Apontamentos de Química Inorgânica, do curso de Engenharia Química no Instituto Superior Politécnico de Tecnologias e Ciências (ISPTEC), 2017. Docente: Prof. Júlio Kuende.
Diapositivos de Química Inorgânica sobre os gases nobres (grupo 18), com ocorrência, propriedades e aplicações. É uma versão parecida com "Grupo 18", com o mesmo tema.
QUÍMICA INORGÂNICAELEMENTOS DO GRUPO 18: GASES NOBRES1Luanda, 2017
NÚCLEO DE QUÍMICAElementos do Grupo 18: Gases Nobres2NÚCLEO DE QUÍMICAElementos do Grupo 18: Gases NobresNOME DO GRUPO➢ Os elementos do Grupo 18 têm sido denominados“gases inertes” e “gases raros”.➢ Ambas as denominações são inadequadas.3
NÚCLEO DE QUÍMICAGrupo 18: Gases Nobres➢Adescoberta dos fluoretos de Xenônio(1962) mostrouque o Xe não é inerte.➢Além disso, o Argônio constitui 0,9% em volume daatmosfera terrestre.4
NÚCLEO DE QUÍMICAGrupo 18: Gases Nobres➢ Todavia o nome Gases Nobres é adequado porquemostra a tendência à não reactividade.➢ Os Gases Nobres reagem apenas sobre condiçõesdrásticas.5
NÚCLEO DE QUÍMICAGrupo 18: Gases NobresCONFIGURAÇÃO ELETRÔNICAELEMENTO SÍMBOLO CONFIGURAÇÃOELETRÔNICA2HÉLIOHe1s2 6NEÔNIONe[He]2s2p2 6ARGÔNIOAr[Ne] 3s3p10 2 6CRIPTÔNIOKr[Ar] 3d4s4p10 2 6XENÔNIOXe[Kr] 4d5s5p14 10 2 6RADÔNIORn[Xe] 4f5d6s6p6
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESCONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA➢ OHepossui2electrões.➢ Osdemaispossuemoctetocompleto.➢ Essa configuração eletrônica é muito estável e estárelacionada com a baixa reactividade química desseselementos.7
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESCONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA➢ Esses átomos apresentam uma afinidade eletrônicaigualazeroeenergiasdeionizaçãomuitoelevadas.➢ As EI dos gases nobres são as maiores em cada períododatabelaperiódica.➢ Em condições normais, os átomos de gases nobresapresentam pouca tendência de perder ou receberelectrões.8
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESATOMICIDADE➢ Todossãogasesmonoatômicos.➢ Aatomicidadeunitáriaéresultantedagrandeestabilidade➢ Tal estabilidade acarreta uma pequena tendência deformar ligações e resulta na ocorrência dos Gases Nobresnaformadeátomosisolados.➢ A TOM fornece uma explicação simples do porquê deespécies diatômicas como He2 e Ne2 não serem9conhecidas.
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESOCORRÊNCIA➢Todos os GN ocorrem na atmosfera da terra com exceçãodo Rn, que existe apenas como um radioisótopo de vidacurta.➢Somente o Argônio é relativamente abundante.➢Ne, Ar, Kr e Xe são recuperados a partir do ar líquido pordestilação.10
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESOCORRÊNCIA➢ Oargônioconstitui0,93%emvolumedoar.➢ A produção mundial de argônio é superior a700.000toneladasano.➢ Os demais G.N. são muito menos abundantes.11
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESOCORRÊNCIA➢O He é obtido a partir de depósitos de gases naturais.➢A obtenção do hélio a partir do ar é muito dispendiosaporque existe apenas 5 ppm em volume na atmosfera12
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESOCORRÊNCIAABUNDÂNCIA NA PERCENTAGEM EMATMOSFERA VOLUME-4He5,2. 10-3Ne1,5.10Ar 0,93-4Kr1,1.10-6Xe8,7.10-18Rn6,0.1013
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESPROPRIEDADES QUÍMICAS➢ Uma vez que os G.N. são extremamente estáveis, elessofrerãoreacçõesapenas sob condições rigorosas.➢ Podemos esperar que os G.N. mais pesados tenham maiorprobabilidade de formar compostos porque suas E.I. sãomais baixas.400ºCXe + F → XeF(g)2(g)2 (s)1Atm14
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRES15
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESPROPRIEDADES QUÍMICASForte poder oxidante2XeF + 2H O → 2Xe + 4HF + O2(s)2(g)(g)2(g)XeF + Pt → Xe + PtF4(s)(s)(g)4(s)16
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESPROPRIEDADES QUÍMICAS➢ Uma E.I. menor (para os maiores GN) sugere apossibilidade de compartilhar um elétron com outroátomo,levandoaumareaçãoquímica.➢ Além disso, como os GN já contêm 8 elétrons na camadade valência, a formação de ligações covalentesnecessitarádeumaexpansãodoocteto.➢ Hibridações: XeF2 = sp3d; XeF4 = sp3d2; XeF6 =sp3d317
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESPROPRIEDADES QUÍMICAS➢Na primeira metade do século XX, apenas clatratos dosgases nobres eram conhecidos, mas eram consideradospseudo-compostos.➢Clatratossãopseudo-compostosformadosquandoaáguaésolidificada depois de ter sido saturada com um gásconstituídodepequenasmoléculascomoAr,Xe,Kr,Cl,Br,22CHCl,H Setc.3218
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESPROPRIEDADES QUÍMICAS➢ Clatrato do latim “enjaulado”. Não são verdadeiroscompostos porque não há ligação direta entre ohospedeiroehospedado.➢ A ligação entre o hospedeiro e o hospedado é do tipoforçasdedispersãodeLondon.19
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESPROPRIEDADES FÍSICAS1ª EI(kJ/mol) Entalpia de Ponto de Fusão RaioVaporização (ºC) Atômico(kJ/mol) (°A)He 2372 0,08 -272 1,20Ne 2080 1,7 -248,6 1,60Ar 1521 6,5 -189,0 1,91Kr 1351 9,1 -157,2 2,00Xe 1170 12,7 -108,1 2,20Rn 1037 18,1 -71 -20
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESPROPRIEDADES FÍSICAS➢ Todos os elementos do grupos são gasosos, incolores einodoros.➢ As entalpias de vaporização são baixas porque as únicasforças entre os átomos são as forças de dispersão deLondon(FDL).➢ Como as FDL são muito fracas isto justifica as baixasentalpiasdevaporização.21
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESPROPRIEDADES FÍSICAS➢ A entalpia de vaporização aumenta no grupo de cima parabaixo, à medida que aumenta a polarizabilidade dosátomos.➢ Devido às fraquíssimas forças interatômicas, os pontos defusãoeebuliçãotambémsãomuitobaixos.➢ OPEdoHeéomenordatabelaperiódica(-272ºC)22
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESPROPRIEDADES FÍSICAS➢ Os raios atômicos desses elementos são todos muitopequenoseaumentamquandosedescepelogrupo.➢ Todos os gases nobres são capazes de se difundir atravésdo vidro, da borracha, de materiais plásticos e de algunsmetais.➢ Istodificultaomanuseiodesseselementos.23
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESPROPRIEDADES DE ALGUNS COMPOSTOS DE XENÔNIOFórmula Ponto de Fusão (ºC)EstadodeOxidaçãoXeF2 +2 129XeF4 +4 117XeF6 +6 49,6XeO3 +6 Decompõe, explodeXeO4 +8 -35,6XeO2F2 +6 30,8XeOF4 +6 -4624
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESAPLICAÇÕES DOS GASES NOBRES➢O He é usado preferencialmente ao nitrogênio para diluir ooxigênionoscilindrosdeardosmergulhadores.➢OHeéempregadoembalõesmeteorológicosedirigíveis.➢Pequenas quantidades de Ne são utilizadas nas lâmpadasde neônio dos anúncios luminosos (coloração laranja-avermelhada).➢O Ar é utilizado na obtenção de atmosfera inerte emprocessosmetalúrgicos.25
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESAPLICAÇÕES DOS GASES NOBRES➢ O Ar é ainda empregado em lâmpadas incandescentes efluorescentes.➢ O He é o gás nobre mais importante uma vez que o héliolíquidoéusadocomoumlíquidorefrigerante.➢ O He é também utilizado como gás de refrigeração emreatoreselasers.26
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESAPLICAÇÕES DOS GASES NOBRES➢ O He é usado para inflar pneus de grandes aeronaves, eem balões meteorológicos e de pesquisa sub-orbital nãotripuladosdaNASA.➢ O He líquido é um importante fluido de refrigeração,sendo usado em espectrômetros de RMN de campo alto,incluindoaquelesempregadosemimagensmédicas.➢ Umamistura O2/HesubstituiamisturaO2/N2➢ usada nos cilindros para mergulhadores de águas27profundas.
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESEstrutura de Alguns CompostosEstrutura do Composto XeF228
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESEstrutura de Alguns CompostosEstrutura do Composto XeF429
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRESEstrutura de Alguns CompostosEstrutura do Composto XeF630
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRES• Estrutura de Alguns Compostos2-•Estrutura do Composto [XeF8]Estrutura:Antiprismaquadrática–difícildeexplicaraluzdaRPECV31
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRES• Estrutura de Alguns Compostos-•Estrura do Composto [XeF5]32
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 18: GASES NOBRES• Estrutura de Alguns Compostos4-•Estrutura do Composto [XeO6]33