Química dos Gases Nobres

Outrora considerados totalmente inertes, os gases nobres — sobretudo o xénon — formam uma química real de fluoretos, óxidos e compostos relacionados, derrubando a suposição de que um octeto completo impede a reação.

Definition

A química dos gases nobres é o estudo dos compostos formados pelos elementos do grupo 18, principalmente os fluoretos binários e oxofluoretos de xénon, e da ligação que permite que estes átomos de camada fechada se combinem com parceiros altamente eletronegativos.

Scope

Este tópico abrange a química do grupo 18: a descoberta e a inércia dos gases nobres, as condições sob as quais os membros mais pesados reagem, as estruturas e ligações dos fluoretos, óxidos e oxofluoretos de xénon, a aplicação da VSEPR a estas moléculas e a química mais limitada do crípton e do radão. Trata da ligação e reatividade dos compostos de gases nobres, em vez da espectroscopia utilizada para descobrir os elementos.

Core questions

• Por que os gases nobres foram considerados quimicamente inertes por tanto tempo?
• Que condições permitem que o xénon e o crípton formem compostos?
• Quais são as estruturas e ligações dos fluoretos e óxidos de xénon?
• Por que a reatividade aumenta do hélio em direção ao radão?

Key concepts

• Inércia e energia de ionização
• Fluoretos de xénon
• Óxidos e oxofluoretos de xénon
• Geometria VSEPR de compostos de gases nobres
• Ligação de três centros e quatro eletrões
• Química do crípton e do radão

Key theories

Reatividade dos gases nobres mais pesados

Os gases nobres mais pesados têm energias de ionização relativamente baixas e nuvens eletrónicas grandes e polarizáveis, de modo que oxidantes suficientemente fortes, como o flúor e o hexafluoreto de platina, podem oxidar o xénon para formar compostos estáveis.

Estrutura e ligação dos fluoretos de xénon

Compostos como XeF2, XeF4 e XeF6 adotam geometrias previstas pela VSEPR a partir dos pares de eletrões não ligantes no xénon, com a ligação descritível por modelos de três centros e quatro eletrões ou de orbitais moleculares, sem invocar a participação de orbitais d.

Óxidos e oxofluoretos

A hidrólise e a reação posterior dos fluoretos dão óxidos e oxofluoretos de xénon, como XeO3 e XeOF4, oxidantes fortes cuja existência demonstra ainda mais uma química genuína e variada dos gases nobres.

Clinical relevance

Para além do seu interesse fundamental, os gases nobres são utilizados como atmosferas inertes, meios de iluminação e laser, criogénicos e anestésicos, enquanto os fluoretos de gases nobres servem como poderosos reagentes fluorantes e oxidantes.

History

Os gases nobres foram descobertos por Ramsay e colegas no final do século XIX e foram considerados, durante muito tempo, completamente não reativos. A preparação de Bartlett, em 1962, de um composto de fluoreto de xénon-platina, desfez esta crença e lançou a química sistemática dos gases nobres, especialmente os fluoretos e óxidos de xénon.

Key figures

• William Ramsay
• Neil Bartlett
• Linus Pauling

Seminal works

• bartlett1962
• greenwood1997
• weller2018

Frequently asked questions

Se os gases nobres têm octetos completos, como podem reagir?

Um octeto preenchido torna a reação difícil, mas não impossível; os gases nobres mais pesados mantêm os seus eletrões externos relativamente soltos, de modo que oxidantes extremamente fortes, como o flúor e o hexafluoreto de platina, podem remover ou partilhar esses eletrões e formar ligações químicas genuínas.

Por que o xénon é muito mais reativo que o hélio ou o néon?

A energia de ionização diminui no grupo 18 à medida que os eletrões de valência se afastam do núcleo, de modo que os eletrões do xénon são muito mais fáceis de envolver do que os do hélio ou do néon, razão pela qual uma química estável existe principalmente para o xénon e, em menor extensão, para o crípton e o radão.