18 de junio de 2014
Más de 2.000 españoles mueren al año por contaminación de radón, un
gas indetectable para los sentidos humanos presente en las viviendas.
Tras el tabaco, es la causa más importante de cáncer de pulmón en
todo el mundo. Así lo señalan diversos estudios y expertos, que alertan
de este problema ambiental y sanitario, que puede combatirse con
sencillas y económicas medidas. Este artículo explica qué es el radón y
cómo nos afecta, su situación en España y cómo combatir esta
contaminación.
Qué es el radón y cómo nos afecta
El gas radón es, tras el tabaco, la causa más importante de cáncer de
pulmón y la primera en personas no fumadoras. Así lo asegura María
Torres, miembro de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía
Torácica (SEPAR), que encabeza un estudio reciente sobre la
exposición a esta contaminación en domicilios y su relación con el
tabaquismo pasivo.
El gas radón es, tras el tabaco, la causa más importante de cáncer de
pulmón
El trabajo también indica que la sinergia entre el radón residencial y el
humo del tabaco aumenta el riesgo de cáncer de pulmón en personas
no fumadoras. El efecto de fumar y de vivir en una casa con alto
contenido de radón es mayor que la suma de los efectos por separado,
multiplicándose por 46, señala Xoan Miguel Barros Dios, responsable
del Grupo de Investigación sobre el radón en Galicia de la Universidad
de Santiago de Compostela (USC).
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
El gas se descubría en 1900, y en la década de los cuarenta ya había
estudios que lo citaban como posible cancerígeno. La confirmación la
establecía en 1988 la Agencia Internacional para la Investigación
contra el Cáncer. La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima
que hasta un 14% de los cánceres de pulmón se ocasionan por la
exposición a este gas en el interior de los edificios.
El radón es un gas que no puede percibirse por los sentidos humanos y
sus partículas radiactivas se adhieren al tejido pulmonar al respirarlo.
Se origina al desintegrarse el radio y el uranio, presentes en los suelos y
en los materiales de construcción, y es la mayor fuente de radiactividad
natural, según el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN), la institución
designada para regular en España los niveles de dicho gas en el
entorno laboral y las recomendaciones sobre los niveles en viviendas.
El granito es uno de los materiales que más radón puede emitir, en
especial si está muy envejecido, agrietado y deshecho.
Dicho contaminante se acumula en los domicilios a partir de su
exhalación desde el subsuelo, y si no se hace nada para evitarlo,
persiste durante toda la existencia de la casa. No obstante, su
concentración media tiene leves altibajos (más en invierno que en
verano). Los sótanos y las plantas bajas, por su proximidad al suelo y
por ser el radón más denso que el aire, presentan las concentraciones
más elevadas. A partir de la segunda planta la concentración del gas se
reduce a la mitad.
El radón en España
La Sociedad Española de Oncología Médica (SEOM) estima que en
nuestro país podrían producirse más de 2.000 muertes donde
interviene el gas radón. Para llegar a esta cifra, tuvieron en cuenta los
datos de muertes anuales por cáncer para 2012 y los estudios europeos
que consideran al radón como la causa del 2% de las muertes por
cáncer.
El CSN ha elaborado un mapa que divide a España en tres categorías
según el riesgo bajo, medio o alto de exposición al radón en las
viviendas. Galicia, Extremadura, Toledo, Madrid, partes de Castilla y
León y Andalucía, determinadas zonas de Aragón y Cataluña sufren el
riesgo más elevado. El CSN considera áreas de riesgo bajo si el 10% de
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GASES NOBLES
sus viviendas tienen menos de 100 becquerelios por metro cúbico
(Bq/m3), la medida para cuantificar la presencia de este gas en el
ambiente. Con valores entre 100 y 200 bq/m3 se estima riesgo medio, y
si superan los 200 Bq/m3, riesgo alto.
El año pasado, un estudio publicado en la revista científica Journal of
Radiological Protection mostraba que un porcentaje significativo de
los edificios de casi toda Galicia, el oeste de Asturias, la parte más
occidental de Castilla y León, Extremadura y zonas noroccidentales de
Andalucía presenta niveles superiores a 300 Bq/m3.
Cómo combatir la contaminación de radón
Los expertos señalan varias medidas necesarias para reducir el radón
en las viviendas y sus consecuencias negativas:
Ventilar la casa dos horas al día. Es la medida más sencilla, aunque solo
reduce en un 20% su presencia, por lo que en hogares muy
contaminados no resuelve el problema.
No fumar en el interior de los domicilios para evitar las negativas
sinergias entre ambos contaminantes.
Utilizar detectores específicos para conocer la concentración del gas en
las casas.
Tener en cuenta el radón en las normas de calidad y construcción de
edificios. EE.UU. incluye técnicas de reducción de dicho gas y
certificados oficiales que demuestran que no se sobrepasa los 148
Bq/m3, límite señalado por la Agencia de Protección Ambiental (EPA).
En Europa se recomienda no superar los 400 Bq/m3 en viviendas ya
levantadas y los 200 Bq/m3 en las nuevas. Construir con materiales
que aíslen el terreno y los cimientos, cerrar fisuras y grietas, realizar
aberturas de aireación en sótanos o entresuelos o colocar sistemas de
extracción o barrera son algunas de las sencillas y económicas medidas
aconsejadas.
Apoyar más investigaciones. Trabajos como el de la SEPAR sirven
para mejorar cómo abordar la enfermedad y establecer protocolos de
prevención en las zonas de riesgo.
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GASES NOBLES
Contenido Temático
1.- Gases Nobles (pág. 4)
2.- Localización en el Sistema Periódico (pág. 9)
3.- Importancia de la Estructura de Gas Noble (pág. 13)
4.- Repaso de Enlace Iónico y Covalente (pág. 14)
5.- Propiedades de las Gases Nobles (pág. 28)
6.- Impacto Medio - Ambiental (pág. 30)
7.- Gases Nobles y Salud (pág. 31)
8.- Estudio individual de los Gases Nobles (pág. 32)
8.1.- Helio (pág. 32)
8.2.- Neón (pág. 38)
8.3.- Argón (pág. 42)
8.4.- Kriptón (pág. 47)
8.5.- Xenón (pág. 53)
8.6.- Radón (pág. 61)
1.- Gases Nobles
En el grupo 18 u VIII - A del Sistema Periódico de los Elementos
Químicos existen seis elementos químicos cuyos nombres, símbolos,
descubridores y año de descubrimiento detallamos en la siguiente
tabla:
ELEMENTO
Helio
Neón
Argón
Kriptón
Xenón
Radón
SÍMBOLO
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
Antonio Zaragoza López
DESCUBRIDOR
AÑO
Pierre Janssen y Norman Lockyer 1868
William Ramsay y Morris Travers 1898
Rayleigh y Sir William Ramsay 1892
Ramsay y Travers
1898
Ramsay y Travers
1898
Friedrich Ernst y Dorn
1898
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GASES NOBLES
A estos elementos se les conoce como "Gases Nobles" o "Gases
Inertes".
Gases: Porque es su estado y se caracterizan por ser incoloros,
inodoros e insípidos.
Nobles: Por su analogía (Poca reactividad química) con los metales
nobles como el oro y platino.
Inertes: Por ser químicamente INERTES (gran inercia a la reacción
química).
Los datos atómicos relacionados con la actividad química son:
ELEMENTO
Helio
Neón
Argón
Kriptón
Xenón
Radón
1ª E. DE IONIZACIÓN
2372,5 Kj/mol
2080,7 Kj/mol
1520,6 Kj/mol
1350 Kj/mol
1170,4 Kj/mol
1037 Kj/mol
ELECTRNEGATIVIDAD
No conocida
2,8 (Escala Pauling)
No conocida
3 (Escala Pauling)
2,6 ( "
"
)
No conocida
Observamos que sus Energías de Ionización (Energía necesaria
para arrancar el electrón más externo de la corteza electrónica del
átomo en estado gas) son muy elevadas por lo que la obtención de
cationes de estos gases es bastante improbable.
Para aquellos que presentan valores de Electronegatividad
(Capacidad para captar electrones) se podría pensar en la formación
de aniones. Esta posibilidad desaparece sabiendo que presentan una
Afinidad Electrónica (Energía que se libera cuando un átomo capta
un electrón) negativa (Se explicará más adelante).
Por todo lo dicho podemos afirmar que estos elementos NO
PRESENTAN VALENCIAS IÓNICAS (Las cargas positivas de los
cationes o las cargas negativas de los aniones).
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GASES NOBLES
En lo referente a las VALENCIAS COVALENTES (nº de electrones
desapareados existentes en la capa de valencia de la configuración
electrónica). Tendremos que determinar estas capas de valencia:
Helio → 1s2 →
No presenta electrones desapareados →
Valencia covalente: 0
2
El resto del grupo presenta una capa de valencia → ns np
ns2
npx npy npz
6
No presentan huecos en los orbitales atómicos para poder albergar los
electrones que pudieran aceptar. Luego en su capa de valencia no
presentan electrones desapareados que son los que determinan las
valencias covalentes.
No presentan electrones desapareados → Valencia Covalente: 0
Al no presentar valencias podríamos afirmar que son
QUIMICAMENTE INACTIVOS.
Según lo visto la gran estabilidad de estos elementos la determina su
capa de valencia:
ns2
npx
npy
npz
Como ejemplo de su gran inercia química lo tenemos en el hecho de
que sus moléculas SON MONOATÓMICAS al contrario de lo que le
ocurre a otros elementos muy cercanos a ellos en el Sistema Periódico
cuyas moléculas son DIATÓMICAS (N2, O2, F2,Cl2,Br2).
Posibilidad de reacción química
Tras el descubrimiento de estos gases comenzó el estudio de los mismos
y hoy día el concepto QUÍMICAMENTE INERTE no es tan estricto
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GASES NOBLES
puesto que se han encontrado compuestos químicos e iones de estos
elementos, NO MUCHOS, pero se han encontrado.
En 1962 Neil Barlet encontro en sus investigaciones un compuesto del
Xenón al cual le dio una estructura iónica Xe+PtF-6. Mas tarde y a
partir de las investigaciones de Barlet aparecieron más compuestos
fluorados del Xenón (se estudiarán más adelante).
El Flúor es tan reactivo que es capaz de “robar” electrones a los gases
nobles y reaccionar con ellos.
La existencia de compuestos del Xenón así como la electronegatividad
del Flúor no elimina la validez de la estabilidad de los Gases Nobles
para explicarnos la existencia del Enlace Iónico y Enlace
Covalente. De esta forma se formarán las estructuras cristalinas de
los compuestos iónicos y las moléculas de los compuestos covalentes. De
las moléculas podemos pasar a los compuestos químicos y de los
compuestos químicos a la MATERIA.
La posibilidad de formación de enlace químico, en los Gases nobles,
la tenemos en la promoción de electrones a subniveles energéticos
de la misma capa.
Esta posibilidad aparece en el periodo n = 3 con el elemento químico
Argón:
Pertenece a n = 3 y tiene de número atómico Z = 18.
En su corteza electrónica existen tres niveles energéticos o capas y en
cada una de las cuales existen los siguientes electrones:
Nº Electrones por capa = 2 n2
n = Nº de capa
Para n = 1 = 2 . 12 = 2 e- → ocupando orbitales atómicos "s"
Para n = 2 = 2 . 22 = 8 e- → ocupando 2 e- para "s" y 6 e- para "p"
Para n = 3 = 2 . 32 = 18 e- → ocupando 2 e- "s", 6 e- "p" y 18 e- "d"
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No podemos incorporar 18 electrones en n = 3 puesto que no los
tenemos. Según Z solo podrían entrar 8 e- . En el nivel energético
n = 3 existen orbitales atómicos: 1 "s", 3 "p" y 5 "d" totalmente
desocupados:
3 d1
3 d2 3 d3
3 d4 3 d5
1 s2 2s22p6 3s23p6
Se puede producir una promoción de electrones, mediante la energía
correspondiente, a los orbitales "d ":
3 d1
3 d2 3 d3
3 d4 3 d5
1 s2 2s22p6 3s23p6
nos queda una configuración electrónica de la capa de valencia:
3px
3py
3pz
3d1
3d2
3d3
3d4
3d5
1s2 2s22p6 3s2
Aparecen dos electrones desapareados que se pueden utilizar para
unirse a otros átomos mediante compartición electrónica..
Esta posibilidad de reacción química no nos hace olvidar que estos
elementos son muy estables y que la gran inercia a la reacción
química reside en su capa de valencia de la corteza electrónica del
átomo:
ns2np6
ns2
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npx2 npy2
npz2
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GASES NOBLES
2.- Localización en el Sistema Periódico
Determinaremos la posición de estos elementos químicos en el Sistema
Periódico mediante la Configuración Electrónica de cada uno de
ellos. Para determinar la configuración electrónica necesitamos
conocer sus números atómicos (Z) y aplicar el diagrama de
Moeller.
1s2
2s2 2p6
3s2 3p6 3d10
4s2 4p6 4d10 4f14
5s2 5p6 5d10 5f14
6s2 6p6 6d10 6f14
7s2 7p6 6 d10
→ Orden de llenado de los Orbitales atómicos
→ Completar nivel energético y pasar al siguiente en orden superior
Dejemos descansar de momento al Helio.
Neón
2
6
ZNe = 10 → 1s2 2s 2p → Periodo: n = 2 ; Grupo: 18 ( VIII - A )
El periodo lo determina el COEFICIENTE NUMÉRICO de la capa de
valencia. El grupo viene determinado por la suma de los exponentes
de los orbitales atómicos (nº de electrones). Este nº de electrones
coincide con el nº de grupo del S.P. al cual pertenece el elemento
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GASES NOBLES
(VIII - A). Para utilizar este dato debemos distribuir los elementos en
S.P. en grupos A y grupos B.
Es interesante representar la capa de valencia con sus orbitales
atómicos:
2s2
2px2
2py2 2pz2
Características de la Capa de Valencia:
a) No existen orbitales atómicos desocupados
b) No existen electrones desapareados
c) El nº total de electrones es de OCHO
Argón
ZAr = 18 → 1s2 2s22p6 3s23p6 → Periodo: n = 3 ; Grupo: 18 ( VIII - A)
Su capa de valencia:
3s2
3px2
3py2 3pz2
Características de la capa de valencia:
Las mismas que las del gas Neón.
Kriptón
2
10
ZKr = 36 → 1s2 2s22p6 3s23p6 4s 3d 4p
Llevemos el orbital 3d
10
6
a la que es realmente su capa:
1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6
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GASES NOBLES
→ 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6 → Periodo: n = 4 ; Grupo: 18 (VIII-A)
Su capa de valencia:
4s2
4px2
4py2 4pz2
Características de la Capa de Valencia:
Las mismas que las del Ne y Ar.
Xenón
ZXe = 54 → 1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6 5s24d105p6
2
6
→ 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64d10 5s 5p → Periodo: n = 5
Grupo: 18 (VIII - A)
Capa de Valencia:
5s2
5px2
5py2 5pz2
Características de la Capa de Valencia:
Las mismas que las de Ne, Ar y Kr.
Radón
ZRn = 86 → 1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6 5s24d105p6 6s24f145d106p6
2
6
→ 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64d104f14 5s25p65d10 6s 6p →
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Periodo: n = 6 ; Grupo: 18 ( VIII - A)
Capa de Valencia:
6s2
6px2
6py2 6pz2
Características de la Capa de Valencia:
Las mismas que la de Ne, Ar, Kr y Xe.
En el caso del Helio:
ZHe = 2→ 1s2 → Correspondería al Periodo n = 1 y al Grupo: 2 ( II - A)
El Helio es muy estable químicamente por lo que se le ha
incorporado al grupo 18 (VIII - A).
Su capa de valencia:
1s2
Todo lo dicho hasta el momento queda resumido en:
a) Muy ELEVADA ENERGÍA DE IONIZACIÓN ( Energía necesaria
para arrancar el electrón más externo del átomo en estado gas). Estos
valores no se los proporciona su entorno natural por lo que la
formación de cationes (Xn+) es inexistente. La Energía de Ionización
disminuye a medida que descendemos en el grupo y en caso del Xenón y
del Radón podría ser posible la formación de cationes pero hasta el
momento no se han encontrado.
b) El valor de la AFINIDAD ELECTRÓNICA (Energía que se
desprende al captar un electrón) es NEGATIVO. Esto supondría que el
átomo tomaría un electrón para conseguir estabilidad y al mismo
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GASES NOBLES
tiempo tomaría energía que disminuiría la estabilidad. Existe pues una
contradicción y para entendernos mejor asumiremos que la Afinidad
del grupo es NULA. Los Gases Nobles NO FORMAN ANIONES (X-n).
c) Los orbitales de la capa de valencia NO POSEEN ELECTRONES
DESAPAREADOS, no existen huecos para poder ser ocupados por
electrones procedentes de otros átomos y constituir un enlace químico
por compartición electrónica.
d) A partir del Argón (n=3), en la capa de valencia existen orbitales
atómicos "d " totalmente desocupados. Si podemos promocionar un
electrón "p" a uno de estos orbitales "d " se podría producir un enlace
covalente con otro átomo por compartición electrónica. Necesitamos
pues una energía de promoción. Esta energía disminuirá a medida que
descendemos en el Grupo. La posibilidad de enlace se establece en los
elementos más pesados del grupo.
3.- Importancia de la Estructura de Gas Noble
Es la capa de valencia de los gases nobles la que proporciona esta
gran estabilidad. En la capa de valencia existen OCHO
ELECTRONES (Octete u Octeto). Los átomos de los Elementos
Químicos restantes no se encuentran libres, forman compuestos
químicos, pero para lograr esta formación el átomo debe ser estable.
Los investigadores pensaron que los átomos se harían estables
consiguiendo la estructura de la capa de valencia de los gases
nobles. Por lo tanto los átomos deben conseguir OCHO
ELECTRONES en su capa de valencia. Este número de electrones en la
capa de valencia es la base para que el resto de los átomos de los
elementos químicos del Sistema Periódico ( no contamos los metales
nobles como el oro, la plata, el platino ) alcancen su ESTABILIDAD:
a) Los átomos tomarán o cederán electrones para conseguir sus
OCHO ELECTRONES. Se forman entonces unas especies químicas
llamadas IONES (Aniones y Cationes) que tienen la capacidad de
unirse, mediante fuerzas electrostáticas, a otros iones de carga
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GASES NOBLES
eléctrica distinta opuesta y formar compuestos químicos. Se
constituye de esta forma un enlace químico conocido como Enlace
Iónico.
b) Los átomos podrán COMPARTIR ELECTRONES para conseguir su
octete y tras esta compartición aparecerán las moléculas y de estas los
compuestos químicos. El tipo de enlace que se constituye mediante esta
compartición electrónica se conoce como Enlace Covalente.
4.- Recordemos algunos tipos de Enlace Químico
Los átomos de los elementos químicos no se encuentran libres en la
Naturaleza, se encuentran unidos a otros átomos. El tipo de unión la
establece la "Regla del Octete". Estas uniones se conocen como
ENLACES QUÍMICOS que los investigadores han establecido en
función de la forma de obtener la Estructura de Gas Noble por parte de
los átomos.
a) Enlace Iónico
Formación del cloruro sódico, NaCl:
DATOS: ZNa = 11 ; ZCl = 17
Para el estudio de este enlace (Iónico), así como para el resto,
partiremos de un punto común. La determinación de la
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA de cada uno de los átomos que
forman el compuesto químico. Partiendo además de la base de que
todos los átomos para estabilizarse buscan tener en la capa de valencia
( capa de unión entre átomos) 8 e-.
Átomo de Na: ZNa = 11  1s2 2s22p6 3s1 ( capa de VALENCIA)
Todos los átomos tienden a tener en su capa de VALENCIA 8 e-. El Na
tiene 1 e-. Tiene dos caminos para conseguir los 8 e-:
a) Ceder 1 e- y quedarse con los 8 e- de penúltima capa.
b) Tomar 7 e- y completar los 8 e-
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GASES NOBLES
Energéticamente es más factible la primera posibilidad. El sodio
perderá su electrón y se convertirá en un Catión:
Na – 1 e-  Na+ (1)
Átomo de cloro: Cl = 17  1s2 2s22p6 3s23p5 (capa de VALENCIA)
El átomo de cloro, al igual que el del sodio, tiene dos caminos para
conseguir los 8 e-:
a) Tiene 7 e-, tomando 1 e- completaría su OCTETE ( 8
ELECTRONES).
b) Perder los 7 e- y quedarse con los 8 e- de la penúltima capa.
Energéticamente es más factible el primer mecanismo. El átomo de Cl
toma 1 e- y se convierte en un Anión:
Cl + 1 e-  Cl- (2)
Si unimos las dos reacciones de ionización (1) y (2):
Na - 1 e-  Na+
En un mismo medio nos encontramos con cargas
Cl + 1 e-  Cl-
eléctricas de distinto signo, se atraen y forman
el Cloruro sódico, NaCl.
Expliquemos las dos reacciones de ionización anteriores:
El átomo de Na cede 1 e- que es precisamente el que gana el átomo de
Cl. El número de electrones GANADOS ES IGUAL AL NÚMERO DE
ELECTRONES CEDIDOS (balance electrónico).
En nuestro caso, el balance electrónico ya se ha establecido. Sumemos
miembro a miembro las reacciones (1) y (2):
Na - 1 e-  Na+
Cl + 1 e-  Cl-----------------------------Na + Cl  Na+ + Cl- (Reacción Global)
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GASES NOBLES
El miembro de la izquierda nos determina la PROPORCIÓN en la que
se unen los átomos de sodio y cloro:
1 átomo de Na/ 1 átomo de Cl  Fórmula NaCl
El miembro de la derecha nos indica que el sistema (compuesto
químico) se encuentra neutralizado (no hay exceso de cargas eléctricas),
el compuesto químico, en conjunto, es eléctricamente neutro.
Otro ejemplo:: Unión de átomos de oxígeno con átomos de potasio
DATOS: ZK = 19 ; ZO = 8
Átomo de K: ZK = 19  1s2 2s22p6 3s2 2p6 4s1
El átomo de Potasio busca el OCTETO, para ello cederá el electrón de
la última capa y se quedará con los 8 e- de la penúltima capa:
K - 1 e-  K+ (catión) (1)
El átomo de O = ZO = 8  1s2 2s22p4
El átomo de Oxígeno buscará sus 8 e- tomando dos:
O + 2 e-  O= (anión) (2)
Unimos las dos reacciones de ionización:
Tenemos en un mismo medio cargas de distinto
K - 1 e-  K+
signo por lo que se atraen formando el compuesto
O + 2 e-  O=
químico.
Recordar el balance electrónico ( nº electrones cedidos = nº electrones
ganados). Para conseguir la neutralidad multiplicaremos la primera
reacción por 2:
2 K - 2 e-  2 K+
O + 2 e-  O=
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2 K + O  2 K+ + O= (Reacción iónica global)
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GASES NOBLES
El miembro de la izquierda nos determina la proporción de unión entre
átomos:
2 átomos de K / 1 átomo de O
Fórmula: K2O
El miembro de la derecha nos demuestra que el sistema, en conjunto, es
neutro ( el compuesto químico).
b) Enlace Covalente
Supongamos que queremos determinar el tipo de enlace y fórmula de la
molécula del gas cloro, Cl2.
DATO: ZCl = 17
Procederemos de la misma forma que en el caso del Enlace Iónico.
La molécula de gas cloro está constituida por dos átomos de cloro:Cl2
1º Átomo de Cl: ZCl = 17  1s2 2s22p6 3s23p5
En su capa de Valencia POSEE 7 e- . Le será más fácil,
energéticamente, tomar un electrón para tener 8 e- que no ceder los 7 ede la última capa y quedarse con los 8 e- de la penúltima capa:
Cl + 1 e-  Cl- (Anión) (1)
2º Átomo de Cl: ZCl = 17  1s2 2s22p6 3s23p5
Hará exactamente lo mismo que el primer átomo de cloro:
Cl + 1 e-  Cl- (Anión) (2)
Unamos las reacciones de Ionización (1) y (2):
Cl + 1 e-  Cl--
Obtenemos dos iones de la misma carga eléctrica
Cl + 1 e-  Cl--
y sabemos que cargas eléctrica del mismo signo
se repelen. No hay unión entre átomos y por lo
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GASES NOBLES
tanto no existirá ENLACE IÓNICO.
De alguna forma se tienen que unir los dos átomos de cloro puesto que
el gas cloro (Cl2) existe y es estable. Nos adentramos en otro tipo de
enlace químico llamado ENLACE COVALENTE.
Lewis pensó que si los átomos no se podían unir por Enlace Iónico
puesto que no había una transferencia de electrones, podía existir una
COMPARTICIÓN DE ELECTRONES. Constituye la teoría del
OCTETE DE LEWIS. Veamos como ejemplo la unión entre átomos
existente en la molécula del gas cloro, Cl2:
Aplicaremos la teoría de la COMPARTICIÓN de electrones de Lewis.
En los siguientes esquemas representamos la última capa de cada
átomo de Cloro y desarrollamos el modelo de Lewis:
= Electrón
= Electrón
Cl
Cl
El átomo de la izquierda introduce en la última capa del átomo de la
derecha un electrón para compartir con él:
Cl
Cl
De esta forma el átomo de la derecha ya tiene sus 8 e-. A continuación
el átomo de la derecha, agradecido, introduce en la última capa del
átomo de la izquierda un electrón para compartir con él:
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GASES NOBLES
Cl
Cl
De esta forma y mediante compartición, los átomos de cloro tienen sus 8
e-. Los dos electrones compartidos pertenecerán, UNIDOS, a las dos
últimas capas y de esta forman se podrán unir los átomos de cloro.
Cl
Cl
Cl
Cl
Si contamos los electrones los dos átomos tienen sus 8 electrones.
Podemos esquematizar más la compartición electrónica:
Cl
Cl
 Fórmula de la molécula
Cl2
Cada segmento representa UN PAR DE ELECTRONES. El segmento
negro, que une los dos átomos de cloro se llama PAR DE
ELECTRONES ENLAZANTE. Los segmentos rojos y verde son PARES
DE ELECTRONES NO ENLAZANTE, es decir, NO INTERVIENEN
EN LA UNIÓN DE LOS DOS ÁTOMOS DE CLORO.
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GASES NOBLES
La molécula de gas cloro también la podemos representar de la forma:
Cl
Cl
Observamos que en la elipse, que sería el ORBITAL DE ENLACE, se
encuentran los dos electrones compartidos. Este Orbital de Enlace
pertenece a los dos átomos de Cloro.
Encontramos moléculas en donde se produce la compartición de DOS
PARES DE ELECTRONES. Este es el caso de la molécula del gas
oxígeno, O2. Veamos cómo se producen:
La molécula, O2, como podemos ver, consta de dos átomos de Oxígeno.
ZO = 8
1º Átomo de Oxígeno: ZO = 8  1s2 2s22p4
En su última capa existen 6 e-, le falta dos por tener los 8 e-. Tenderá a
tomarlos:
O + 2 e-  O= (anión) (1)
2º Átomo de Oxígeno: ZO = 8  1s2 2s22p4
Estamos en las mismas condiciones que el 1º átomo de Oxígeno y hará
exactamente los mismo:
O + 2 e-  O= (Anión) (2)
Si unimos las dos reacciones de ionización:
O + 2 e-  O=
Se forman dos aniones y por lo tanto se
O + 2 e-  O=
repelen. No se pueden unir por Enlace
Iónico.
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
Se producirá ENLACE COVALENTE, mediante la compartición de dos
pares de electrones.
O
O
O
O
O
O
 Molécula de O2
Cada segmento representa un par de electrones. Los de color verde son
los PARES ENLAZANTES correspondientes a la doble compartición y
mantienen unidos los dos átomos de Oxígeno. Los rojos son los pares de
electrones NO ENLAZANTES.
Vamos a complicar un poco el enlace Covalente con el estudio de la
molécula del Tricloruro de fósforo, PCl3.
DATOS: ZP = 15 ; ZCl = 17
Átomo de Fósforo: ZP = 15  1s2 2s22p6 3s23p3 ;
5 e- en capa de
VALENCIA
El átomo de fósforo tomará tres electrones para conseguir su OCTETE.
La reacción de ionización es:
P + 3 e-  P-3 (Anión) (1)
El átomo de Cloro tiene 7 e- en su última capa y tenderá a tomar 1 epara conseguir su OCTETE. La reacción de ionización es:
Antonio Zaragoza López
Página 21
GASES NOBLES
Cl + 1 e-  Cl- (Anión) (2)
Si unimos las dos reacciones de ionización:
P + 3 e-  P-3
Obtenemos dos iones de la misma carga eléctrica.
Cl + 1 e-  Cl-
No pueden unirse por enlace Iónico. Tendrán que
unirse mediante enlace COVALENTE.
Cl
P
Con esta compartición el átomo de Cloro tiene sus 8 e- pero el átomo de
fósforo sólo tiene 6 e- . No podemos realizar otra compartición entre
estos dos átomos puesto que el Fósforo tendría 7 e- (para el fósforo es
bueno) pero el Cloro tendría 9 e-, que NO PUEDE SER PORQUE NOS
PASAMOS DE 8 e-. Lo que haremos es introducir en la estructura un
átomo de Cloro más:
Cl
P
Cl
El nuevo átomo de Cloro tiene sus 8 e-, pero el átomo de Fósforo tiene 7
e-, le falta uno para completar su OCTETE. No se puede hacer una
Antonio Zaragoza López
Página 22
GASES NOBLES
doble compartición porque el Cloro pasaría a tener 9 e- que sabéis que
NO PUEDE SER. La solución está en añadir un nuevo átomo de Cloro,
quedando la estructura de la forma:
Cl
P
Cl
Cl
El Nuevo átomo de Cloro tiene 8 e- y con esta tercera compartición, el
átomo de Fósforo consigue sus 8 e-. Podemos hacer un esquema de la
molécula donde se determinen los enlaces covalentes y los OCTETOS
de los cuatro átomos ( tres de Cloro y uno de Fósforo):
Cl
P
Cl
 Fórmula: PCl3
Cl
Los segmentos rojos representan los pares de electrones compartidos,
es decir, LOS PARES DE ELECTRONES ENLAZANTES. Los
segmentos rojos intensocorresponden a los PARES DE ELECTRONES
NO ENLAZANTES del átomo de Cloro y el segmento verde el PAR NO
ENLAZANTE ( par SOLITARIO) del átomo de Fósforo.
Antonio Zaragoza López
Página 23
GASES NOBLES
Heitler y London (creadores de la teoría de Enlace Valencia) admitían
la COMPARTICIÓN de electrones SIEMPRE Y CUANDO SE DIERAN
LAS CONDICIONES DE COMPARTICIÓN, es decir, QUE
EXISTIERAN ORBITALES ATÓMICOS SEMIOCUPADOS EN
DONDE PUDIERAN ENTRAR LOS ELECTRONES A COMPARTIR O
TOTALMENTE DESOCUPADOS (Caso del enlace Covalente
Coordinado).
Veamos la formación de la molécula de Flúor mediante el método
ENLACE VALENCIA:
La molécula de Flúor está compuesta por dos átomos de Flúor, F2.
ZF = 9  1s2 2s22p5 Capa de Valencia
2s
2px
2py
2pz
2pz
2py
2px
2s
F
F
F
F
Pares de electrones
no enlazantes
ORBITAL
DE
Pares de electrones
no enlazantes
ENLACE
F
F
Electrones compartidos
F2
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
En el caso de la molécula del Oxígeno, O2:
ZO = 8  1s2 2s22p4 Capa de Valencia
2s
2px
2py
2pz
2pz 2py
2px
2s
O
O
O
O
Pares de e- no ORBITAL MOLECULAR Pares de eenlazantes
DE
ENLACE
DE
no enlazantes
ENLACE
1ºPar electrones compartidos
O
O
2ºPar electrones compartidos
Molécula de gas xígeno:
O2
Molécula de F3N:
ZF = 9  1s2 2s22p5
ZN = 7  1s2 2s22p3
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
2px
2py
2pz
F
2px
2px
2py
2pz
2s
2py
F
N
2pz
2px
2py
2pz
F
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
2s
2px 2py
2s
2px 2py
F
1s
F
N
2s
2px
2py
F
F
F
N
 F 3N
F
Antonio Zaragoza López
Página 27
GASES NOBLES
5.- Propiedades de los Gases Nobles
a) Son elementos gaseosos incoloros, inodoros e insípidos.
b) Abundancia.- El Helio en la Tierra es relativamente poco abundante
siendo tan sólo el tercero de los gases nobles en cuanto a cantidad en la
atmósfera terrestre. Sin embargo en el Universo el Helio es uno de los
elementos más abundantes, siendo superado sólo por el hidrógeno.
Otros gases nobles como el Xenón, se encuentran en bajas cantidades en
la atmósfera terrestre, en cambio gases como el Radón, por causa de su
poco "Periodo de vida Media", es escaso en el planeta.
La abundancia en la atmosfera terrestre es:
GAS
Helio
Neón
Argón
Kriptón
Xenón
Radón
% EN VOLUMEN
0,0005 %
0,0015 %
0,94 %
0,00011 %
0,000009 %
0%
c) Estabilidad.- Estos gases presentan gran estabilidad química, lo cual
se debe a que están eléctricamente completos y por lo mismo no pueden
intercambiar electrones; su estructura atómica cuenta con 8 electrones
en sus capas orbitales externas, lo que no permite la entrada de más
electrones, por lo que no existen reacciones químicas con otros
elementos. Siendo esta cualidad de no reaccionar químicamente, la
razón por la que se les denomina como Gases Inertes o nobles.
A pesar de la gran inercia a la reactividad química si pueden presentar
algunas reacciones químicas lo que permite la existencia de unos pocos
compuestos químicos.
El grado de inercia depende de la fuerza con que el núcleo, cargado
positivamente y ubicado en el centro del átomo, mantiene a los
Antonio Zaragoza López
Página 28
GASES NOBLES
electrones en sus niveles de energía correspondientes. Cuantas más
capas electrónicas haya entre la exterior y el centro, más débil va a ser
la atracción del núcleo central. Lo que permitiría una cierta reactividad
a medida que aumenta el número atómico del gas noble (aumenta el
radio del átomo).
d) A partir del Periodo n = 3 en la capa de valencia pueden existir
orbitales atómicos "d " totalmente desocupados. El Argón en su capa
de valencia presenta CINCO orbitales "d" totalmente desocupados. si
podemos promocionar electrones "p" a estos orbitales "d " existe la
posibilidad de la producción de reacción química por compartición de
pares de electrones. Según el valor de las energías de promoción, así
será la posibilidad de la formación de estos compuestos de los gases
nobles. Al aumentar el número atómico disminuye la energía de
promoción y mayor posibilidad de compuestos de compartición de
electrones.
Las posibles reacciones químicas de los Gases Nobles las estudiaremos
al realizar un estudio pormenorizado de cada uno de ellos.
d) Poseen puntos de fusión y ebullición extremadamente bajos.- Son
elementos que en temperaturas no muy altas o bajas, y presión
atmosférica normal, se presentan en forma gaseosa. Se pueden licuar y
solidificar a temperaturas extremadamente frías y en un rango muy
pequeño de temperaturas. Las dificultades para la licuación y
solidificación las podemos encontrar en la debilidad de los enlaces
intermoleculares ( Fuerzas de Van der Waals).
e) Radiactividad.- Algunos de ellos como el Radón, son elementos
altamente radioactivos, ya que este es producido durante la
degradación radiactiva del Uranio pasando primero por el Radio. Su
periodo de semidesintegración es de poco más de tres días, (3,82 días).
f) Obtención.- El neón, argón, kriptón y xenón se obtienen del aire
usando los métodos de licuefacción y destilación fraccionada el aire. El
helio es separado del gas natural y el radón se aísla de la serie
radiactiva del Radio.
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
h) Aplicaciones
1.- Son utilizados en iluminación. El neón y el xenón se utilizan
para la iluminación publicitaria en forma de tubos o
bombillas luminiscentes.
2.- Son utilizados en soldaduras
3.- Exploración espacial. Estos focos producen una iluminación
muy intensa con una luz blanca, similar a la luz diurna,
que acentúa los contrastes y la visión de los colores.
4.- El Xenón permite propulsar lo satélites y ajustar de forma
muy precisa su trayectoria.
Este gas se utiliza por su masa, puesto que permite garantizar
el impulso suficiente para poner el satélite en movimiento en
el espacio.
5.- El Kriptón y el Xenón se utilizan igualmente en determinados
tipos de láseres y para la fabricación de pantallas planas.
6.- El Helio desplazó al Hidrógeno en los dirigibles y
globos aerostáticos.
7.- La combinación helio-oxígeno-nitrógeno se emplea para
respirar en inmersiones de profundidad y evitar que los
buzos sufran el efecto narcótico del nitrógeno.
8.- En la industria automovilística, el Xenón se utiliza para los faros.
6.- Impacto Medioambiental
Debido a su pequeño contenido en la atmosfera no existe un impacto
negativo. Todo lo contrario, el Kriptón ayuda a los vidrios aislantes a
mantener las condiciones energéticas de los edificios. El Kriptón
garantiza una eficacia de aislamiento seis veces superior a la de un
acristalamiento clásico.
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Página 30
GASES NOBLES
7.- Gases Nobles y Salud
El Radón, por su propiedad de ser radiactivo, es el que puede
perjudicar la salud de los seres humanos.
El Xenón se caracteriza por:
a) Posee propiedades analgésicas
b) Se utiliza durante la anestesia en cirugía. No es metabolizado por
el organismo, ya que se elimina de forma inalterada a través de
la espiración ( expulsión de los gases existentes en los
pulmones). Garantiza la estabilidad de la tensión arterial y de
la frecuencia cardíaca durante la intervención quirúrgica. Asimismo,
permite que el paciente se despierte y se recupere más
rápidamente, ya que el organismo puede eliminarlo fácilmente.
Esto aumenta la comodidad del paciente y le permite limitar
el tiempo de hospitalización.
Enlazar online para visualizar los videos
https://www.youtube.com/watch?v=Q98Ckfeplb4
https://www.youtube.com/watch?v=HkyS5E7GQPo
https://www.youtube.com/watch?v=HkyS5E7GQPo
Enlaces
http://www.ejemplode.com/38-quimica/3549caracteristicas_de_los_gases_nobles.html
http://www.es.airliquide.com/es/aplicaciones-de-los-gasesnobles.html#.VkMObbcvfIU
http://earr.webnode.es/products/grupo-18-o-gases-nobles/
http://www.gasopedia.net/2015/05/propiedades-de-los-gasesnobles.html
Antonio Zaragoza López
Página 31
GASES NOBLES
8.- Estudio individual de cada uno de los Gases Nobles
8.1.- Helio (He)
Localización en el S.P.: Periodo: n = 1 , Grupo: 18 (VIII - A)
Estructura Atómica según Böhr
Necesitamos conocer el número de electrones, protones y neutrones.
El número de electrones y protones viene dado por el número atómico
(el átomo es eléctricamente neutro). El número de neutrones los
conoceremos mediante la ecuación:
A = N + Z (1)
A = Nº Másico ; Z = Nº Electrones = Nº Protones
El número máximo de electrones por capa viene dado por la ecuación:
nº máx. e- por capa = 2 n2
Donde "n" es el número de capa. Por ejemplo:
Para n = 1 → nº e- = 2 . 12 = 2
Para n = 2 → 2 .22 = 8
Para n = 3 → nº e- = 18
El orbital atómico "s" alberga como máximo 2 eEl orbital atómico "p" → 6 eEl orbital atómico "d" → 10 eEl orbital atómico "f " → 14 eEl orden de llenado de los orbitales atómicos, por razones energéticas
es:
1º "s"
2º "p"
3º "d"
4º "f"
Antonio Zaragoza López
Página 32
GASES NOBLES
Todo átomo es representado por la composición de partículas
elementales mediante la expresión:
A
XZ
A = Nº Másico ; Z = Nº Electrones = Nº Protones
En el caso del Helio:
4
He2
Número Electrones = Nº Protones = 2
De la ecuación (1):
N=A-Z
N = 4 - 2 = 2 neutrones
n = 1 → nº e- = 2
2 p+
2 e-
2 no
n=1
Propiedades Físicas
GAS
Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.
HELIO 2
1S2
0,5 Angstr.
-272 oC
-269oC
0,18 g/L 2372 Kj/mol
Además:
a) Masa Atómica (Ma) = 4 u
b) El Helio presenta el punto de ebullición más bajo conocido
c) Es el segundo elemento más ligero
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GASES NOBLES
d) Alta conductividad térmica
e) Bajo peso
f) La densidad y la viscosidad del vapor de helio son muy bajas
g) El helio puede licuarse pero no solidificarse. La no solidificación es
debida a la gran debilidad de los enlaces intermoleculares (Van der
Waals)
h) Luz de Helio
Wikipedia
Propiedades Químicas
a) El helio es un gas incoloro, inodoro e insípido
b) Presenta 2 isótopos naturales: 3He2 (0,000137%) y 4He2
(99,999863%)
A
HeZ
A = Nº Másico ; Z = Nº Atómico
Numerosos núcleos pesados se desintegran emitiendo un núcleo de 4He2
constituyendo la Radiación "alfa" y por el que al núcleo emitido se le
llama partícula "alfa" ( He+2)
b) Tiene menor solubilidad en agua que cualquier otro gas
c) Es químicamente INERTE
d) Bajo la influencia de descargas eléctricas o bombardeado con
electrones forma compuestos con el wolframio, yodo, flúor y fósforo.
e) No inflamable
Obtención
El helio terrestre (isótopo 4He2) se forma por decaimiento radiactivo
natural de elementos más pesados. La mayor parte de este helio pasa a
la superficie terrestre y entra en la atmósfera. Su peso molecular bajo
le permite escapar al espacio.
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Página 34
GASES NOBLES
En grandes cantidades se puede obtener por destilación fraccionada a
partir del gas natural, que contiene hasta un 7 % de helio.
Aplicaciones
a) En globos para investigación atmosférica y en naves como zepelines
con fines militares. Esta aplicación es debida a que el Helio es más
ligero que el aire.
b) La mezcla (He + O2) se utiliza en submarinismo para la respiración
a grandes profundidades.
c) Para anestésicos gaseosos.
d) La mezcla (He + O2) se utiliza en pacientes con insuficiencia
respiratoria
e) Medio de transferencia de calor para reactores nucleares
f) En la industria como atmosfera inerte para soldar metales que se
oxidan con facilidad
g) Para investigaciones a temperaturas muy bajas (criogénicas)
h) Como gas presurizante (mantenimiento de la presión atmosférica
apta para humanos)
i) En combustibles líquidos de cohetes
j) Como gas transportador en los análisis químicos por cromatografía
de gases
j) En los escáneres de resonancia magnética
k) Provoca modificación de la voz
Efectos sobre la Salud
a) La inhalación del Helio produce en nuestro organismo:
1.- Elevación de la voz
2.- Pesadez
3.- Dolor de cabeza
4.- Asfixia
b) 5.- En contacto con la piel puede producir la congelación de la
misma
Antonio Zaragoza López
Página 35
GASES NOBLES
Radiación "α" (Radiación Ionizante)
Rutherford sugirió que los rayos alfa son iones de átomos de
Helio (He2+) moviéndose rápidamente, y en 1909 lo demostró
experimentalmente y los utilizó para el estudio de la estructura
atómica.
Este tipo de radiación la emiten núcleos de elementos muy pesados con
un número Másico superior a 100. Estos núcleos tienden a emitir una
partícula alfa (He+2).
En el proceso un núcleo cualquiera de número másico A y número
atómico Z, se convierte en otro núcleo Y con número másico A-4 y nº
atómico Z-2, y se emite una partícula alfa.
A
XZ → A-4YZ-2 + He2+
Como ejemplo tendríamos las siguientes desintegraciones:
235
U → 231Th + He2+
226
Ra →222Rn + He2+
210
Po →206Pb + He2+
En el proceso se desprende mucha energía que se convierte en la
energía cinética de la partícula alfa lo que proporciona mucha
velocidad a las mismas.
Las formas más comunes de la radiación ionizante son las partículas
alfa (α), beta ( β), o gamma (γ) y rayos-X.
La principal diferencia entre estas radiaciones estriba en la cantidad de
energía asociada a la radiación. La energía determina en qué medida
pueden penetrar en el tejido y el daño resultante.
El poder de penetración de la radiación "α" es muy pequeño, una
simple hoja de papel puede detenerlas. Si inciden en nuestro cuerpo se
quedan en la superficie de la piel o de la ropa. Pero si penetran en el
Antonio Zaragoza López
Página 36
GASES NOBLES
organismo, por la respiración o al ingerir alimentos o bebidas, son las de
mayor poder destructivo sobre los tejidos biológicos, ya que tienen un
gran poder de ionización, entre 10 y 20 veces superior a los otros dos
tipos de radiación.
Enlazar online para visualizar los videos
Video: Globos con gas Helio
https://www.youtube.com/watch?v=i9Ul7fNW3jU
Video: El gas Helio y los cambios de voz
https://www.youtube.com/watch?v=0QSpyANJIPs
Video: El por qué en los cambios de voz por acción del Helio
https://www.youtube.com/watch?v=27h1h1Ol-nw
Video: Estratosfera vista desde un globo aerostático
https://www.youtube.com/watch?v=OfujwSLnL6A
Video: Capa de Ozono estudiada mediante un globo aerostático
https://www.youtube.com/watch?v=gTitIW3gN84
Video: Interacción entre la materia y la partícula "α"
https://www.youtube.com/watch?v=Gsgq0uh8Jlw
Video: Efectos biológicos de la radiación Ionizante
https://www.youtube.com/watch?v=L76DSqiEnuk
Enlaces
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/he.htm
http://www.batanga.com/curiosidades/4333/caracteristicas-del-helio
https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/he
.html
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0504-01/tipos-rad.html
http://www.sabelotodo.org/elementosquimicos/helio.html
http://www.ecologiahoy.com/las-radiaciones-y-la-salud
http://www.terra.org/data/radioactividadysalud.pdf
Antonio Zaragoza López
Página 37
GASES NOBLES
8.2.- Neón (Ne)
Localización en el S.P: Periodo: n = 2 ; Grupo: 18 ( VIII - A )
Estructura atómica según Bohr
20
Ne10
Nº Electrones = Nº Protones = 10
Nº Neutrones = A - Z = 20 - 10 = 10
Distribución de electrones:
n = 1 → 2 en = 2 → 8 e1s2 2s22p6
10 p+
2 e-
10 no
8 e-
n=1
n=2
Propiedades Físicas
GAS
Neón
Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.
10
Capa de Val:2s22p6 0,70 Angströn
Antonio Zaragoza López
-248,6oC
-245,9oC
0,90 g/L 2082 Kj/mol
Página 38
GASES NOBLES
Además:
a) Masa Atómica (Ma) = 20,18 u
b) Mediante una corriente eléctrica moderada produce un brillo
anaranjado - rojizo. El color puede modificarse mediante vidrios de
colores o mezclándolo con Argón o Mercurio
c) Luz de Neón
Propiedades Químicas
a) En su estado natural es un gas incoloro e inodoro.
b) Muestra una reactividad química muy baja en condiciones normales
c) Presenta tres isótopos estables: 20Ne, 21Ne y 22Ne. El primero de ellos
representa el 90,92 % del Neón natural. Los otros dos representan el
0,26% y 8,82% respectivamente. Otros cinco isótopos del neón son
radioactivos con un periodo de semidesentigración muy pequeño ( el
máximo es algo más de TRES minutos. Ninguno de ellos se da
naturalmente.
d) El Neón presenta una gran inercia a la reacción química, pero dada
su posición en el S.P. presenta una electronegatividad de 4,5 por lo que
puede actuar como un excelente oxidante. Con estas propiedades
abrimos la puerta para la posibilidad de la existencias de compuestos
químicos del Neón. En el laboratorio se ha logrado obtener un
compuesto químico del Ne con el Flúor, F8Ne7.
e) El neón puede formar iones con otros elementos, aunque no sea algo
que ocurra habitualmente. Los iones son detectados a partir de
estudios de espectrometría de masas y opticas: Ne+, Ne8-, (NeAr)16-,
(NeH)7- y (HeNe)16-.
f) El Neón también forma un hidrato inestable
Antonio Zaragoza López
Página 39
GASES NOBLES
Obtención
La atmósfera terrestre contiene 15,8 ppm y en la corteza terrestre se
halla en una proporción de 0,005 ppm.
La fuente del neón es la atmósfera terrestre mediante la licuación del
aire y destilación fraccionada.
Puede acompañar al Nitrógeno del cual lo separamos por condensación
a bajas temperatura.
Se encuentran en pequeñas cantidades en el gas natural, en los
minerales (diamante) y en los meteoritos.
Aplicaciones
a) Iluminación fluorescente en anuncios de Neón (carteles de
publicidad de un característico brillo color naranja - rojizo
b) El neón líquido se utiliza a menudo como un refrigerante criogénico
donde no son necesarios las temperaturas extremadamente bajas.
c) En indicadores de alta tensión
d) Tubos de televisión
e) En láseres de helio-neón
f) Se usa en cantidades considerables en la investigación física de alta
energía
g) Para detectar el paso de partículas nucleares por las cámaras de
centelleo.
h) En contadores Geiger-Müller
i) En lámparas usadas como luces nocturnas y de seguridad.
j) Una versión pequeña, tenue de la luz de neón es la lámpara de luces
de neón, que consiste en una pequeña bombilla que contiene electrodos
en una atmósfera de neón. La electricidad es forzada a través de las
luces de neón, haciendo que se produzca un resplandor rojo. Se
requiere poca electricidad para el propósito, y la lámpara no está
realmente destinado a la iluminación, sino simplemente como una
señal, para indicar la ubicación de un interruptor o de actuar como
evidencia de que algún circuito eléctrico está en orden de trabajo o no
estar en funcionamiento.
Antonio Zaragoza López
Página 40
GASES NOBLES
Impacto Medio - Ambiental
No se plantea ningún daño para el medio ambiente por la presencia de
Neón. Su imposibilidad de formar compuestos lo hace ecológicamente
seguro.
El Neón y la Salud
Dado que el neón es un gas inerte y no tóxico, no representa
directamente una amenaza para la salud y además, la gente respira
pequeñas partículas de Neón del aire (inhalación del aire).
No obstante, las concentraciones excesivas del mismo pueden causar
mareos, vómitos, asfixia e incluso la muerte cuando se carece de
oxígeno. En contacto con la piel se puede producir congelación de la
misma al igual que con los ojos.
Enlazar online para visualizar los videos
Video: El Neón
https://www.youtube.com/watch?v=IF9Pr07T50c
Video: Propiedades físicas del Neón
https://www.youtube.com/watch?v=pvmZpw3mtjU
Video: Hacer luz con Neón
https://www.youtube.com/watch?v=3zgwmjDinq8
Video: Led de Neón
https://www.youtube.com/watch?v=YvSWJX80PlU
Enlaces
http://elementos.org.es/neonhttp://www.lenntech.es/periodica/elemento
s/ne.htm
https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/conmarcos/elementos/n
e.html
http://www.ehowenespanol.com/caracteristicas-del-neon-info_99545/
Antonio Zaragoza López
Página 41
GASES NOBLES
http://eltamiz.com/2007/09/21/conoce-tus-elementos-el-neon/
http://chemistryreference.com/q_elements.asp?Symbol=Ne&language=es
8.3.- Argón (Ar)
Localización en el S.P.: Periodo n = 3 ; Grupo: 18 ( VIII - A )
Estructura atómica según Bohr
40
Ar18
Nº Electrones = Nº Protones = 18
Nº Neutrones = 40 - 18 = 22
n = 1 → 2e- ; n = 2 → 8 e- ; n = 3 → 18 eEn la tercera capa pueden existir, como máximo, 18 e-, pero solo nos
queda por incorporar 8 e- ( 2 + 8 + 8 = 18).
1s2 2s22p6 3s22p6
18 p+
2 e-
22 no
8 e8 en=1
n=2
n=3
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Página 42
GASES NOBLES
Propiedades Físicas:
GAS
Argón
Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.
18 Capa de Val: 3s23p6 0,94 Anstr.
-189,3oC
-185,6oC
1,78 g/L 1521 Kj/mol
Además:
a) Masa Atómica (Ma) = 39,95 u
b) Es el tercer gas más común en la atmósfera de la Tierra después
de nitrógeno y oxígeno
c) Tiene una baja conductividad
d) En condiciones normales es un gas pero puede licuarse y solidificarse
con facilidad
e) En luz de Argón
Propiedades Químicas:
a) El argón es incoloro, inodoro e insípido
b) Sus moléculas gaseosas son monoatómicas.
c) El argón constituye el 0,934% del volumen de la atmósfera de la
Tierra. Alrededor del 1,3% de la masa de la atmósfera es Argón.
d) Presenta tres isótopos: 36Ar, 38Ar y 40Ar constituyendo el 0,3365%,
0,0632% y 99,6% del contenido de Argón en la atmosfera,
respectivamente. Se conocen veintiún isótopos inestables cuyos periodos
semidesintegracións oscilan entre menos de 20 nanosegundos (30Ar) y
269 años (39Ar). Trece de estos isótopos inestables son radiactivos.
e) No forma compuestos químicos en el sentido normal de la palabra,
aunque forma algunos compuestos, clatratos ( el argón está atrapado
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
dentro de cavidades de las redes moleculares de compuestos orgánicos
e inorgánicos) débilmente enlazados con agua, hidroquinona y fenol
d) Es soluble en agua
e) En ningún estado es tóxico
Obtención
1.- El 40Ar (el más abundante) del aire se produce por descomposición
radiactiva del radioisótopo 40K.
2.- También se puede conseguir mediante la licuación y destilación
fraccionada del aire. Dado que el punto de ebullición del Argón está
entre el del Nitrógeno y el del Oxígeno, se puede obtener una mezcla r
Cada año se producen en el mundo unas 700.000 toneladas de argón.
Aplicaciones
El Argón es el Gas Noble más abundante en la atmósfera terrestre por lo
que su aplicaciones son muchas. Una gran ventaja del Argón frente a
otros gases de aplicaciones parecidas consiste en ser muy BARATO.
1.- El uso en gran escala más antiguo del argón es en lámparas
eléctricas o bombillas. Las bombillas se llenan con Argón para evitar
que el filamento reaccione con el aire y se consuma.
2.- Argón y el Kriptón, junto a vapor de mercurio, se utilizan para
llenar lámparas fluorescentes.
3.- En el campo industrial se utiliza para eludir reacciones químicas
indeseadas. El gas argón se utiliza en quemadores eléctricos de grafito
para evitar la combustión del grafito en presencia de Oxígeno. Impide
la vaporización del wolframio y crea una atmósfera inerte para que el
wolframio no reaccione químicamente.
4.- El argón mezclado con algo de neón se utiliza para llenar tubos
fluorescentes de descarga eléctrica empleados en letreros de
propaganda. Esta mezcla se utiliza para conseguir un color azul o verde
en lugar del color rojo del neón.
5.- Se utiliza en contadores de radiación Geiger-Müller
6.- Se utiliza en la manipulación de reactivos químicos en el laboratorio
y en el sellado de recipientes de estos materiales.
7.- Los cristales de silicio y germanio se obtienen utilizando argón.
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
8.- No es venenoso por no ser reactivo, pero cuando reemplaza al
oxígeno, evidentemente puede matar, no el argón, sino la ausencia de
oxígeno. Se utiliza en las granjas avícolas para matar aves enfermas por
una epidemia. Al ser un gas más pesado que el oxígeno, al soltarlo en
una habitación se va al suelo mientras que el oxígeno flota sobre él, y
las pobres aves (que son bajitas) se asfixian.
También se utiliza para matar a los cerdos (evitando su sufrimiento) si
hay un brote de alguna enfermedad en una granja.
9.- De vez en cuando, el argón se utiliza para apagar incendios en los
que es vital que el equipo no sufra daños.
10.- El argón, en forma líquida, es utilizado en investigación para
buscar la Materia Oscura.
11.- En los laboratorios, el argón se utiliza a menudo como un gas
portador en cromatografía de gases.
12.- El argón licuado puede ser usado para destruir las células
cancerosas.
13.- Los láseres azules de argón se utilizan en cirugía para soldar las
14.- Se emplea, por ejemplo, para cubrir medicamentos líquidos en la
botella, de modo que duren más tiempo sin deteriorarse.
15.- Se emplea para extinguir incendios cuando se quiere estar
absolutamente seguro de que no se va a dañar nada al utilizar los
extintores. El Argón extingue las llamas perfectamente, al reemplazar al
oxígeno, pero no reacciona con instrumentos electrónicos delicados, de
modo que no los daña, y es un aislante muy bueno, de modo que no
provoca cortocircuitos.
16.- En ventanas de doble cristal y entre ambos eliminamos el aire e
introducimos gas Argón con lo que aumentamos el poder aislante.
17.- Se utiliza también como refrigerante: se guarda comprimido a
altas presiones y, cuando se quiere enfriar algo, se expande
bruscamente, con lo que su temperatura disminuye mucho y absorbe
enormes cantidades de calor de su alrededor.
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
Impacto Medio - Ambiental
No se conocen efectos ambientales negativos causados por el argón ni se
esperan consecuencias ambientales adversas. El argón se da
naturalmente en el medio ambiente. El gas se disipará rápidamente en
áreas bien ventiladas.
Actualmente no se conocen los efectos del argón en plantas y animales.
No se espera que perjudique a los organismos acuáticos
El Argón y la Salud
La inhalación de Argón por sobre saturación del mismo con el
correspondiente desplazamiento del Oxígeno del medio puede llevar
grave peligro de asfixia. Además puede producir:
a) Mareos
b) Pesadez
c) Dolor de cabeza
d) En contacto con la piel y los ojos el Argón líquido pueden producir
congelación.
Enlazar online para visualizar los videos
Video: El Argón
https://www.youtube.com/watch?v=Uxz-sl8Hgig
Video: El Argón
https://www.youtube.com/watch?v=G9DQoW_Ao4w
Video: Tubo Fluorescente con gas Argón
https://www.youtube.com/watch?v=cWJcaLDfR9UVideo: El Neón
Video: El Argón
https://www.youtube.com/watch?v=IF9Pr07T50c
Video: Laser de gas Argón
https://www.youtube.com/watch?v=kUiAnyBC4-M
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
Video: Soldadura controlada por gas Argón
https://www.youtube.com/watch?v=D-32iTXwAxw
Enlaces
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/ar.htm
http://elementos.org.es/argon
http://www.productosdelaire.com/index.php/Gases-de-UsoIndustrial/argon-ar.html
http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/paginas/argon.htm
http://eltamiz.com/2008/10/20/conoce-tus-elementos-el-argon/
http://www.batanga.com/curiosidades/4471/caracteristicas-del-argon
https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/conmarcos/elementos/a
r.html
8.4.-Kriptón (Kr)
Localización en el S.P.: Periodo n = 4 ; Grupo: 18 (VIII - A)
Estructura atómica según Bohr:
Número Atómico (Z) = 36 ; Número Másico (A) = 84
Nº Electrones = Nº Protones = 36
Nº Neutrones = 84 - 36 = 48
Distribución de electrones:
n = 1 → 2 e- , n = 2 → 8 e- , n = 3 → 18 e- , n = 4 → 32 eEn n = 4 solo entrarán los electrones que nos falten para completar los
36 e- → 8 e- (2 + 8 + 18 + 8 = 36 e-)
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GASES NOBLES
2 e- 8 e- 18 e- 8 e36 p+
48 no
n=1
n=2
n=3
n=4
Configuración electrónica según Diagrama de Moeller:
1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6
Según Bohr:
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6 (Capa de Valencia)
Propiedades Físicas
GAS
Kr
Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.
36
C. Val. 4s24p6
1,09 Angst.
-157oC
-152,3oC
3,75 g/L
1351 Kj/mol
Además:
a) Masa Atómica (Ma) = 83,8 u → 1 u = 1,660 . 10-27 Kg
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Página 48
GASES NOBLES
b) El kriptón tiene varias líneas de emisión diferentes, que se
corresponden con varias transiciones electrónicas distintas. Dado que
las longitudes de onda de estas líneas barren una buena parte del
espectro visible, la luz de descarga del kriptón es prácticamente blanca,
y eso lo hace útil.
c) El kriptón sólido es blanco, de estructura cristalina cúbica al igual
que el resto de gases nobles.
d) Tiene un valor de electronegatividad de 3,00.
Propiedades Químicas
a) El Kriptón es un gas noble insípido e inodoro
b) Debido a su configuración electrónica de la capa de valencia
4s2 4p6, el Kriptón presenta poca reactividad química
c) Presenta seis isótopos naturales: 78Kr (0,35%), 80Kr (2,25%), 82Kr
(11,6%), 83Kr (11,5%), 84Kr (57,0%), 86Kr (17,3%). Presenta 17 isótopos
inestables, radiactivos, cuyos periodos de semidesintegración oscilan
entre 64 milisegundos a 3 . 105 años.
d) Es extremadamente volátil y escapa con facilidad de las aguas
superficiales por lo que se ha usado para datar antiguas (50.000 a
800.000 años) aguas subterráneas.
e) Introduciendo el isótopo 85Kr en varios sólidos se forman unos
compuestos químicos llamados kriptonatos.
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GASES NOBLES
Obtención
Se encuentra en la atmósfera en 1,14 ppm, en la corteza terrestre
0,00001 ppm y en los océanos 0,0003 ppm.
Métodos de obtención:
a) Es uno de los productos de la fisión nuclear del uranio.
b) A partir de la fusión nuclear del uranio, de forma que es uno de los
subproductos de este proceso.
c) Licuación y posterior destilación fraccionada del aire. La única
fuente comercial de kriptón estable es el aire, aunque se encuentran
trazas en minerales y meteoritos.
d) Una mezcla de isótopos estables y radiactivos de kriptón se produce
en reactores nucleares a partir de uranio por fisión.
e) Se han obtenido compuestos verdaderos de kriptón: el difluoruro de
kriptón (KrF2).
f) Se han identificado los iones moleculares ArKr+ y KrH+ y existen
evidencias de formación de XeKr+.
g) Se han preparado clatratos con hidroquinona y fenol, que se
emplean para encerrar y almacenar el 85Kr producido en los reactores
nucleares.
h) Es bastante inertes pero presenta algunos compuestos con Fluor
Kr + F2 → KrF2
Aplicaciones
1.- En la iluminación fluorescente. El tubo fluorescente es de vidrio
revestido interiormente con diversas sustancias químicas compuestas.
Esos compuestos químicos emiten luz visible al recibir una radiación
ultravioleta. El tubo contiene además una pequeña cantidad de vapor
de mercurio y un gas inerte, habitualmente argón, neón o kriptón, a
una presión más baja que la presión atmosférica. En cada extremo del
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GASES NOBLES
tubo se encuentra un filamento hecho de tungsteno que al calentarse al
rojo contribuye a la ionización de los gases.
2.- Utilizado en los flashes para fotografías de alta velocidad.
3.- Es usado para proyectores de cine
4.- También lo podemos encontrar en los sistemas de iluminación
exterior de aeropuertos, ya que la luz emitida tiene un largo alcance y
elimina las condiciones de niebla.
5.- En láseres quirúrgicos (retina del ojo).
6.- Establecimiento de la unidad de la magnitud de longitud. En el
Sistema Internacional la unidad de longitud es el METRO (m).
Se define el metro en función de la longitud de onda de la radiación
emitida por el isótopo 86Kr en sustitución de la barra patrón.
Más tarde para definir el metro se dejó de utilizar la emisión del
Kriptón por la velocidad de la luz. Distancia recorrida por la luz en
1/299.792.458 segundos.
7.- Algunas compañías involucradas en la industria de exploración
espacial experimentan con Kriptón como una fuente de combustible
para motores de propulsión por iones.
Impacto Medio - Ambiental
A temperaturas del orden de -244oC el Kriptón es capaz de congelar
todo lo que toque (seres vivos).
Para su vertido debe ser descargado lentamente en el exterior o en
recintos bien ventilados, así como en lugares de trabajo y en las toma de
aire de los edificios.
La escasa cantidad del Kriptón no conlleva impactos medioambienteles
de importancia.
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GASES NOBLES
Kriptón y Salud
a) El Xenón se usa en transmisores de luz con peculiaridades
desinfectantes.
b) Se introduce en nuestro organismo por inhalación del gas pudiendo
ser un gas asfixiante en concentraciones importante. Sus efectos son:
a) Respiración rápida y mucha necesidad de aire
b) La rapidez mental disminuye
c) La coordinación muscular se ve perjudicada
d) El poder de razonamiento se vuelve imperfecto y todas las sensaciones
se deprimen
e) Mareos
f) Náuseas
g) Convulsiones
h) Vómitos
i) Pérdida de consciencia y muerte. A bajas concentraciones de oxígeno,
la pérdida de consciencia y la muerte pueden ocurrir en segundos sin
ninguna advertencia.
j) En estado sólido o líquido y contacto con la piel puede producir
congelación de la misma.
j) Exposición prolongada en ambiente de isotopos radiactivos pueden
producir efectos muy negativos para nuestra salud.
Enlazar online para visualizar los videos
Video: Gas Kriptón. Propiedades
https://www.youtube.com/watch?v=aDhwXHqPobc
Video: El Kriptón (Inglés)
https://www.youtube.com/watch?v=7cx6yfYyfao
Video: Soldaduras con Kriptón
https://www.youtube.com/watch?v=Yk-2rOb6CLM
Video: Gas Kriptón (Inglés)
https://www.youtube.com/watch?v=Yk-2rOb6CLM
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
Video: Gas Kriptón (Inglés)
https://www.youtube.com/watch?v=tvz8bVVxAWE&index=6&list=PL
lJBg4oiJPJBexoNjMQ912yvixOFJi_sZ
Video: Gas Kriptón (Inglés)
https://www.youtube.com/watch?v=t6F0VnVoF_U&index=7&list=PLl
JBg4oiJPJBexoNjMQ912yvixOFJi_sZ
Enlaces
https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/kr
.html
http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/paginas/kripton.htm
http://www.ecured.cu/Kript%C3%B3n
http://www.periodni.com/es/kr.html
http://www.ecologiahoy.com/kripton
http://es.scribd.com/doc/67536477/Propiedades-quimicas-delhttp://www.lenntech.es/periodica/elementos/kr.htm
http://enciclopedia.us.es/index.php/Kript%C3%B3n
http://eltamiz.com/2014/06/19/conoce-tus-elementos-kripton/
http://www.ehowenespanol.com/utiliza-kripton-sobre_394915/
8.5.- Xenón (Xe)
Localización en el S.P.: Periodo n = 5 ; Grupo 18 (VIII - A)
Estructura atómica según Bohr:
132
Xe54
Z = 54 = 54 e- = 54 p+
A = 132 → N = A - Z → N = 132 - 54 = 78 no
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GASES NOBLES
Según el periodo presentará 5 capas o niveles energéticos:
n = 1 → n = 2 n2 = 2 en = 2 → 8 en = 3 → 18 en = 4 → 32 eNo podemos colocar en el cuarto nivel 32 e- pues la suma de todos los
electrones depositados es de 132 (nos pasamos de e-). Esto no puede ser
puesto que nos pasamos del valor del Z = 54 (54 e-). El problema los
solucionamos completando el nivel n = 5 con tantos electrones como
diga el número de grupo al cual pertenece el elemento. Pertenece al
grupo VIII - A por lo que colocaremos 8 electrones. La diferencia hasta
llegar a los 54 irán al nivel n = 4:
Electrones introducidos:
2 + 8 + 18 + 8 = 36 eElectrones para el cuarto nivel:
54 - 36 = 18 e-
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
Estructura atómica:
54 p+
78 no
2en=1
8e-
n=2
18e-
n=3
18e-
n=4
8e-
n=5
Configuración Electrónica:
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64d10 5s25p6
Según Moeller:
1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6 5s24d104p6
Nos queda:
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64d10 5s25p6
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GASES NOBLES
Propiedades Físicas
GAS
Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.
Xenón
54
C. Valen. 5s25p6
1,30 Angtr.
-112oC
-107,1oC
5,9 g/L
1175 Kj/mol
Además:
a) Masa Atómica (Ma) = 131,29 u
b) El gas Xenón encerrado en un recipiente, tras recibir descarga de
tipo eléctrica, emite una coloración brillante de tono azul.
La luz de xenón se compone de una ampolleta de cristal igual que las
comunes, sin embargo, esta contiene gas de xenón en su interior y no
un filamento de tungsteno. El gas puede encenderse al calentarse con
electricidad (plasma) y otorgar una luz bastante potente. La mejor
ventaja técnica de este tipo de luces, es su bajísimo consumo
c) Además el xenón es bastante pesado,
Propiedades Químicas
a) El xenón es un tipo de gas noble e inerte que se caracteriza, entre
otras cosas, por ser inodoro, incoloro, insípido.
b) Baja reactividad química
c) Isótopos: Nueve isótopos naturales: 124Xe (T = 1,6x1014 años, 0,10%),
126
Xe (0,09%), 128Xe (1,91%), 129Xe (26,4%), 130Xe (4,1%), 131Xe
(21,2%), 132Xe (26,9%), 134Xe (10,4%) y 136Xe (T = 2,3x1021 años, 8,9%).
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GASES NOBLES
Veintinueve inestables, cuyos períodos de semidesintegración oscilan
entre 0,60 microsegundos (110Xe) y 36,4 días (127Xe).
d) Este elemento químico también puede llegar a producir formación
de clatratos, es decir, una sustancia química que consigue atrapar en su
estructura a otra molécula distinta, en el caso del Xenón, suele quedar
rodeado de moléculas de oxígeno.
e) Se han descubierto, con el paso del tiempo y tras numerosas
investigaciones, más de 80 compuestos mezclando Xenón con otros
elementos por lo general con el flúor. El Xenón muestra todos los
estados de valencia par: II, IV, VI y VIII ( Números de oxidación: +2,
+4, +6, +8) y se han aislado compuestos estables de cada uno de estos
estados. La química del xenón se limita a los fluoruros y oxifluoruros,
dos óxidos inestables y las especies acuosas derivadas de la hidrólisis de
los fluoruros.
f) El elemento no es tóxico, pero si sus compuestos porque son
enormemente oxidantes.
g) Puede almacenarse de manera segura, fácilmente en recipientes
fabricados con vidrio.
h) No es inflamable ni mantiene la combustión.
i) Su coeficiente de solubilidad aceite/agua de 20,0 es el más alto de
todos los gases nobles.
Obtención
a) Constituye el 0,0000087% de la atmósfera. El xenón es el elemento
más escaso del planeta. Su presencia en la corteza terrestre se estima en
0,02 ppm. Además podemos encontrarlo de manera natural, emitido
por los manantiales de agua mineral, de forma artificial.
b) El Xenón sólo se obtiene por plantas industriales por destilación
fraccionada del aire líquido. Su principal inconveniente es su elevado
precio.
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
c) Se ha conseguido xenón metálico aplicándole presiones de varios
cientos de kilobares.
Aplicaciones
El uso más extendido para el xenón es como componente en la
fabricación de productos que emiten luz:
a) Lámparas. El “color” (Temperatura de la luz), puede variar desde
un blanco puro hasta un extraño color morado, pasando por el celeste
y azul. Esta temperatura se mide en grados Kelvin (ºK)
b) Flash en fotografía
c) Láser
d) Faros de vehículos
e) También es utilizado utilizado como anestésico general
f) En centrales nucleares
g) Algunos de sus isótopos (concretamente 133Xenón), se emplea a modo
de radioisótopo (Medicina).
h) Tubos electrónicos
i) Lámparas estroboscópicas. Permiten el estudio de objetos en rotación
o vibración.
j) Lámparas bactericidas
k) En la industria nuclear se usa en estado líquido.
l) Los haluros de xenón metálico se encuentran en esos nuevos faros, de
ciertas marcas de automóviles excesivamente caras, que te deslumbran
cuando te cruzas con ellos en la calle por las noches.
m) El Kriptón junto con Xenón limitan la degradación progresiva del
filamento de la bombilla incandescente, aumentando de esta forma el
tiempo de vida de la bombilla y garantizando una mejor eficacia
luminosa.
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GASES NOBLES
n) En el ámbito espacial, el xenón permite propulsar los satélites y
ajustar de forma muy precisa su trayectoria.
p) Fabricación de pantallas planas.
Impacto Medio - Ambiental
a) El xenón es un gas atmosférico raro y como tal no es tóxico
b) Químicamente inerte
c) Su temperatura extremadamente fría (-244oC) congelará a los
organismos al contacto, pero no se anticipan efectos ecológicos a largo
plazo.
d) Cuando queramos eliminarlo deberemos verter el gas lentamente en
una zona exterior bien ventilada y alejada de zonas de trabajo y
Xenón y Salud
a) Propiedades anestésicas bajo condiciones normobáricas (condiciones
atmosféricas normales).
b) Cuando inhalamos el gas puede actuar como agente asfixiante. La
inhalación en concentraciones excesivas puede producir:
1.- Mareos
2.- Náuseas
3.- Vómitos
d) Pérdida de consciencia y muerte. A bajas concentraciones de
oxígeno, la pérdida de consciencia y la muerte pueden ocurrir en
segundos sin ninguna advertencia.
e) Este agente no está considerado como carcinógeno.
f) Su utilización en anestesia, presenta la ventaja de no ser
metabolizado por el organismo, ya que se elimina de forma inalterada
a través de la espiración. Su acción es rápida y no altera la tensión
arterial y la frecuencia cardiaca. El paciente se despierte y se recupere
mas rápidamente. El tiempo de hospitalización disminuye.
Enlazar online para visualizar los videos
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GASES NOBLES
Video: Tubo de gas Xenón (Inglés)
https://www.youtube.com/watch?v=sTBjHJ93P9o
Video: Faros estroboscópicos de gas Xenón
https://www.youtube.com/watch?v=C9H-rsd1kkY
Video: Xenón gas terapéutico (Subtitulado en Inglés)
https://www.youtube.com/watch?v=iqvKA2y0Zxw
Video: Faros de Xenón (Inglés)
https://www.youtube.com/watch?v=JI4l37usa88
Video: Faros de Xenón (Inglés)
https://www.youtube.com/watch?v=Zxb-S4wZzxc
Video: Xenón Aeroespacial
https://www.youtube.com/watch?v=7ozKUXiAs1Q
Enlaces
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/xe.htm
http://elementos.org.es/xenon
https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/xe
.html
http://www.batanga.com/curiosidades/4775/caracteristicas-del-xenon
http://www.guioteca.com/autos/luces-de-xenon-todo-lo-que-necesitassaber-lo-bueno-y-lo-malo/
http://www.taringa.net/posts/info/13384647/Gas-xenon-y-sus-usos.html
http://herramientas.educa.madrid.org/tabla/5preparacion/xe5.html
http://quimica.laguia2000.com/elementos-quimicos/xenon
http://www.es.airliquide.com/es/aplicaciones-de-los-gasesnobles.html#.Vlge7nYvfIU
https://descubrirlaquimica.wordpress.com/2014/01/01/el-xenon/
http://www.anestesia.org.ar/search/articulos_completos/1/1/633/c.php
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
8.6.- Radón (Rn)
Localización en el S.P.: Periodo n = 6 ; Grupo 18 (VIII - A)
Estructura atómica según Böhr:
Z = 86 = nº electrones = nº protones
A = 222 ; nº neutrones = A - Z = 222 - 86 = 136
222
Rn86
Según el periodo el Radón presentará seis niveles energéticos (capas)
en su corteza electrónica. El nº de electrones por capa:
Para n = 1→ 2e- ; n = 2 → 8 e- ; n = 3 → 18 e" n = 4 → 32 e" n = 5 → 50 e- → 110 e- (totales hasta n = 5) lo que no puede ser
puesto que nos pasamos del nº de electrones establecidos según Z (86).
Ocuparemos la sexta capa con un nº de e- igual al grupo del S.P. al cual
pertenece el elemento (VIII - A) y por diferencia sabremos los
electrones que existirán en la quinta capa:
Para n = 6 → 8 e- ;
Antonio Zaragoza López
n = 5 → 18 e-
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GASES NOBLES
2 e8 e86 p+
18 e32 e-
o
136n
n=1
18 en=2
n=3
n=4
8 e-
n=5
n=6
Propiedades Físicas
GAS
Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.
Radón
86 C. Val. 6s26p6
1,4 Angtr.
-71oC
-61,8oC
9,73 g/L
1037 Kj/mol
Además:
a) Masa Atómica (Ma) = 222 u (unidad de masa atómica;
1 u = 1,66 . 10-24 g)
b) Es el elemento más pesado (mayor número másico) del grupo de los
gases nobles
c) Es fosforescente (Coloración en la oscuridad) debido a su
radiactividad.
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GASES NOBLES
d) A temperatura ordinaria es un gas incoloro e inodoro. En estado
líquido y sólido presenta fosforescencia brillante (iluminación en la
oscuridad) que se torna amarilla al bajar la temperatura y rojoanaranjado a la temperatura del aire líquido, debido a su
radiactividad.
Propiedades Químicas
a) Se caracteriza por su inercia química.
b) En estado gaseoso (a temperaturas normales) es incoloro, inodoro e
insípido.
c) Altamente radiactivo. Su isótopo de más larga duración, posee una
vida media de 91 horas 40 minutos y 48 segundos.
d) Se conocen treinta y tres isótopos. Todos son inestables; su período
de semidesintegración oscila entre 0,27 microsegundos 214Rn y 3,8235
días 222Rn.
El 222Rn se desintegra en
218
Po mediante una desintegración "α".
e) Todos los isótopos del Rn han sido sintetizados por medio de
reacciones nucleares de transmutación artificial realizadas en
ciclotrones y aceleradores de partículas.
f) El isótopo más estable es el 222Rn, también el más abundante por la
desintegración radiactiva del 226Ra. Al emitir partículas alfa (He+2) se
convierte en 218Po.
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GASES NOBLES
n) El Radón presenta una gran inercia a la reacción química, como le
ocurre al resto de los gases nobles. Sin embargo cuando se encuentra
frente a elementos químicos muy electronegativos, como el Flúor y el
Oxigeno, pueden reacción para obtenerse el difluoruro de Radón y los
óxidos correspondientes.
También es posible la existencia de clatratos.
o) El problema del Radón para su estudio es el pequeño valor de su
periodo de semidesintegración.
Obtención
a) El origen del Radón es natural puesto que es producido por los
isótopos primigenios en la corteza terrestre.
b) Los esposos Curie habían observado que, al ponerse el aire en
contacto con compuestos de Radio, este aire se volvía radiactivo. Se
demostró que uno de los productos de desintegración del Radio era un
gas, este gas era el Radón.
c) El proceso de obtención del Radón consiste en la "degradación
radiactiva" de compuestos químicos o elementos químicos que se
produce cuando la estructura atómica empieza a desmoronarse por la
emisión de partículas "α" y "β" convirtiéndose el elemento original en
nuevos átomos. Esto provoca la formación de estructuras de isótopos.
d) Se pueden obtener tres isótopos de Radón (222Rn, 219Rn y 220Rn)
mediante tres degradaciones o series radiactivas de los elementos
químicos Uranio, Radio y Torio.
Serie radiactiva del Uranio:
238
U → 226Ra → 222Rn → 206PPb
235
U →223Ra → 219Rn → 207Pb
La del Torio:
232
Th → 224Ra → 220Rn → 208Pb
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GASES NOBLES
En cada una de las series radiactivas existe un isótopo del gas radón
que escapa del material natural y se incorpora, mediante orificios,
gritas o por terremotos, a la atmósfera en forma de 222Rn, 219Rn y 220Rn.
De estas tres formas químicas, la que se encuentra en mayor
proporción en la naturaleza es la primera de ellas 222Rn, teniendo
importante trascendencia para la salud puesto que aporta en torno al
50% de toda la dosis de radiación natural que recibe el ser humano.
La secuencia inicial de desintegración en la cadena está compuesta
únicamente por elementos sólidos, hasta el 226Ra. Son metales pesados
y se encuentran generalmente en formaciones de rocas, donde
permanecen durante años hasta que el 226Ra se desintegra en 222Rn. El
Radón, en forma gas, puede pasar a la atmosfera como se dijo
anteriormente.
e) Se ha estimado que hay 1 parte de Radón en 1021 partes de aire,
procedente del Radio contenido en el subsuelo. Está presente en
algunas aguas minerales. El contenido en la corteza terrestre es del
orden de 4 .10-17% en peso.
f) Otras fuentes de radón son los servicios domiciliarios o industriales de
gas y agua, especialmente cuando esta última procede de napas (capas
de agua subterránea ubicadas a diferentes alturas en el perfil del
subsuelo ) muy profundas.
g) El sustrato geológico de la COMUNIDAD GALLEGA provoca que
haya una elevada presencia de Radón, ya que procede de la
desintegración del Uranio, y el Granito es una roca con alto contenido
en Uranio. Los estudios realizados indican que, en general, el material
de construcción puede aportar, como mucho, hasta un 15 o 20 % de la
concentración total de Radón en una vivienda.
h) La formación de Radón procedente del Uranio hace posible que el
Radón se descomponga y formar otros elementos químicos derivados
de los procesos de desintegración del Radón y son: plomo, bismuto y
polonio.
i) En forma de isótopo, el Radón se convierte en un material de
partículas sólidas, que puede adherirse a las partículas de polvo
suspendidas en el aire.
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GASES NOBLES
Aplicaciones
a) Pequeñas cantidades de Radón son, a veces, utilizados por la
medicina para el tratamiento de algunas formas de cáncer
(radioterapia).
b) Se utiliza para la predicción de terremotos. Existen varios
precedentes de predicción de terremotos donde han sido confirmadas
las altas concentraciones de este gas antes de los desastres naturales.
c) Las fallas geológicas pueden producir el transporte del gas Radón. Su
emanación a través del suelo es un indicador de la posible presencia de
hidrocarburos. Es por ello que el conocimiento de la concentración de
222
Ra es importante para realizar posibles prospecciones de
petrolíferas.
Efecto Medio - Ambiental
La mayoría de los compuestos del radón encontrados en el medio
ambiente provienen de:
a) Las actividades humanas.
b) El Radón entra en el medio ambiente a través del suelo, por las minas
de uranio y fosfato, y por la combustión de carbón.
c) Una parte del radón que se encuentra en el suelo se moverá a la
superficie y entrará en el aire a través de la evaporación.
d) En el aire, los compuestos del Radón se acoplarán al polvo y otras
partículas.
e) La mayor parte del Radón permanecerá en el suelo (es muy pesado).
f) El isótopo 222Rn se encuentra en casi todos los tipos de suelo o aguas.
g) El gas radón en su degradación radiactiva produce isótopos sólidos
de 218Po, 214Pb, 214Bi. Los isótopos obtenidos se pueden fijar a
partículas de aerosoles presentes en el aire.
g) Cualquier superficie expuesta al 222Rn se recubre con un depósito
activo que consta de un grupo de productos de vida corta. En las
radiaciones de este depósito activo hay rayos energéticos "α", "β" y
ᵧ
" " (gamma).
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GASES NOBLES
h) La determinación del 222Ra resulta particularmente importante en
ambientes cerrados debido a que la falta de renovación de aire dificulta
la disminución de la concentración de Radón generada a partir de las
filtraciones del terreno y de ciertos materiales utilizados en la
construcción. Esta situación se agrava cuando el ambiente en cuestión
dispone de algún tipo de aislación térmica.
i) En zonas templadas la concentración de Radón en el interior de los
edificios suele ser unas ocho veces superior a existente en el exterior en
tanto que en regiones extremadamente frías se han registrado casos de
concentraciones hasta cinco mil veces más elevadas que las normales en
el exterior.
j) Con referencia a los límites de concentración de Radón aceptables, la
"Norma Básica de Seguridad Radiológica" de la Autoridad
Regulatoria Nuclear recomienda adoptar medidas especiales para
reducir la presencia de Radón en un ambiente cuando su
concentración media anual en aire supere los 400 Bq / m3 (Bq unidad
de radiactividad)
k) El gas radón es liberado por muchos de los materiales de
construcción que se utilizan habitualmente, pero éstos son una fuente
minúscula y casi despreciable comparados con la emisión de gas radón
por parte del propio terreno que sustenta nuestros edificios. Hay
terrenos que generan mucha más cantidad de Radón que otros, y es por
eso que según nuestra ubicación geográfica la influencia de dicho gas
puede ser muy diferente.
l) Se suele acumular sobre todo en las plantas bajas y sótanos de los
edificios, debido a que el terreno donde se ubica el edificio libera
Radón y no existe suficiente ventilación en esos espacios para evacuarlo
adecuadamente.
m) Las áreas con presencia de terrenos graníticos son las más
propensas a generar Radón debido a la presencia de altas
concentraciones de elementos de la cadena de desintegración del
Uranio. En España Galicia, Extremadura y parte de Castilla y León,
Andalucía y Asturias se llevan la peor parte.
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GASES NOBLES
n) La solución al radón habitacional se basa en la ventilación de la casa
Radón y Salud
a) Se consideran peligrosas concentraciones medias anuales de gas
Radón en interiores superiores a 300 Bq/m3.
b) Algunos de los componentes de la degradación del Radón como son
el 214Po o el 218Po, tienen una vida media muy corta, por lo que cuando
respiramos se desintegran e impactan en las células del epitelio del
pulmón, pudiendo llegar a producir cáncer.
c) El radón solo puede ser causa de cáncer después de varios años de
exposición al mismo.
d) Los niveles de Radón en el aire exterior son generalmente bastante
bajos, pero en áreas cerradas sus niveles en el aire pueden ser más
altos. En las casas, las escuelas y los edificios los niveles de Radón están
incrementados porque éste entra en los edificios a través de grietas en
los cimientos y en los sótanos. La posibilidad de cáncer es mayor.
e) Las fuentes profundas de agua para el consumo humano también
puede llevar gran cantidad de Radón. El cáncer no solamente se
adquiere por la respiración, el agua también puede ser la causa.
f) Se desconoce si el Radón puede provocar efectos en la salud de otros
órganos a parte de los pulmones. Existe la posibilidad de la incidencia
del Radón en el desarrollo del cáncer de esófago.
g) El Radón está relacionado con el cáncer de pulmón, hasta el punto
de que es el principal factor de riesgo después del tabaquismo ¿Qué es
más tóxico, el tabaco o el Radón. Estamos comparando la
RADIACTIVIDAD y el TABACO?. El tabaquismo pasivo también
puede ser la causa del cáncer de pulmón.
h) En Estados Unidos, las muertes por cáncer de pulmón cuyo origen
se asocia al Radón residencial superan a todas las que producen los
cánceres de hígado y vías biliares. En España, concretamente en
Galicia, las cifras no son menos preocupantes, entre el 3 y el 5 % de las
muertes por cáncer de pulmón pueden achacarse exclusivamente a este
gas (Radón), y si se combinan con el tabaco este porcentaje sube al 25
%. Hay además una interacción entre Radón residencial y tabaco,
hasta el punto de que las posibilidades de que un fumador desarrolle
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GASES NOBLES
cáncer de pulmón se elevan hasta 73 veces, si en su vivienda hay una
concentración de radón muy elevada.
i) Los problemas médicos que origina el Radón se pueden eliminar, en
parte, si los edificios y casas se diseñan con suficiente ventilación. Se
trata de cuestiones tan sencillas como diseñar las plantas bajas y
sótanos de la siguiente forma:
1.- Si es posible realizar siempre los edificios con forjado sanitario (es
decir con una cámara de aire ventilada que los separe del terreno)
2.- Sellar herméticamente las grietas existentes alrededor de las
conducciones, paredes y suelos.
3.- Colocar láminas de polietileno impermeabilizantes (algo que suele
hacerse ya para evitar la humedad).
4.- En el sótano crear una red de ventilación natural a base de ladrillos
perforados y extracción mecánica.
5.- En sótanos, disponer siempre de ventilación mecánica continua.
6.- En zonas muy expuestas colocar detectores de Radón para controlar
que no se superan los niveles máximos.
7.- En el caso de viviendas ya existentes, como ya he dicho, lo
fundamental es VENTILAR SÓTANOS y PLANTAS BAJAS, sea
manualmente o con sistemas mecánicos que podemos añadir
fácilmente.
8.- Ahora no es difícil entender cómo llega el plomo a formar parte del
tabaco: el Rn de la atmósfera se desintegra produciendo el 210Pb, que se
deposita en las hojas de la planta del tabaco cuando está creciendo.
Puesto que este isótopo tiene un periodo de semidesintegración de 22,3
años., existe una probabilidad alta de que se deposite en los pulmones
de un fumador.
Enlazar online para visualizar los videos
Video: Gas Radón
https://www.youtube.com/watch?v=CtJHZV_br2Y
Video: Un gas misterioso, invisible pero ASESINO
https://www.youtube.com/watch?v=LzCMDwJSWiM
Video: Un gas que mata. El Radón
https://www.youtube.com/watch?v=JMiLbVJVZmY
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GASES NOBLES
Video: Efectos del gas Radón
https://www.youtube.com/watch?v=qMKMt094fEE
Video: El gas Radón. VI Congreso de Medicina Ambiental
https://www.youtube.com/watch?v=n3x5ZYmac0I
Video: Arquitectura contra la humedad y el gas Radón
https://www.youtube.com/watch?v=iPs-7vKXxl0
Video: Detector de Radón (Inglés)
https://www.youtube.com/watch?v=Zzx8vPwyZQM
Enlaces
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/rn.htm
http://www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2014/12/14/radonenemigo-cuela-casa/0003_201412SX14P16998.htm
http://ecoesmas.com/gas-radon-ese-enemigo-silencioso/
http://elementos.org.es/radon
http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/paginas/radon.htm
http://www.noldor.com.ar/noldorweb/notas/notaradon.htm
https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/conmarcos/elementos/r
n.html
http://www.ugr.es/~amaro/radiactividad/tema7/node12.html
http://enhs.umn.edu/hazards/hazardssite/radon/radonintro.html
https://www.ieca.es/Uploads/docs/Radiactividad_natural_de_los_mater
iales_(II).pdf
http://education.jlab.org/itselemental/ele086.html
http://www.batanga.com/curiosidades/5295/caracteristicas-del-radon
Antonio Zaragoza López
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GASES NOBLES
http://bueno-saber.com/aficiones-juegos-y-juguetes/ciencia-ynaturaleza/los-tres-tipos-de-compuestos-de-radon.php
http://miamorenlinea.net/Los-tres-tipos-de-compuestos-de-radon/
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