Processo de estudo de gases nobres e seu papel nas indústrias

Dentro da química, existem inúmeros elementos que podem ou não estar relacionados entre si. Existem metais, não metais, lantanídeos e actinídeos, metais de transição e alcalino-terrosos; e claro que temos um dos elementos químicos A quem prestamos pouca atenção durante as aulas de química, e muito menos quando se trata de seguir em frente com nossas vidas. Estou falando, é claro, de gases nobres.

Esses elementos que, sendo tão raros no ambiente, não podemos analisar muito. Aqui aprenderemos sobre a história dos gases nobres, seus usos e propriedades, além de outras curiosidades. Fique aqui e aprenda as coisas mais legais sobre gases nobres.

Vamos conhecer os gases

Eles são um grupo de compostos químicos com propriedades muito semelhantes entre si. Por exemplo, em condições normais, eles são gases monoatômicos incolores, inodoros e têm reatividade química muito baixa. Eles estão localizados no grupo número 18 da tabela periódica e são conhecidos como: Hélio, néon, Xenônio, Argônio, Criptônio, o radioativo: Radônio e o sintético: Oganês.

Suas propriedades podem ser explicadas por teorias modernas existentes sobre a estrutura atômica. Sua camada de elétrons valentes é considerada completa, o que lhes dá uma tendência limitada de participar de reações químicas e é uma das razões pelas quais são mal compreendidos. Na verdade, poucos compostos de gases nobres foram preparados até hoje.

De onde tiramos os gases nobres?

Obtemos néon, argônio, xenônio e criptônio do ar usando métodos de destilação fracionada e liquefação. O hélio é encontrado no gás natural, onde deve ser normalmente separado. E o radônio é obtido por meio do decaimento radioativo de compostos dissolvidos no rádio.

E o Oganeson é um elemento sintético criado em 2002, e que obteve sua nomenclatura IUPAC em 2016. É conhecido por ser bastante reativo, além de instável, portanto, pouco trabalho foi feito com ele.

Esses gases tiveram utilizações muito importantes nas áreas de iluminação, soldagem e exploração espacial. Trimix, que é uma solução de hélio-oxigênio-nitrogênio, é usado para que os mergulhadores não sofram o efeito narcótico do nitrogênio nas profundezas. O que mais, depois de conhecer os perigos de inflamabilidade do hidrogênio, este foi substituído pelo hélio na criação de dirigíveis e balões de ar quente.

Propriedades desses gases

Gases nobres recebem seu nome da tradução do alemão edelgas, nome usado pela primeira vez em 1898 pelo químico Hugo Erdman. Com este nome procurou se referir à baixa taxa de reatividade desses elementos. Na verdade, esses são os elementos menos reativos conhecidos, tanto que são praticamente inertes ou não reativos.

Isso se deve ao fato de possuírem uma camada de valência completa que os deixa com uma baixa capacidade de liberação de elétrons e torna seu comportamento próximo ao de um gás ideal.

Em geral, os gases nobres compartilham propriedades diferentes.

• Eles são elementos não metálicos: Por serem gases, não possui nenhuma partícula metálica em sua conformação. Ao mesmo tempo, eles não são capazes de reagir com outros metais.
• Eles são incolores e inodoros: embora possam ser dados cores para lâmpadas e lâmpadas criados por meio desses gases usando eletricidade, eles são originalmente incolores e inodoros.
• Eles têm uma camada de valência completa: Néon, xenônio, argônio, criptônio e radônio têm oito elétrons em sua última camada. Por sua vez, o hélio tem dois elétrons. Desta forma, os gases nobres têm uma camada de valência completa. É por isso que, em circunstâncias normais, esses elementos não formam links.
• Eles existem como gases monoatômicos: Como entendido, esses elementos, mesmo os maiores atomicamente, têm apenas um átomo.

• Eles são praticamente não reativos: Devido à sua valência total e à dificuldade em distribuir elétrons, são considerados praticamente inertes.

• Eles conduzem eletricidade e produzem fluorescênciaEmbora muito baixos, esses gases são capazes de conduzir eletricidade e, ao fazê-lo, brilham fosforescentemente.

• Eles têm uma baixa temperatura de fusão e ebuliçãoEsses gases nobres têm pontos de fusão e ebulição muito baixos.

• Eles têm uma eletronegatividade muito baixa: esses elementos são eletronegativos muito baixos

• Eles têm alta energia de ionização: Na verdade, sua energia de ionização é a mais alta do seu período.
• Eles não são inflamáveis: Até devido ao copo inflamável de hidrogênio, foi substituído pelo hélio na fabricação de aeronaves e balões.

Tal como acontece com a reatividade, suas forças interatômicas também são muito fracas, razão pela qual eles têm baixas temperaturas de fusão e ebulição, e são todos gases monoatômicos em condições normais, incluindo gases com uma massa atômica mais alta.

O hélio tem muitas propriedades que nenhum outro gás nobre ou qualquer outro elemento da tabela periódica possui. Seu ponto de fusão é o mais baixo em todos os conhecidos, além de ser o único elemento que possui um estado de superfluidez; um estado em que a matéria está em um estado líquido, mas pode funcionar sem perder energia cinética. O hélio precisa de uma pressão de 25atm e uma temperatura de -272ºC para poder se solidificar.

Sua camada de valência total também é responsável por esses gases possuírem alta capacidade de ionização (a maior da tabela periódica). e não pode formar íons facilmente, o que mostra sua estabilidade em sua configuração eletrônica.

A energia de ionização diminui à medida que o grupo diminui, uma vez que o raio atômico aumenta e os elétrons de valência estão mais distantes do núcleo e, portanto, menos atraídos por ele. Isso faz com que, embora seu período seja o mais elevado, alguns gases nobres tenham uma energia de ionização comparável ao de outros elementos. Por exemplo, a energia de ionização do xenônio é comparável à energia de ionização do oxigênio.

Usos desses gases

Por ter pontos de ebulição e fusão tão baixos, eles são especialmente úteis na fabricação de equipamentos de refrigeração, e os torna úteis também como refrigerantes criogênicos.

O hélio líquido, que ferve a 4,2 K (-268,93ºC), é usado na fabricação de ímãs supercondutores, como os usados ​​para imagens de ressonância magnética e ressonância magnética nuclear.

O néon líquido, embora não atinja as baixas temperaturas do hélio líquido, tem mais aplicações em criogenia, pois tem capacidade para 40 vezes mais resfriamento do que o hélio líquido e 3 vezes maior do que o hidrogênio líquido.

O hélio é usado como um componente dos gases respiráveis ​​para substituir o nitrogênio, graças ao seu baixa solubilidade em fluidos, especialmente em lipídios. Os gases são absorvidos pelo sangue e pelos tecidos do corpo quando há pressão, como o mergulho autônomo, que produz um efeito anestésico denominado doença das profundezas. Devido à sua baixa solubilidade, pouco hélio entra nas membranas celulares, o que ajuda a retardar o efeito narcótico.

Devido à sua baixa combustibilidade e leveza, e após o desastre de Hindenburg em 1937, o hélio substituiu o hidrogênio na fabricação de combustível, mesmo apesar de uma perda de flutuabilidade de 8,6%

Esses gases são usados ​​na iluminação devido à sua condutividade. Na fabricação de lâmpadas incandescentes, uma mistura de argônio e nitrogênio é usada para preenchê-las. Krypton usado em lâmpadas de alto desempenhocomo lâmpadas halógenas, que têm uma temperatura de cor mais alta e maior eficácia.

O xenônio é comumente usado em faróis de xenônio, que, por atingir um espectro de luz semelhante à luz do dia, é usado em projetores de filme e também em faróis de carros.

Na medicina, o hélio é usado para melhorar a respiração em pacientes com asma. Xenon pode ser usado como um anestésico Devido à sua elevada solubilidade em lípidos, o que o torna mais eficaz que o habitual óxido nitroso, e por ser facilmente eliminado pelo organismo, permite uma recuperação mais rápida.

A captura de imagens que é realizada por meio de ressonância magnética nuclear tem o xenônio combinado com outros gases. O radônio, que é altamente radioativo e disponível apenas em pequenas quantidades, é usado no tratamento de radioterapia.

Produção e abundância

A abundância e facilidade com que os gases nobres podem ser obtidos estão na proporção inversa de seu número atômico. Portanto, a abundância desses gases diminui à medida que seu número atômico aumenta.

No universo, o hélio é o segundo elemento mais fácil de obter, depois do hidrogênio, com porcentagem em massa de aproximadamente 24%. A maior parte da quantidade de hélio no universo foi formada pela nucleossíntese primordial, mas sua quantidade está aumentando graças à participação do hidrogênio na nucleossíntese estelar (um processo que surge por reações nucleares durante o processo evolutivo das estrelas).

O resto dos gases não são tão abundantes ou simples de obter. Radon, por exemplo, pode ser forma na litosfera através da decadência alfa do rádio; Entretanto ele xenônio desenvolveu uma teoria conhecida como a "teoria do xenônio ausente" devido à sua quantidade relativamente baixa na atmosfera.

Vamos falar um pouco sobre cada

• Helio: Por sua baixa combustibilidade, e por ser o segundo elemento mais fácil de obter, tem sido capaz de substituir o hidrogênio como elemento potencial para encher balões e zepelins, uma vez que não explodem ao entrar em contato com o fogo.
• néon: Este gás, devido à sua fluorescência e tonalidade vermelho-laranja obtida ao entrar em contato com a eletricidade, é utilizado para fins publicitários, Facilmente encontrado em luzes de néon. Você também pode obter tubos de néon e lâmpadas que têm outras cores, embora na verdade tenham outros gases dentro.
• Argônio: Este gás é usado em lâmpadas incandescentes porque não reage com o filamento em condições de alta temperatura e pressão. Em tubos fluorescentes, ele gera uma cor verde-azulada. Também é usado no campo industrial para evitar reações químicas indesejadas.
• Krypton: É utilizado em conjunto com outros gases na criação e fabricação de lâmpadas iluminação do aeroporto, devido à intensidade das luzes vermelhas emitidas; também pode ser usado em projetores de cinema. O uso de criptônio também é útil na cirurgia de retina a laser.
• Xenon: o principal uso do Xenônio é a elaboração de emissores de luz com características bactericidas; tubos luminosos, flashes fotográficos e também em tubos fluorescentes com a capacidade de excitar o laser de rubi.
• Radon: Este gás é gerado pela decomposição radioativa do urânio em rádio. Por isso e por ser muito radioativo, tem pouquíssimas aplicações na vida diária.

Para refletir 

Embora sejam um tanto compostos difícil de obter no estado natural (exceto, talvez para o hélio), e porque eles geram ou permitem poucas reações com eles, os gases nobres são compostos importantes que podemos ver e até mesmo usar diariamente.

Talvez seus usos sejam limitados a campos específicos, mas isso não significa que sejam completamente inúteis. Desde iluminar nossas casas com lâmpadas e lâmpadas, guardar nossos alimentos quando usados ​​em geladeiras, para salvar vidas quando usado na medicinaEsses gases, naturais ou sintéticos, ainda não mostraram tudo o que podem fazer por nós. E é certo que, com o avanço da pesquisa, seu aproveitamento será muito maior.