Los gases nobles son un grupo de elementos de la tabla periódica que tienen las mismas propiedades. Todas estas sustancias son gases monoatómicos, interactuando con otras sustancias con gran dificultad. Esto se explica por el hecho de que sus capas atómicas exteriores están totalmente “equipadas” (excepto el helio) con ocho electrones y son energéticamente estables.
Estos gases también se denominan gases inertes o raros. El grupo incluye: helio, neón, argón, criptón, xenón y radón radiactivo. Algunos investigadores también incluyen aquí el nuevo elemento oganesón.
Características de los Gases Nobles
Configuración electrónica de átomos de gases nobles (inercia química)
La configuración completa de la capa de electrones exterior provoca la baja reactividad de los gases nobles.
Durante mucho tiempo se creyó que todos los gases nobles no pueden entrar en reacciones químicas, lo que explica el origen de su nombre: «inerte», es decir, inactivo. Sin embargo, lo que se hizo posible a partir de mediados del siglo XX, la producción de compuestos químicos de criptón, xenón y radón destruyó la idea de la completa inactividad química de los gases nobles.
Esto fue facilitado por el desarrollo de teorías de la estructura del átomo y el enlace químico en su etapa inicial. A los gases nobles se les asignó valencia cero e incluso el mismo grupo de elementos químicos se llamó cero, lo que explica la inercia química por la configuración estable de ocho electrones de la capa de electrones de valencia.
Pero ya en la década de 1940, desde el punto de vista de la mecánica cuántica, se predijo que el criptón y el xenón formarían compuestos estables con el flúor. Los primeros experimentos no confirmaron esta hipótesis, y se olvidó por un tiempo. Ahora se conocen muchas reacciones que involucran gases nobles y sus compuestos.
Las moléculas de los gases nobles son monoatómicas
Las sustancias simples correspondientes son incoloras e inodoras, caracterizadas por puntos de fusión y ebullición muy bajos (significativamente más bajos que otras sustancias de peso molecular comparable). Cuando una descarga eléctrica los atraviesa, los gases nobles exhiben un brillo característico.
Actividad biológica pronunciada
- A pesar de la alta inercia química, los gases nobles tienen una actividad biológica pronunciada. La inhalación de gases inertes mezclados con oxígeno lleva a una persona a un estado similar al de la anestesia.
- Este efecto se explica por la disolución del gas en los tejidos nerviosos, y es más pronunciado cuanto más pesado es el gas noble (el helio, cuya solubilidad es baja, por el contrario, se usa en una mezcla con oxígeno para evitar la intoxicación por nitrógeno durante el buceo profundo).
La principal fuente de gases nobles es la atmósfera
Se obtienen como subproducto útil durante la separación por destilación del aire en oxígeno y nitrógeno. El helio se obtiene de manera diferente. Se libera lentamente de algunos minerales y se acumula en los depósitos de gas natural, desde donde se libera después de la licuefacción del metano.
Debido a sus propiedades, los átomos de casi todos los gases nobles tarde o temprano regresan a la atmósfera. En el Universo, los gases nobles ligeros (He, Ne, Ar) están ampliamente representados en la materia de estrellas y planetas.
Aplicación de gases nobles
La inactividad química y las propiedades físicas únicas han hecho que los gases nobles sean indispensables en varios campos de la ciencia, la tecnología, la industria y la medicina.
El helio es el gas más liviano después del hidrógeno, por lo que a menudo se usa para llenar aeronaves, globos y sondas. A diferencia del hidrógeno utilizado anteriormente para estos fines, el helio no es explosivo.
Una mezcla de 80% helio y 20% de oxígeno, se utiliza en la respiración de los buceadores durante sus inmersiones en aguas profundas. A diferencia del nitrógeno, el helio es muy poco soluble en la sangre y, por lo tanto, no provoca la enfermedad por descompresión por la intensa liberación de gases disueltos (nitrógeno y dióxido de carbono) durante el ascenso de los buceadores.
El uso de gases nobles se debe a sus propiedades
El helio se utiliza para obtener y mantener temperaturas ultra-bajas, para inflar globos. También se usa en mezclas respiratorias para trabajos bajo presión, ya que cuando se usa helio, la descompresión es menos pronunciada que para el nitrógeno y no se desarrolla la enfermedad por descompresión.
En una mezcla con oxígeno, el helio se usa para tratar enfermedades respiratorias. También se utiliza en termómetros de gas y como medio inerte para soldadura por arco de plasma.
El argón se usa para llenar lámparas incandescentes y fluorescentes; para la creación de una atmósfera inerte en laboratorios químicos y en producciones. Una parte significativa del argón producido se utiliza para las necesidades de la metalurgia, incluido el soplado en fusión, el corte, el procesamiento y la soldadura eléctrica de metal (Mg, Ti, Zr, Ta, W) en una atmósfera inerte.