Gases nobles Huidobro Meezs Isaac Leonardo

Características principales • Configuración ns2 np6 (A excepción del helio 1s2)

• Alta energía de ionización

• Afinidades electrónicas negativas

• Alta primera energía de ionización

• Monoatómicos

• Sólidos tienen geometría cúbica centrada en las caras (ccc) con la excepción del helio (estructura hexagonal)

He Ne Ar Kr Xe Rn

Radio covalente (pm) 99 160 192 197 217

Punto de fusión (ºC) -270 -249 -189 -157 -112 -71

P. Eb. ºC -269 -246 -186 -152 -108 -62

A.E. (kJ/mol) -48.2 -115.8 -96.5 -96.5 -77.2

Primera energía de ionización (kJ/mol)

2370 2080 1520 1350 1170 1040

Helio (He)

• Proviene del griego helios

• 2 isotopos estables (He4 y He3) 8 en total.

• Descubierto en 1868 en el espectro solar

• Es el segundo elemento más abundante en el universo (23% en masa).

• En la tierra 5 ppm

• Métodos de obtención: Se puede extraer de los depósitos de gas natural, donde puede haber hasta 7% en masa, mediante una destilación a baja temperatura.

• Principalmente en Estados Unidos y Europa del este

• A una temperatura menor a 2.17 K hay un cambio de fase a una segunda fase líquida llamada helio-II. Superfluido.

• Es utilizado como atmósfera inerte para el crecimiento de cristales de materiales semiconductores como el silicio y el germanio.

• Uso en láseres (Láser de HeNe)

He* + Ne → He + Ne* + ΔE

• Refrigerante en aparatos de RMN.

Compuestos con helio

• Hidrohelio HHe+ ácido de Brönsted más fuerte conocido.

• HgHe

• H3B-O-BeHe Teórico1

• HCCHe+ Teórico2

• Enlaces fuertes C-He

1) From OBeHe to H3BOBeHe: Enhancing the stability of a neutral helium compound Stefano Borocci, Nicoletta Bronzolino, Felice Grandinetti Chemical Physics Letters Volume 406, Issues 1–3, 23 April 2005, Pages 179–183 2) J. Am. Chem. SOC. 1987, 109, 5917-5934 5917 Helium Chemistry: Theoretical Predictions and Experimental Challenge. Wolfram Koch,tfa Gernot Frenking, *2b Jurgen Gauss,2c Dieter Cremer, *2c and Jack R. Collins2b

Síntesis probable y orbitales moleculares HCCHe+

TCCH HCCHe+ + e- + n

β-

Neón (Ne)

• Su nombre proviene de neos (nuevo)

• Existen tres isótopos estables. Neón 20, 21 y 22

• Se obtiene, al igual que el argón, kriptón y xenón, por destilación a baja temperatura del aire líquido.

• 5º elemento más abundante en el universo.

• En la corteza terrestre 18.1 ppm

• Es el único gas noble del cuál aun no se verifica la existencia de un compuesto

• Es utilizado como refrigerante, tiene una capacidad de refrigeración 40 veces mayor al helio y 3 veces mayor al hidrógeno líquido.

• Lámparas de neón 99,5% neón y 0,5% argón.

Argón (Ar)

• Argos Inactivo

• Sus isótopos estables son el argón 40, 38 y 36.

• El argón 39 es un isótopo inestable Edad de las rocas

• Muy utilizado para proveer una atmósfera inerte en la síntesis de compuestos sensibles al aire. Producción de titanio

• Proteger metales de la oxidación cuando se sueldan.

• Líquido criogénico.

• Láser de iones de argón Aplicaciones en cirugía de retina, glaucoma.

Compuestos con argón

• Primer compuesto hidrofluoruro de argón1 (HArF)

• Estable sólo debajo de 17 K, predicho utilizando mecánica cuántica.

1) Khriachtchev, Leonid; Mika Pettersson, Nino Runeberg, Jan Lundell & Markku Räsänen (24 August 2000). "A stable

argon compound". Nature 406(6798): 874–876. doi:10.1038/35022551. PMID 10972285.

Kriptón (Kr)

• Seis isótopos naturales: 78-Kr (0,35%), 80-Kr (2,25%), 82-Kr (11,6%), 83-Kr (11,5%), 84-Kr (57,0%), 86-Kr (17,3%).

• Veintiséis isótopos inestables 64 milisegundos (64-Kr) y 2,29x105 años (81-Kr).

• 1.14 ppm en la corteza terrestre

• Uso en lámparas fluorescentes

• Se usa el kriptón-83 hiperpolarizado en IRM. Este IRM específico es utilizado para detectar depósitos de humo de tabaco en los pulmones.

• Láser Cirugía

• Láser de fluoruro de kriptón Microlitografía

Compuestos con kriptón

• KrF2 Reacciona con ácidos de lewis fuertes para formar sales de KrF+ y Kr2F3

+

• Se forma al pasar una corriente eléctrica o radiación ionizante a una mezcla de flúor y kriptón a -196ºC

• Agente oxidante fuerte, sirve para producir fluoruros y oxofluoruros de metales de trnasición, lantándios y actínidos en su mayor estado de oxidación.

• 7 KrF2 (g) + 2 Au (s) → 2 KrF+ AuF−6 (s) + 5 Kr (g)

• KrF+ AuF− 6 → AuF5 (s) + Kr (g) + F2 (g)

• 3 KrF2 + Xe → XeF6 + 3 Kr

• Se conocen compuestos de kriptón (II) formando enlaces con:

• Nitrógeno

• Estables por debajo de -60ºC

• Oxígeno

• Estables por debajo de -90ºC

• M[(CO)6] M[(CO)5Kr] El metal puede ser Cr, Mo o W.

• Se forma al fotolizar M[(CO)6] en kriptón sólido a 20 K.

• Funciona además con xenón y argón.

• Estabilidad

• W>Mo= Cr

• Xe>Kr>Ar

Xenón (Xe)

• 0.085 ppm

• Xenos Extraño

• Uso en faros de automóviles

• Primer gas noble con compuestos conocidos

• Lámparas de xenón en proyectores de cine.

• Energía de ionización 1170 similar a la del oxígeno molécular.

Química y compuestos del Xenón

• Primer compuesto Bartlett 1962. Xe + PtF6XePtF6

• Amarillo mostaza, probablemente polimérico (XeF+)n(PtF5)nn−.

• Fluoruros de xenón

• Xe(g)+F2(g)XeF2(g) 400ºC, 1 atm, exceso de Xenón

• Xe(g)+2F2(g)XeF4(g) 600ºC, 6 atm, Xe:F2=1:5

• Xe(g)+3F2(g)XeF6 300ºC, 6 atm, Xe:F2= 1:20

Coordination Chemistry Reviews Volume 197, Issue 1, February 2000, Pages 321–334Concerning the nature of XePtF6 ☆ Lionell Grahama, Oliver Graudejusa, Narendra K. Jhab, Neil Bartlett

Reacciones con fluoruros de xenón • XeF6(s) + 3H2O(l) XeO3(ac) + 6HF(g)

• 2 XeF6(s) + 3SiO2(s) 2XeO3(s) + 3SiF4(g)

• Reacción con ácidos de Lewis fuertes

• XeF2(s) + SbF5(l) [XeF]+[SbF6]- (s)

• Reacción con fluoruros en acetonitrilo:

• XeF4 + [N(CH3)4]F [N(CH3)4][XeF5]

• Enlaces Xe-N

• XeF2+ NH(SO2F)2 FXeN(SO2F)2 + HF

• Síntesis

• Reacción con ácido de lewis fuerte + Base de lewis (CH3CN)

• [XeF][AsF6] + CH3CN [CH3CN XeF][AsF6]

Óxidos de Xenón y compuestos organoxenónicos • XeF6(s) + 3H2O(l) XeO3(ac) + 6HF(ac)

• En disolución ácida E(XeO3/Xe) =2.1 V

El tratamineto de XeO3 con ozono en condiciones básicas produce los perxanatos de metales alcalinos.

Sólidos cristalinos color blanco, fuertes oxidantes.

M4XeO6 Octaédrico

• Sales de organoxenón (II) son preparadas por xenodesborilación.

• RBF2 + XeF2 RXe+ + BF4-

• Se descomponen arriba de -40 ºC

Coordinación con el oro

• AuXe42+ cristales de color rojo obscuro estables a -78ºC

• AuF3 + 6Xe + 3H+ AuXe42+ + Xe2

+ + 3 HF

• Se realiza en HF/SbF5 que es esencial por su alta acidez.

• 10 atm de presión de xenón.

Radón (Rn)

• Producto secundario del decaimiento radioactivo del radio.

• Abundancia del orden de 10-6 ppm

• Sus isótopos provienen de la desintegración de otros elementos radiactivos .

• Vida medio de 3.8 días Rn222

• Se tiene evidencia de fluoruros de radón (RnF2) y de especies catiónicas [RnF]+[SbF6]-

• Su radiactividad frena la caracterización de los compuestos pero debería de ser más fácil formar compuestos con éste debido a que tiene una menor energía de ionización.