Elementos do Grupo 18: Gases Nobres - ufjf.br · –Todavia cátions diatômicos como [Ne 2] ......
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NOME DO GRUPO
Os elementos do Grupo 18 têm sido
denominados “gases inertes” e “gases raros”.
Ambas as denominações são inadequadas.
Elementos do Grupo 18: Gases Nobres
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NOME DO GRUPO
A descoberta dos fluoretos de Xenônio(1962)
mostrou que o Xe não é inerte.
Além disso, o Argônio constitui 0,9% em volume
da atmosfera terrestre.
Grupo 18: Gases Nobres
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NOME DO GRUPO
Todavia o nome Gases Nobres é adequado
porque mostra a tendência à não reatividade.
Os Gases Nobres reagem apenas sobre
condições drásticas.
Grupo 18: Gases Nobres
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CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA
Grupo 18: Gases Nobres
ELEMENTO SÍMBOLO CONFIGURAÇÃO
ELETRÔNICA
HÉLIO He 1s2
NEÔNIO Ne [He]2s2 2p6
ARGÔNIO Ar [Ne] 3s2 3p6
CRIPTÔNIO Kr [Ar] 3d10 4s2 4p6
XENÔNIO Xe [Kr] 4d10 5s2 5p6
RADÔNIO Rn [Xe] 4f 14 5d10 6s2 6p6
OGANESSONO Og [Rn] 5f 14 6d10 7s2 7p6
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GRUPO 18 : GASES NOBRES – OGANESSONO
O ÚLTIMO INTEGRANTE DA FAMÍLIA
O Oganessono (Og) Z=118 foi obtido a partir do bombardeio do átomo de Califórnio (Cf) Z=98 com o cátion potássio.
249 48 294 1
98 Cf + 20 Ca → 118 At + 3 o n
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GRUPO 18 : GASES NOBRES – OGANESSONO
O ÚLTIMO INTEGRANTE DA FAMÍLIA
• O nome é uma homenagem ao físico nuclear de origem armênia Yuri Oganessian que coordenou a descoberta de vários elementos no JINR (Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear em Dubna ,na Rússia
• O nome do elemento foi formalmente adotado pela IUPAC e pela IUPAP em dezembro de 2016.
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GRUPO 18 : GASES NOBRES – OGANESSONO
O ÚLTIMO INTEGRANTE DA FAMÍLIA
Depois da primeira homenagem a um pesquisador
vivo que aconteceu quando se deu o nome de
seabórgio (Sg) ao elemento químico 106 em homenagem ao químico americano Gleen Seaborg,
esta foi a segunda vez que a IUPAC e a IUPAP
homenagearam um pesquisador vivo.
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GRUPO 18 : GASES NOBRES
• CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA
• O He possui 2 elétrons.
• Os demais possuem octeto completo.
• Essa configuração eletrônica é muito estável e está relacionada coma a baixa reatividade química desses elementos.
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GRUPO 18 : GASES NOBRES
• CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA
– Esses átomos apresentam uma afinidade eletrônica igual a zero e energias de ionização muito elevadas.
– As EI dos gases nobres são as maiores em cada período da tabela periódica.
– Em condições normais, os átomos de gases nobres apresentam pouca tendência de perder ou receber elétrons.
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GRUPO 18 : GASES NOBRES
• ATOMICIDADE
• Todos são gases monoatômicos.
• A atomicidade unitária é resultante da grande estabilidade .
• Tal estabilidade acarreta uma pequena tendência de formar ligações e resulta na ocorrência dos Gases Nobres na forma de átomos isolados.
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GRUPO 18 : GASES NOBRES
• ATOMICIDADE
– A TOM fornece uma explicação simples do porquê de espécies diatômicas como He2 e Ne2
não serem conhecidas.
– Todavia cátions diatômicos como [Ne2]+ tem OL=1/2 o que significa que existe uma real ligação.
–As energias de ligação no [He2]+, [Ne2]+ e
[Ar2]+ são 126, 67 e 104 kJ/mol
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GRUPO 18 : GASES NOBRES
• OCORRÊNCIA
• Todos os GN ocorrem na atmosfera da terra com exceção do Rn, que existe apenas como um radioisótopo de vida curta.
• Somente o Argônio é relativamente abundante.
• Ne, Ar, Kr e Xe são recuperados a partir do ar líquido por destilação.
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GRUPO 18 : GASES NOBRES
• OCORRÊNCIA
• O argônio constitui 0,93% em volume do ar.
• A produção mundial de argônio é superior a
700.000 toneladas ano.
Os demais G.N. são muito menos abundantes.
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• OCORRÊNCIA
• O He é obtido a partir de depósitos de gases naturais.
• A obtenção do hélio a partir do ar é muito dispendiosa porque existe apenas 5 ppm em volume na atmosfera
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• OCORRÊNCIA
ABUNDÂNCIA NA
ATMOSFERA
PERCENTAGEM EM
VOLUME
He 5,2 . 10-4
Ne 1,5 .10-3
Ar 0,93
Kr 1,1 .10-4
Xe 8,7 .10-6
Rn 6,0 .10-18
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• PROPRIEDADES QUÍMICAS
• Uma vez que os G.N. são extremamente estáveis, eles sofrerão reações apenas sob condições rigorosas.
• Podemos esperar que os G.N. mais pesados tenham maior probabilidade de formar compostos porque suas E.I. são mais baixas.
400ºC
• Xe (g) + F2 (g) → XeF2 (s)
1 Atm
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• PROPRIEDADES QUÍMICAS
• Forte poder oxidante
• 2XeF2(s) + 2H2O → 2Xe(g) + 4HF(g) + O2(g)
• XeF4(s) + Pt(s) → Xe(g) + PtF4(s)
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• PROPRIEDADES QUÍMICAS
• Uma E.I. menor (para os maiores GN) sugere a possibilidade de compartilhar um elétron com outro átomo, levando a uma reação química.
• Além disso, como os GN já contêm 8 elétrons na camada de valência , a formação de ligações covalentes necessitará de uma expansão do octeto.
• Hibridações : XeF2 = sp3d; XeF4 = sp3d2 ; XeF6 = sp3d2
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• PROPRIEDADES QUÍMICAS
• Na primeira metade do século XX, apenas clatratos dos gases nobres eram conhecidos, mas eram considerados
pseudo-compostos.
• Clatratos são pseudo-compostos formados quando a água é solidificada depois de ter sido saturada com um gás
constituído de pequenas moléculas como Ar, Xe, Kr, Cl2,
Br2, CHCl3, H2S etc.
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• PROPRIEDADES QUÍMICAS
• Clatrato do latim “enjaulado”. Não são verdadeiros compostos porque não há ligação direta entre o hospedeiro e
hospedado.
A ligação entre o hospedeiro e o hospedado é do tipo forças de dispersão de London.
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• PROPRIEDADES FÍSICAS
1ª EI(kJ/mol) Entalpia de
Vaporização
(kJ/mol)
Ponto de Fusão
(ºC)
Raio
Atômico
(°A)
He 2372 0,08 -272 1,20
Ne 2080 1,7 -248,6 1,60
Ar 1521 6,5 -189,0 1,91
Kr 1351 9,1 -157,2 2,00
Xe 1170 12,7 -108,1 2,20
Rn 1037 18,1 -71 -
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• PROPRIEDADES FÍSICAS
• Todos os elementos do grupos são gasosos, incolores e inodoros.
• As entalpias de vaporização são baixas porque as únicas forças entre os átomos são as forças de dispersão de London.(FDL)
• Como as FDL são muito fracas isto justifica as baixas entalpias de vaporização
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• PROPRIEDADES FÍSICAS
• A entalpia de vaporização aumenta no grupo de cima para baixo, à medida que aumenta a polarizabilidade dos átomos.
• Devido às fraquíssimas forças interatômicas, os pontos de fusão e ebulição também são muito baixos.
O PE do He é o menor da tabela periódica (-272ºC)
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• PROPRIEDADES FÍSICAS
• Os raios atômicos desses elementos são todos muito pequenos e aumentam quando se desce pelo grupo.
• Todos os gases nobres são capazes de se difundir através do vidro, da borracha, de materiais plásticos e de alguns metais.
• Isto dificulta o manuseio desses elementos.
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GRUPO 18:GASES NOBRES
Fórmula Estado de
Oxidação
Ponto de Fusão (ºC)
XeF2 +2 129
XeF4 +4 117
XeF6 +6 49,6
XeO3 +6 Decompõe, explode
XeO4 +8 -35,6
XeO2F2 +6 30,8
XeOF4xxxxxxxxxxxxxxxxxxXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXX
+6 -46
PROPRIEDADES DE ALGUNS COMPOSTOS DE XENÔNIO
XeOF4
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• USOS
• O He é usado preferencialmente ao nitrogênio para diluir o oxigênio nos cilindros de ar dos mergulhadores.
• O He é empregado em balões meteorológicos e dirigíveis.
• Pequenas quantidades de Ne são utilizadas nas lâmpadas de neônio dos anúncios luminosos (coloração laranja-
avermelhada).
• O Ar é utilizado na obtenção de atmosfera inerte em processos metalúrgicos.
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• USOS
• O Ar é ainda empregado em lâmpadas incandescentes e fluorescentes.
• O He é o gás nobre mais importante uma vez que o hélio líquido é usado como um líquido refrigerante.
• O He é também utilizado como gás de refrigeração em reatores e lasers.
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• USOS
• O He é usado para inflar pneus de grandes aeronaves, e em balões meteorológicos e de pesquisa sub-orbital não
tripulados da NASA.
• O He líquido é um importante fluido de refrigeração, sendo usado em espectrômetros de RMN de campo alto, incluindo
aqueles empregados em imagens médicas.
• Uma mistura O2 /He substitui a mistura O2/N2 utilizada nos
cilindros para mergulhadores de águas profundas.
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• Estrutura de Alguns Compostos
• Estrutura do Composto XeF2
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• Estrutura de Alguns Compostos
• Estrutura do Composto XeF4
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• Estrutura de Alguns Compostos
• Estrutura do Composto XeF6
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• Estrutura de Alguns Compostos
• Estrutura do Composto [XeF8]2-
Estrutura: Antiprisma quadrática – difícil de explicar a luz da RPECV
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• Estrutura de Alguns Compostos
• Estrutura do Composto [XeF5]-
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GRUPO 18:GASES NOBRES
• Estrutura de Alguns Compostos – Íon Perxenato
• Estrutura do Composto [XeO6]4-