Gas nobili

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I gas nobili

I gas nobili (anche detti gas rari) sono dei gas inerti che costituiscono il diciottesimo[1] gruppo della tavola periodica degli elementi, cioè la colonna più a destra. Sono costituiti da atomi con gusci elettronici completi. Ne fanno parte i seguenti elementi:

Talvolta essi (particolarmente l'elio) si trovano insieme ad altri gas (per lo più azoto e metano) in sorgenti endogene; l'elio di origine endogena proviene dalla decomposizione di elementi radioattivi presenti nel sottosuolo che emettono particelle α (cioè ioni He2+): queste ossidano specie presenti nel terreno e diventano atomi di elio.

I gas nobili sono tutti gas monoatomici, non facilmente liquefacibili, presenti nell'atmosfera in percentuali varie; il più comune è l'argo che ne costituisce circa lo 0,932%.

Caratteristiche

Elemento Elio (3He e 4He) Neon Argon Kripton Xenon Radon
Punto di fusione Errore in {{M}}: parametro 1 non è un numero valido.)[2] 0,319
Errore in {{M}}: parametro 1 non è un numero valido.)
(29,315 bar)		 0,775 K
(−272,375 °C)
(25,316 bar)		 24,57 K
(−248,58 °C)
 		 84,0 K
(−189,2 °C)
 		 116,2 K
(−157,0 °C)
 		 161,4 K
(−111,8 °C)
 		 ca. 202 K
(ca. −71 °C)
 
Punto di ebollizione (1013 hPa)[2] 3,1905 K
(−269,9595 °C)		 4,224 K
(−268,926 °C)		 27,09 K
(−246,06 °C)		 87,295 K
(−185,855 °C)		 119,79 K
(−153,36 °C)		 165,03 K
(−108,12 °C)		 211,9 K[3]
(−61,3 °C)
Punto critico[2]
  • 3,3093 K
    (−269,8407 °C)
  • 1,1459 bar
  • 0,04119 g/cm³
  • 5,2014 K
    (−267,9486 °C)
  • 2,275 bar
  • 0,06945 g/cm³
  • 44,448 K
    (−228,702 °C)
  • 26,60 bar
  • 0,4835 g/cm³
  • 150,7 K
    (−122,5 °C)
  • 48,7 bar
  • 0,535 g/cm³
  • 209,40 K
    (−63,75 °C)
  • 55,1 bar
  • 0,909 g/cm³
  • 289,777 K
    (16,627 °C)
  • 58,8 bar
  • 1,105 g/cm³
  • 377,7 K[3]
    (104,6 °C)
  • 61,9 bar[3]
  • 1,528 g/cm³
Punto triplo[2] inesistente
  • 24,54 K
    (−248,61 °C)
  • 433,0 mbar
  • 83,798 K
    (−189,352 °C)
  • 688,92 mbar
  • 115,96 K
    (−157,46 °C)
  • 732 mbar
  • 161,35 K
    (−111,80 °C)
  • 816 mbar
  • 200,0 K[3]
    (−73,2 °C)
  • 588 mbar[3]
Densità (0 °C, 1013 hPa)[2] 0,13448 kg/m³ 0,17847 kg/m³ 0,9000 kg/m³ 1,7839 kg/m³ 3,7493 kg/m³ 5,8971 kg/m³ 9,73 kg/m³
Struttura Struttura dell'elio Struttura del neon Struttura dell'argon Struttura del kripton Kristallstruktur von Xenon Struttura dello xenon
Sistema cristallino esagonale cubico cubico cubico cubico cubico
Costante di reticolo[4]
  • a = 3,531 Å
  • c = 5,693 Å
 a = 4,43 Å
 		 a = 5,26 Å
 		 a = 5,72 Å
 		 a = 6,20 Å
 		 a = 6,55 Å[5]

Cenni storici

William Ramsay

Il termine gas nobili deriva dal fatto che essi evitano di reagire con gli elementi "comuni", esibendo un atteggiamento attribuito comunemente alla "nobiltà". I gas nobili venivano anche chiamati gas inerti, ma il termine non era accurato, in quanto alcuni di essi hanno mostrato di prendere parte in reazioni chimiche.

A causa della loro non-reattività, i gas nobili non furono scoperti fin quando l'esistenza dell'elio non fu dedotta ipoteticamente da un'analisi spettrografica del Sole, e successivamente provata quando William Ramsay riuscì a isolarlo. I gas nobili hanno inoltre forze di attrazione interatomica molto deboli e conseguentemente punti di fusione ed ebollizione molto bassi.

Gli atomi più grossi della serie sono leggermente più reattivi, e lo xeno è stato indotto a formare un numero di composti con il fluoro e con l'ossigeno. Nel 1962, Neil Bartlett, mentre lavorava alla University of British Columbia, fece reagire lo xeno con il fluoro ottenendo XeF2, XeF4, e XeF6. Il radon reagisce con il fluoro formando fluoruro di radon, RnF, e il composto, allo stato solido, emette una luce gialla. Anche il kripton reagisce con il fluoro formando KrF2. Nel 2003 è stato scoperto che anche l'argon forma composti come ad esempio il fluoruro di argo ArF2.

Nel 2002, vennero scoperti composti dove l'uranio formava molecole con argon, kripton, o xeno. Ciò suggerisce che i gas nobili potrebbero formare composti anche con altri metalli.

Proprietà chimiche

I gas nobili sono incolori, inodori, insapori, e non infiammabili nelle condizioni standard. Una volta appartenevano al gruppo 0 della tavola periodica poiché si credeva che questi avessero una valenza pari a 0, il che li impossibilitava a combinarsi con altri elementi per formare composti. Tuttavia si è poi scoperto che alcuni gas nobili riescono a formare composti, il che ha fatto cadere in disuso questa denominazione.

Così come gli altri gruppi, anche i gas nobili hanno una periodicità per quanto riguarda la configurazione elettronica.

Z Elemento N. di elettroni/Livelli energetici
2 elio 2
10 neon 2, 8
18 argon 2, 8, 8
36 krypton 2, 8, 18, 8
54 xenon 2, 8, 18, 18, 8
86 radon 2, 8, 18, 32, 18, 8

I gas nobili hanno il livello elettronico esterno completo; di conseguenza sono estremamente stabili e quindi non tendono a formare legami chimici con altri elementi, in concordanza con quanto enunciato dalla regola dell'ottetto.

Luminescenza

Glass tube shining violet light with a wire wound over it Glass tube shining orange light with a wire wound over it Glass tube shining purple light with a wire wound over it Glass tube shining white light with a wire wound over it Glass tube shining blue light with a wire wound over it
Glass tube shining light red Glass tube shining reddish-orange Glass tube shining purple Glass tube shining bluish-white Glass tube shining bluish-violet
Illuminated light red gas discharge tubes shaped as letters H and e Illuminated orange gas discharge tubes shaped as letters N and e Illuminated light blue gas discharge tubes shaped as letters A and r Illuminated white gas discharge tubes shaped as letters K and r Illuminated violet gas discharge tubes shaped as letters X and e
Helium line spectrum Neon line spectrum Argon line spectrum Krypton line spectrum Xenon line spectrum
Elio Neon Argon Krypton Xenon

Note

  1. ^ I gas nobili appartengono al diciottesimo gruppo della tavola periodica secondo l'attuale nomenclatura IUPAC, mentre secondo la vecchia nomenclatura appartengono al gruppo VIIIA.
  2. ^ a b c d e P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: Noble Gases. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2006 (DOI: 10.1002/14356007.a17_485).
  3. ^ a b c d e A. G. M. Ferreira, L. Q. Lobo: On the vapour pressure of radon. In: The Journal of Chemical Thermodynamics. 2007, 39, 10, S. 1404–1406, DOI: 10.1016/j.jct.2007.03.017
  4. ^ K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. In: Acta Crystallographica. 1974, 30, S. 193–204, DOI: 10.1107/S0567740874002469.
  5. ^ A. V. Grosse: Some physical and chemical properties of element 118 (Eka-Em) and element 86 (Em). In: Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1965, 27, 3, S. 509–519, DOI: 10.1016/0022-1902(65)80255-X.

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

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