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UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE MONTERREY QUIMICA NOMBRES: PABLO CARRIZALES ALEJANDRO IBARRA ISRAEL ROSALES GRUPO: IAS 1° B MAESTRO: SERGIO QUINTANILLA

GASES NOBLES Los gases nobles son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares: por ejemplo, bajo condiciones normales, son gases monoatómicos inoloros, incoloros y presentan una reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 de la tabla periódica (anteriormente llamado grupo 0). Los siete gases son helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe), el radiactivo radón (Rn) y el sintético oganesón (Og). Las propiedades de los gases nobles pueden ser explicadas por las teorías modernas de la estructura atómica: a su capa electrónica de electrones valentes se la considera completa, dándoles poca tendencia a participar en reacciones químicas, por lo que solo unos pocos compuestos de gases nobles han sido preparados hasta 2008. El xenón reacciona de manera espontánea con el flúor (debido a la alta electronegatividad de este), y a partir de los compuestos resultantes se han alcanzado otros. También se han aislado algunos compuestos con kriptón. Los puntos de fusión y de ebullición de cada gas noble están muy próximos,

difiriendo en menos de 10° C; consecuentemente, solo son líquidos en un rango muy pequeño de temperaturas. El neón, argón, kriptón y xenón se obtienen del aire usando los métodos de licuefacción y destilación fraccionada. El helio es típicamente separado del gas natural y el radón se aísla normalmente a partir del decaimiento radioactivo de compuestos disueltos del radio. Los gases nobles tienen muchas aplicaciones importantes en industrias como iluminación, soldadura y exploración espacial. La combinación helio-oxígeno-nitrógeno se emplea para respirar en inmersiones de profundidad para evitar que los buzos sufran el efecto narcótico del nitrógeno. Después de verse los riesgos causados por la inflamabilidad del hidrógeno, este fue reemplazado por helio en los dirigibles y globos aerostáticos. Gas noble es una traducción del nombre alemán Edelgas, usado por primera vez en 1898 por Hugo Erdmann, para indicar su extremadamente bajo nivel de reactividad. El nombre hace una analogía con el término "metales nobles", como el oro, asociado con riqueza y nobleza, y que tiene también una baja reactividad. También se ha dado a los

gases nobles el nombre gases inertes, pero esta etiqueta ha sido desaprobada a medida que los gases nobles se han ido conociendo más. Gases raros es otro término que se ha utilizado, pero también es incorrecto porque el argón conforma una parte bastante considerable (0,94 % por volumen, 1,3 % por masa) de la atmósfera terrestre. Los gases nobles cuentan con fuerzas intermoleculares muy débiles y, por lo tanto, tienen puntos de fusión y de ebullición muy bajos. Todos ellos son gases monoatómicos bajo condiciones estándar, incluyendo aquellos que tienen masas atómicas mayores que algunos elementos que se encuentran normalmente en estado sólido. El helio tiene varias propiedades únicas con respecto a otros elementos: tanto su punto de ebullición como el de fusión son menores que los de cualquier otra sustancia conocida; es el único elemento conocido que presenta superfluidez; de la misma manera no puede ser solidificado por enfriamiento bajo condiciones estándar, sino que se convierte en sólido bajo una presión de 25 atm (2500 kPa; 370 psi) y 0,95 K (−272,20 °C; −457.960 °F).25 Los gases nobles hasta el xenón tienen múltiples

isótopos estables. El radón no tiene isótopos estables; su isótopo de mayor duración tiene un periodo de semidesintegración de 3,8 días que puede formar helio y polonio. Propiedad

Gas Noble

Número atómico

2

10

18

36

54

86

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

0,094

0,109

0,130

0,152

—

Punto de ebullición – – (°C) 268,83 245,92

– 185,81

– 151,70

– 106,60

–62

380

– 248,52

–189,6

–157

–111,5

–71

Punto de fusión (°C)

–272

0,070

118

MOLECULAS DIATOMICAS Las moléculas diatómicas (del griego δι, dos y άτομον, átomo) son aquellas que están formados por dos átomos del mismo o distinto elemento químico. Este arreglo se debe a la existencia de un mínimo en el potencial al cual se encuentran sometidas los átomos. Los gases nobles no forman moléculas diatómicas: esto puede ser explicado usando la teoría orbital molecular. Durante el siglo XIX se pensaba que los elementos en estado gaseoso podían ser diatómicos pero no se había confirmado. De hecho, John Dalton dijo en su teoría atómica que los elementos eran monoatómicos y que los átomos del mismo elemento tenían el mismo peso atómico. Por ejemplo, Dalton pensó que la fórmula del agua era HO. En consecuencia de esto se realizaron cálculos erróneos sobre la masa y pesos moleculares de algunos compuestos básicos. En 1805, Gay-Lussac y von Humboldt mostraron que el agua estaba formada por dos hidrógenos y un oxígeno. En 1811, Amedeo Avogadro concretó la exacta composición del

agua, basándose en lo que hoy se conoce como Ley de Avogadro y la evidencia de la existencia de moléculas diatómicas homonucleares. No obstante, estos resultados fueron ignorados en su mayor parte hasta 1860. Esto fue, en parte, por la creencia de que los átomos de un elemento no tenían ninguna afinidad química hacia átomos del mismo elemento. Las moléculas diatómicas no pueden tener cualquier geometría que no sea lineal, ya que dos puntos cuales quiera siempre caen en una línea. Este es el caso más simple de arreglo de átomos después del arreglo esférico de átomos simples. Lista de elementos diatómicos:        

Hidrógeno → H2 Yodo → I2 Oxígeno → O2 Nitrógeno → N2 Flúor → F2 Cloro → Cl2 Bromo → Br2 Yodo → I2

FORMULAS MOLECULARES La fórmula molecular es la fórmula química que indica el número y tipo de átomos distintos presentes en la molécula. La fórmula molecular es la cantidad real de átomos que conforman una molécula. Sólo tiene sentido hablar de fórmula molecular si el elemento o el compuesto están formados por moléculas; en el caso de que se trate de cristales, se habla de su fórmula empírica. Una fórmula molecular se compone de símbolos y subíndices numéricos; los símbolos corresponden a los elementos que forman el compuesto químico representado y los subíndices son la cantidad de átomos presentes de cada elemento en el compuesto.1 Así, por ejemplo, una molécula de ácido sulfúrico, descrita por la fórmula molecular H2SO4 posee dos átomos de hidrógeno, un átomo de azufre y cuatro átomos de oxígeno. El término se usa para diferenciar otras formas de representación de estructuras químicas, como la fórmula desarrollada o la fórmula esqueletal. La fórmula molecular se utiliza para la representación de los

compuestos inorgánicos y en las ecuaciones químicas. *COMPUESTOS COMUNES Óxidos básicos

Fórmula molecular

Nombre

Na2O

óxido de sodio

K2O

óxido de potasio

MgO

óxido de magnesio Hidróxidos

Fórmula molecular

Nombre

NaOH

hidróxido de sodio

KOH

hidróxido de potasio

Ca(OH)2

hidróxido de calcio

Mg(OH)2

hidróxido de magnesio

Óxidos ácidos

Fórmula molecular

Nombre

N2O

óxido nitroso

NO2

dióxido de nitrógeno

SO2

dióxido de azufre

SO3

trióxido de azufre

Ácidos

Fórmula molecular

Nombre

HCl

ácido clorhídrico

H3PO4

ácido fosfórico

H2SO3

ácido sulfuroso

H2SO4

ácido sulfúrico

Sales

Fórmula molecular

Nombre

NaCl

cloruro de sodio

Na3PO4

fosfato de sodio

Na2SO3

sulfito de sodio

Na2SO4

sulfato de sodio

*EJEMPLOS DE ECUACIONES:  H2SO4 + Na2CrO4 → CrO3 + Na2SO4 + H2O Reacción del ácido sulfúrico con el cromato de sodio

 SO3 + SCl2 → SOCl2 + SO2 Síntesis de cloruro de tionilo

 Ca(OH)2 (aq) + Na2CO3 (aq) → 2 NaOH (aq) + CaCO3 (s) Reacción de doble sustitución

PESOS MOLECULARES Representa la masa relativa promedio de una molécula de una sustancia covalente. Se determina sumando los pesos atómicos de los elementos teniendo en cuenta el número de átomos de cada uno en la molécula. La masa molecular (masa molecular relativa o peso fórmula) es un número que indica cuántas veces la masa de una molécula de una sustancia es mayor que la unidad de masa molecular y sus elementos, se calcula sumando todas las masas atómicas de dicho elemento. Su valor numérico coincide con el de la masa molar, pero expresado en unidades de masa atómica, en lugar de gramos/mol. La masa molecular alude a una sola molécula, mientras que la masa molar corresponde a un mol (N = 6,022·1023) de moléculas. La fórmula para calcularla es la siguiente: masa molecular = masa atómica de A * n.º de átomos de A + masa atómica de B * n.º de átomos de B. Hasta que no queden átomos diferentes.

La masa molecular se calcula sumando las masas atómicas de los elementos que componen la molécula. Así, en el caso del agua: H2O, su masa molecular es: masa atómica del H: 1,00797 u, aproximadamente igual a (≈) 1 * n.º de átomos de H: 2 + masa atómica del O: 15,9994 u ≈ 16 * n.º de átomos de O: → 2 átomos de H x 1 átomo de O = 2 u + 16 u = 18 u. Si las cifras decimales son mayores que 0,5, el número másico se aproxima a la unidad entera siguiente. Ejemplo: el número másico del oxígeno es 15,9994 ≈ 16. Es decir, el número másico del O es 16. Al igual que la masa atómica, la masa molecular se expresa en unidades de masa atómica: Umas (u) o daltons o daltones (Da), que son equivalentes. Los Da aportan la ventaja de poderse emplear para moléculas mayores al aceptar un múltiplo, el kilodalton: kDa. La masa molecular se calcula de manera fácil sumando las masas atómicas. Por ejemplo la masa molecular del ácido sulfúrico:

H2SO4: H = 1,00797 Da; S = 32,065 Da; O = 15,9994 Da H2 = 2 x 1,00794 Da = 2,01594 Da S = 1 x 32,066 Da = 32,065 Da O4 = 4 x 15,9994 Da = 63,9976 Da Masa molecular = H2 + S + O4 = 2,01594 Da + 32,065 Da + 63,9976 Da = 98,07854 Da.