Grupo O los Gases Nobles

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Algunas características 
físicas de los gases 
nobles 
Descubrimiento 
del argón 
Grupo O los Gases Nobles 
(Inertes) 
Número Configuración Primera Energía Radio 
Atómico Electrónica de Ionización Atómico lÁ) 
ckJ/mol) 
He 2 2 2372 1.2 
ls2 
Ne 10 2.8 2080 1.6 
. . . 2s22p6 
Ar 18 2.8.8 1519 1.9 
. .
. 3s23p6
Kr 36 2.8.18.8 1351 2.0 
. . . 4s24p6 
Xe 54 2.8.18.18.8 1170 2.2 
. .
. 5s25p6 
. 
Rn 86 2.8.18.32.18.8 1037 
. .. 6s26p6 
P.e. 
ºC 
-271·4
a 30atm.
-248.7
-189.2
-157
-lll.5
-71
Los gases nobles, excepto el helio, tienen ocho electrones 
en su capa más externa. Como éstos forman compuestos con 
más dificultad que los demás elementos químicos, la capa com­
pleta de ocho electrones debe ser extremadamente estable. Se 
han desarrollado teorías de la valencia basadas en la adquisición 
de la configuración estable de un gas noble ya sea por ganancia, 
pérdida o compartición de electrones. Aunque se conocen 
muchas excepciones, donde las configuraciones elec­trónicas 
son diferentes a las de los gases nobles, estas ideas 
permiten la comprensión de una gran variedad de estructuras 
químicas. 
En 1785, Cavendish notó que cuando el aire, con un exceso 
de oxígeno, se sometía a la acción de una descarga· eléctrica, y 
después se eliminaba el oxígeno residual, siempre permanecía 
una pequeña cantidad de gas residual. Esta observación perdió 
notoriedad hasta que en 1895 Rayleigh encontró que la densidad 
Estado natural 
y uso de los 
gases nobles 
del nitrógeno obtenido de amoníaco fue de 1.2505 g/dmª, en 
tanto que la del nitrógeno obtenido del aire fue de 1.2572 g/dmª. 
Al pasar varias veces el nitrógeno obtenido del aire sobre mag­
nesio sobrecalentado ( el cual forma nitruro de magnesio con 
el nitrógeno) Ramsay obtuvo trazas de un gas, el cual, por un 
examen espectroscópico, no mostró señales de nitrógeno sino 
que presentó nuevas líneas características del nuevo elemento 
argón. El gas se encontraba contaminado con diminutas can­
tidades de otros gases nobles. 
La concentración de los gases nobles en la atmósfera, en par­
tes por millón son: He 5.2 ppm, Ne 18 ppm, Ar 9300 ppm, 
Kr 1.0 ppm, Xe 9.08 ppm. 
Helio 
Este gas se descubri_ó al examinar espectroscópicamente la 
luz solar; se forma por fusión nuclear de átomos de hidrógeno 
en reacciones estelares. Se encuentra, junto con el gas natural, 
en varias regiones de los Estados Unidos y Canadá; algunos 
manantiales de gas natural contienen hasta 7% del 
elemento. Este probablemente se acumuló por procesos de 
desin,tegración radiactiva natural. Por su baja densidad y no 
inflamabilidad se emplea para inflar neumáticos de grandes 
aviones, con lo cual se eleva su capacidad de carga en algunos 
cientos de kilogramos. Los buceadores utilizan una mezcla de 
oxígeno/helio, ya que el helio es menos soluble que el nitrógeno 
en la sangre, lo cual se nota por los trastornos de descompre­
sión que causa y por "mareos". Se utiliza para formar atmós­
feras inertes durante ciertas operaciones .de soldaduras y parece 
tener un brillante futuro en reactores enfriados por gas, a causa 
de que no se toma radiactivo ni es corrosivo. El helio liquido se 
utiliza en investigaciones a bajas temperaturas. 
Argón 
El argón se extrae de la atmósfera, una fuente útil es la 
de las fábricas que operan el proceso Haber, donde tiende a 
acumularse por la recirculación de los gases. Se utiliza en lám­
paras eléctricas para evitar la evaporación del filamento, lo cual 
permite el uso de temperaturas más elevadas y consecuentemente 
una mayor eficiencia. Al igual que el helio, se emplea para ob­
tener atmósferas inertes en operaciones de soldadura. 
Neón, Kriptón y Xenón 
Estos gases nobles se extraen del aire líquido junto con el 
argón; pueden separarse por destilación fraccionada y absorción 
selectiva sobre carbón; El neón se utiliza en letreros luminosos 
y alumbrado público; cuando se pasa una descarga eléctrica 
a través de neón a baja presión se produce una luz roja carac-
Compuestos químicos 
de los gases nobles 
teristíca capaz de romper la niebla y por tal razón se utiliza en 
• accesorios para iluminación éie campos de aterrizaje. El kriptón
se emplea en tubos de descarga; no existen usos importantes
del xenón.
Radón 
Este gas es radiactivo y no se encuentra en la atmósfera. El 
isótopo más estable del radón es 2s2s2Ra, el cual se produce durante 
la desintegración de una solución de cloruro de radio: 
2/fRa- 282/Rn + 1He
Por su radiactividad, se ha utilizado en el tratamiento del 
.cáncer. 
Partiendo de la observación de que el oxígeno reacciona con 
el agente oxidante hexafluoruro de platino para producir el com­
puesto iónico hexafluoroplatinato de dioxigenilo, 02+PtF6-, �e 
pensó que el xenón podría.· reaccionar de manera semejante, 
debido a que las primeras energías de ionización del oxígeno 
molecular y del xenón son casi idénticas. En: 1962 se verificó 
esta predicción al encontrar que el xenón y el hexafluoruro de 
platino reaccionan a temperatura ambiente para dar el sólido 
hexafluoroplatinato de xenón, Xe+PtF6-, La excitación originada 
por este 4escubrimiento dio lugar a una investigación activa 
de otros compuestos de los gases nobles y en corto tiempo se 
obtuvieron tres fluoruros de xenón como sólidos blancos cris­
talinos, XeF2, XeF. y XeF6• 
300°C 
Xe + 3F2 ----+ Xeft;preai6D 
hexafluoruro de xenón 
·400°C 
Xe + 2F2 ----+XeF4 
tetrafluoruro de xenón 
Xe + F2 
,uz de arco XeF2 
de mercurio dtftuoruro de xen6n
El tratamiento de estos fluoruros con agua produjo otros com-
• 
puestos de xenón; así, la hidrólisis parcial y completa del 
hexafluoruro de xenón produjo XeOF. y XeOa, respectivamente. 
En la actualidad se conocen otros fluoruros. entre ellos el KrF. 
y KrF2, los cuales son más difíciles de obtener y menos estables 
que sus homólogos de xenón, quizás a causa de la gran energía 
de ionización del átomo de kriptón. Hay una razón para creer 
que el radón también forma fluoruros, pero hasta ahora todos 
los intentos para inducir al helio, al argón y al neón a formar 
compuestos semejantes han sido inútiles. 
LÁMINA 5. Cristales de tetrafluo 
ruro de xenón en un recipiente 
de cuarzo ( amplificaci.ótt x 50) 
( Corte1ia del Profr. Ne!! 
Bartlett, Universidad de 
California) 
Estruc(.uras de 
lo·s <:01npuest:o�; 
de Ios gaf!;es· nohics 
lliidra'itH� y cmnpuestos 
de ochi;si:úu, Ü(,1• 
tos gasies nobles 
Se ha comprobado que las estructuras clel cllfluoruro cle xe• 
nón (Fig. l(a)) y del tetrafluoruro cle xenón (Fig. l(b)) son 
lineal y plana cuadrada, respectivamente; también so tiene la 
evidencia de que el hexafluoruro de xenón asume una confi .. 
¡rmación no octaédrica (Fig. l( e)). :Estas estructuras y tam· 
bién la del tri.óxido de xenón (Fig. l(d)) pueden explicarse 
con la tcorfa simple ele la repulsión del par de electrones.
Se supone c¡ue los enlaces de estos compuestos son predomí­
nantemenl.e covalentes y, sin duda, se promueven electrones del 
nivel p a los mvelcs desocupados d del átomo de xenón. Para 
lograrlo es necesaria mm entidad demasiado electronegativa, pm 
ejemplo, el átomo de flúor. 
Cuando los gases nobles argón, kriptón y xenón se compri· 
men con agua, se forman hidratos que contienen seis moléculas 
de agua por cada átomo de gas noble; por ejemplo, Xe.6H,O. 
Estos son en rea!íclad compuestos de oclusión ( clatratos), en los 
cuaks los átomos de los gases nobles quedan atrapados dentro 
212 
FIG. 1. Estructuras de algu­
nos compuestos del xen6n 
Cuestionario 
del capítulo
F
//]:'\ �I� 
'�$,\,,�! 
\ I I 
\ I I 
\ I ¡ 
\ / 
F
(a) difluoruro de xenón 
(lineal) 
F 
F/t\\ 
_J \� 
/ \ I 7;\\ 
F�l
1
e� 
\ 'f. r
---
/ 
\ \ / / 
\,1// / 
F
(e) hexafluoruro de xenón 
( basada en la bipirámide 
pentagonal) 
,,,".Í{P'",F ij-- ·t--�F 
l,X,"--., x--A
/�/ixe \¡�
F�--\- �� 
------------ ><?/ 
(b) tetrafluoruro de xenón 
(plana cuadrada) 
1¡\ / 1 \ 
I \ 
/ ,..,,::: X� \ 
º�i� 
'- ,.__ / 
'-, / 
o 
( d) trióxido de xenón 
( basada en el tetraedro)de un retículo de moléculas de agua, las moléculas de agua se 
mantienen juntas por enlaces de hidrógeno (Pág. 91-92 ). 
Cuando los gases nobles se ponen en contacto con una solu­
ción de quino!, CaHlOH) 2, en agua, a una presión entre 10 y 
40 atmósferas, se forman tipos similares de clatratos. Por cris­
talización se forman cristales diferentes a los del quino! puro; 
éstos contienen átomos de gases nobles atrapados en el retículo 
del quinol y son totalmente estables. Por calentamiento se rom­
pen los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas a las molé­
culas de quino! y el gas noble escapa. 
No debe considerarse que los clatratos son compuestos quí­
micos verdaderos debido a que no existe evidencia que sugiera 
la presencia de enlaces químicos que involucren a los gases 
nobles. 
1 Dé una explicación de la forma en que el conocimiento de las estruc­
i:uras electrónicas de los gases nobles haya servido para mejorar el 
conocimiento de la valencia y del sistéma periódico de los elementos. 
(O & C)
2 Discuta lo siguiente: 
(a) El xenón forma una serie de fluoruros y óxidos.
(b) Hasta ahora, el argón ha resistido todos los intentos dirigidos a la
formación de compuestos químicos.
( c) Las formas de los compuestos del xenón pueden predecirse me­
diante la teoría de la "repulsión del par electrónico".
3 ¿Qué se entiende por clatrato? Contienen los compuesto de oclusión 
( clatratos) de los gases nobles enlaces qufmicos entre el gas noble 
y las otras moléculas? 
4 Explique la separación y usos de los gases nobles.