Se conoce como gases nobles a los elementos químicos que comparten una serie de propiedades muy parecidas entre sí. Puedes encontrarlos en el grupo 18 de la tabla periódica y se caracterizan por ser muy estables y no reaccionar con facilidad con otras sustancias químicas. En condiciones normales no son inflamables, son monoatómicos, incoloros e inodoros. No son tóxicos, pero pueden provocar asfixia.
¿Qué son?
Son elementos químicos inodoros, incoloros, con baja reactividad química y monoatómicos. Los puedes encontrar en el grupo 18 de la tabla periódica. Su nombre deriva de su escasa reactividad química.
Son siete los gases nobles: helio (He), argón (Ar), neón (Ne), kriptón (Kr), xenón (Xe), radón (Rn) y el gas sintético oganesón (Og).
Características de los gases nobles
Entre las características básicas de los gases nobles tenemos:
- Son gases monoatómicos, poseen un único átomo.
- No tienen olor.
- No tienen color.
- Su reactividad química es baja.
- Los encuentras en el grupo 18 (VIIIA) de la tabla periódica de los elementos.
- Cuentan con 8 electrones en su último nivel de energía.
- Son no metales.
- Sus capas de electrones “s” y “p” están completas, ahí proviene su estabilidad, pues no necesitan incrementar o reducir su cantidad de electrones para alcanzar el equilibrio.
- Tienen puntos de fusión y ebullición bajos.
Otras características que debes conocer de los gases nobles son:
Historia de los gases nobles
El término “Gas noble” proviene del alemán Edelgas, que significa “metales nobles” y que fue empleado por primera vez en el año 1898 por Erdmann para definirlos por su escasa reactividad.
El primer gas noble es ser descubierto fue el helio, por Pierre Janssen y Joseph Norman Lockyer un 18 de agosto de 1868. Estos científicos estudiaban la cromosfera del sol y decidieron denominarlo Helio, palabra griega que significa Sol.
El descubrimiento del helio permitió que los científicos comprendieran mejor la estructura atómica.
No interactúan con otros elementos
Debido a su bajo nivel de reactividad, los gases nobles no reaccionan con otros elementos. Sin embargo, existen excepciones como el tetrafloruro de xenón (XeF4).
Para lograr esta excepción se debe calentar en un contenedor de níquel hasta los 400 ºC una mezcla de flúor y xenón en una proporción de cinco partes de flúor por una de xenón.
Cuentan con una capa de valencia completa
Todos los elementos están compuestos por una o varias capas de electrones, la última capa es la que se conoce como capa de valencia y es necesaria para las reacciones y la formación de enlaces. Un elemento alcanza el equilibrio o estabilidad al contar con 2 u 8 electrones en su última capa. Si esto no ocurre, los elementos tienden a unirse con otros para lograrlo.
A continuación, te presentamos la configuración electrónica de los gases nobles:
Helio: 1s2
Neón: 1s2 2s2 2p6
Argón: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Criptón: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6
Xenón: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6
Radón 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 4f14 5d10 6s2 6p6
Todos los gases, menos el helio, cuentan con ocho electrones en su última capa, este último solo presenta dos.
Conducen electricidad
Los seis gases nobles pueden conducir la electricidad, pero su conductividad es muy baja.
Producen fosforescencia
Al ser atravesados por la electricidad, los gases nobles son fosforescentes, por esta razón son empleados para fabricar bombillas, faros y luces. Por ejemplo:
Neón: se emplea en anuncios publicitarios. Su luz fosforescente es de color rojo.
Argón: es utilizado en bombillas incandescentes para crear un ambiente inerte y evitar que el filamento se queme.
Xenón: crea un espectro continuo de luz, se emplea en lámparas de xenón, muy utilizadas en autos y proyectores filmográficos.
Criptón: cuando una corriente continua lo atraviesa forma una luz brillante. Se emplea en láseres quirúrgicos oculares y de la piel. Al mezclarlo con xenón, ayuda a crear el flash de las cámaras fotográficas.
Helio: se emplea en bombillas y vallas publicitarias.
Radón: al ser radiactivo no se emplea para la iluminación.
Grupo 0
Antes de pertenecer al grupo 18, los gases nobles pertenecieron al grupo 0, pues no se conocían cuando Mendelev creó la tabla periódica y no tenían un lugar en ella.
Henry Cavendish fue el primero en descubrirlos al eliminar el nitrógeno y el oxígeno de una porción de aire en el siglo XVIII, pero no los clasificó. Fue a partir del siglo XIX que fueron clasificados:
Helio: en 1868.
Argón: en 1894.
Radón: en 1900.
Al no reaccionar con ningún elemento, se les agrupó en el grupo 0, pero en 1962 se descubrió que, bajo condiciones específicas, si reaccionaban y entonces se acudió al sistema de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) y se les clasificó en el grupo 18 o Grupo VIIIA.
Estabilizadores
Como son sustancias casi inertes, se emplean para aportar estabilidad en reacciones demasiado rápidas.
Propiedades físicas y atómicas
Algunas de sus características físicas son:
| Propiedad | Gas noble | ||||||
| Número atómico | 2 | 10 | 18 | 36 | 54 | 86 | 118 |
| Nombre del elemento | Helio | Neón | Argón | Kriptón | Xenón | Radón | Oganesón |
| Densidad (kg/m³) | 0,1785 | 0,9002 | 1,7818 | 3,708 | 5,851 | 9,970 | 13,65 |
| Radio atómico (nm) | 0,050 | 0,070 | 0,094 | 0,109 | 0,130 | 0,152 | — |
| Punto de ebullición (°C) | –268,83 | –245,92 | –185,81 | –151,70 | –106,60 | –62 | 380 |
| Punto de fusión (°C) | –272 | –248,52 | –189,6 | –157 | –111,5 | –71 | — |
El helio es uno de los elementos que presenta propiedades únicas, su punto de ebullición y fusión son menores a los de cualquier sustancia estudiada y es el único que presenta súperfluidez. No se le puede solifiicar mediante enfriamiento estándar, sino a una presión de 25 atm o 2500 kPa-370 psi y 0,95 K o −272,20 °C – −457.960 °F).
Propiedades químicas
En la siguiente tabla puedes apreciar el número de electrones por capa que presentan los gases nobles:
| Z | Elemento | Electrones por capa |
| 2 | helio | 2 |
| 10 | neón | 2, 8 |
| 18 | argón | 2, 8, 8 |
| 36 | kriptón | 2, 8, 18, 8 |
| 54 | xenón | 2, 8, 18, 18, 8 |
| 86 | radón | 2, 8, 18, 32, 18, 8 |
El organesson no es un gas noble exactamente, pues no tiene propiedades que lo hagan ser considerado como uno. A su vez, el Flerovio, un elemento del grupo 14 presenta propiedades de gas noble.
Debido a sus características atómicas, los gases nobles no se combinan con otros elementos a menos que se encuentren con determinadas condiciones.
Compuestos
La reactividad de los gases nobles es baja. El helio y neón no forman enlaces químicos, pero el xenón, el argón y el kriptón sí. Por orden de reactividad se pueden organizar asi: Ne < He < Ar < Kr < Xe < Rn.
Linus Pauling estableció en el año 1933 que los gases nobles podían formar compuestos con oxígeno y flúor. Esto se demostró al formar compuestos como el hexafluoruro de kriptón (KrF6), el fluoruro de xenón (XeF2), el hexafluoruro de xenón (XeF6), el tetrafluoruro de xenón (XeF4nmnvb), el tetraóxido de xenón (XeO4), el hexafluoruro de xenón (XeF6) y el perxenato de sodio (Na4XeO6).
El radón debería formar más compuestos, pero al ser radiactivo y con una vida muy corta, solo puede formar unos pocos fluoruros y óxidos.
El kriptón puede formar difluoruro de kriptón, fluorohidruro de argón (HArF) y compuestos con oxígeno.
Abundancia y producción
Su abundancia se reduce a medida que el número atómico del gas noble se incrementa, siendo el helio el más común después del hidrógeno, representando un 24% de la masa del universo. La cantidad de helio aumenta porque las estrellas fusionan hidrógeno y forman helio.
En nuestro planeta el helio es el tercer gas más abundante, no provino del universo porque es muy leve para atraerlo con nuestra gravedad. El helio en la Tierra proviene de la desintegración del uranio y el torio presentes en la corteza terrestre.
El argón es muy abundante porque se produce por la desintegración alfa del potasio-40.
El xenón es poco abundante y se cree que se encuentra atrapado en algunos minerales de la corteza terrestre.
El radón es formado en la litosfera por la desintegración del radio. Se filtra en edificios a través de sus cimientos y se acumula en áreas mal ventiladas, al ser radiactivo, es un riesgo para la salud. Se cree que solo en Estados Unidos, provoca unas 21000 muertes por cáncer de pulmón al año.
El neón, el argón, el kriptón y el xenón son obtenidos en la industria por licuefacción de gases y destilación fraccionada. El helio lo podemos obtener al separarlo del gas natural. el argón es el gas más barato y el xenón el más caro.
Usos y aplicaciones de los gases nobles
Los gases nobles se emplean en la industria electrónica para crear bombillas, televisores, proyectores y pantallas. También se utilizan para crear láseres con cloro y flúor que serán aplicados en la fabricación de circuitos integrados.
Son utilizados también como refrigerantes criogénicos, para aliviar la enfermedad por descompresión al formar parte de bombonas de oxígeno para el submarinismo
También se emplean en medicina, para la odontología y la oftalmología. Se utilizan como refrigerantes para los superconductores de los equipos de resonancia magnética.
El helio sustituyó el hidrógeno como gas para sustentar globos y dirigibles luego del desastre del Hindenburg de 1937. Al ser ligero y no inflamable es el gas perfecto para este tipo de transportes. También se emplea para realizar cromatografía de gases.
El argón sólido se emplea para estudiar compuestos al atraparlos en una matriz inerte.
También se utilizan gases nobles para los láseres de excímeros, estos mezclan gases nobles con alógenos para producir una luz ultravioleta de lata precisión. Estos láseres tienen notables usos industriales, científicos y médicos.
En medicina se emplea el helio para mejorar la respiración de pacientes que padecen asma, el xenón se emplea para captar imágenes por resonancia magnética nuclear y como anestésico y en radioterapia se emplea el radón en cantidades mínimas.