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• Mario Martinez

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INTRODUCION En 1904, Rayleigh y Ramsay recibieron el premio Nobel de Física y Química, respectivamente, por el descubrimiento de los gases nobles. Los gases nobles son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares. Bajo condiciones normales, son gases monoatómicos inodoros, incoloros y presentan una reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 de la tabla periódica . Los siete gases son helio (He), neón (Ne), argón (Ar), criptón (Kr), xenón (Xe), radón (Rn) y oganesón (Og). Descubre qué elementos de la tabla periódica son metales de transición y cuáles son sus características físicas y químicas. Aquí podrás encontrar información sobre metales de transición y cuáles son los elmentos que pertenecen a este grupo. En cada una de las páginas que puedes ver a continuación, encontrarás datos de los elementos metales de transición como sus propiedades físicas, propiedades químicas, configuración electrónica y elmentos relacionados con cada elemento y comparar sus características entre sí.

OBJETIVOS      

Conocer acerca de Los Gases Nobles y su Historia como tal. Conocer las Propiedades de los Gases Nobles y como están compuestos. Aprender sobre la Importancia y Descubrimiento de Los Gases Nobles Conocer las propiedades Físicas y Químicas de los Gases Nobles Conocer acerca de los Metales de Transición. Conocer sus Propiedades y su actividad Catalítica

MARCO TEORICO Los gases nobles son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares: por ejemplo, bajo condiciones normales, son gases monoatómicos inodoros, incoloros y presentan una reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 (VIIIA)1 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 (trimix) 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. Los gases nobles son un grupo de elementos de la tabla periódica que se caracterizan, en condiciones normales de presión y temperatura, por ser gases monoatómicos sin olor, sin color y con muy baja reactividad química. El grupo de los gases nobles abarca los seis primeros períodos del grupo 18 de la tabla periódica e incluye estos seis elementos: 1. 2. 3. 4. 5.

Helio (He, número atómico 2) Neón (Ne, número atómico 10) Argón (Ar, número atómico 18) Kriptón (Kr, número atómico 36) Xenón (Xe, número atómico 54)

6. Radón (Rx, número atómico 86)

HISTORIA 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. El helio fue detectado por primera vez en el Soldebido a sus características de líneas espectrales. Pierre Janssen y Joseph Norman Lockyer fueron los primeros en descubrir un gas noble el 18 de agosto de 1868 cuando examinaban la cromosfera del Sol, y lo llamaron helio a partir de la palabra griega para el Sol, ἥλιος (helios). Anteriormente, en 1784, el químico y físico inglés Henry Cavendish había descubierto que el aire contenía una pequeña proporción de una sustancia menos reactiva que el nitrógeno. Un siglo más tarde, en 1895, lord Rayleigh descubrió que las muestras de nitrógeno del aire son de diferente densidad que las del nitrógeno como consecuencia de reacciones químicas. En colaboración con William Ramsay, científico del University College de Londres, Lord Rayleigh postuló que el nitrógeno extraído del aire se encontraba mezclado con otro gas y ejecutó un experimento que consiguió aislar exitosamente un nuevo elemento: el argón, palabra derivada del griego ἀργός (argós), "inactivo". A partir de este descubrimiento, notaron que faltaba una clase completa de gases en la tabla periódica. Durante su búsqueda del argón, Ramsay también consiguió aislar el helio por primera vez, al calentar cleveíta, un mineral. En 1902, después de aceptar la evidencia de la existencia de los elementos helio y argón, Dmitri Mendeléyev incluyó estos gases nobles como Grupo 0 en su clasificación de elementos, que posteriormente se convertiría en la tabla periódica.

PROPIEDADES GENERALES GASES NOBLES Los gases nobles deben su nombre a la traducción del alemán Edelgas, nombre utilizado por primera vez en 1898 por el químico Hugo Erdmann (Huego Wilhelm Traugott Erdmann) para referirse a la baja reactividad de estos elementos. De hecho, son los elementos de menores reactividades de toda la tabla periódica, tan baja que son prácticamente inertes o no-reactivos. Esto se debe a que

cuentan con una capa de valencia completa que les confiere baja tendencia a captar o liberar electrones y un comportamiento similar a lo que sería un gas ideal en condiciones estándares. En general, los gases nobles comparten estas propiedades:          

Son elementos no metálicos Prácticamente no reactivos Capa de valencia completa Existen como gases monoatómicos Electronegatividad muy baja Alta energía de ionización Baja temperatura de fusión y de ebullición No tienen color ni olor No son inflamables Conducen electricidad y producen fluorescencia

Al igual que la reactividad, las fuerzas interatómicas en los gases nobles también son muy débiles y por ello tienen bajas temperaturas de fusión y de ebullición, siendo todos gases monoatómicos en condiciones normales, incluso los gases nobles de mayor masa atómica. El helio tiene muchas propiedades únicas que no se encuentran ni en otros gases nobles ni en ningún otro elemento de la tabla periódica. Su punto de fusión es el más bajo de todos los elementos conocidos y es además el único elemento que muestra superfluidez, un estado en el que la materia está en estado líquido pero puede fluir sin perder energía cinética. El helio necesita una presión de 25 atm (2500 kPa) y una temperatura de -272 ºC para solidificar. La capa de valencia completa también es responsable de que los gases nobles tengan un alto potencial de ionización (el más alto de cada período de la tabla periódica) y no formen iones fácilmente, lo que demuestra la estabilidad de su configuración electrónica.

COMPUESTOS DE GASES NOBLES El grupo de los gases nobles fue llamado con anterioridad grupo 0, pues la capa de valencia completa les confería una valencia igual a cero y, por tanto, la incapacidad para unirse con otros elementos para formar compuestos. Sin embargo, a pesar de su baja reactividad, se conocen compuestos de gases nobles, aunque sean relativamente pocos si se comparan con otros elementos. La reactividad de los gases nobles sigue este orden creciente: Ne, He, Ar, Kr, Xe y Rn. No se ha encontrado ningún compuesto neutral en cuyos enlaces químicos participen el neón o el helio, si con los otros gases nobles. Los compuestos

de gases nobles más abundantes son de xenón combinados con elementos muy electronegativos, principalmente flúor y oxígeno, y muchos de ellos se utilizan como agentes oxidantesen síntesis química, por ejemplo el difluoruro de xenón (XeF2). Los gases nobles tienen una reactividad extremadamente baja; a pesar de ello, se han formado una gran cantidad de compuestos de gases nobles. No se han formado compuestos neutros en los que el helio y el neón estén presentes en los enlaces químicos (aunque hay pruebas teóricas de algunos compuestos de helio), mientras que el xenón, el kriptón y el argón solo presentan una reactividad baja. La reactividad sigue el orden Ne < He < Ar < Kr < Xe < Rn.

ABUNDANCIA Y PRODUCCION La abundancia de los gases nobles en el universo disminuye a medida que aumenta su número atómico. El helio es el elemento más común en el universo después del hidrógeno, con una proporción de masa de aproximadamente el 24 %. La mayoría del helio del universo se formó durante la nucleosíntesis primordial, pero la cantidad de helio aumenta constantemente debido a la fusión de hidrógeno en la nucleosíntesis estelar (proceso realizado mediante reacciones nucleares que tiene su origen en las estrellas durante su proceso evolutivo, y que antecede a una supernova por colapso gravitatorio). La abundancia en la Tierra muestra tendencias diferentes; por ejemplo, el helio es solo el tercer gas noble más abundante de la atmósfera. El motivo es que no hay helio primordial en la atmósfera, ya que debido a la pequeña masa de este átomo, el helio no puede ser retenido por el campo gravitatorio terrestre. El helio de la Tierra deriva de la desintegración alfa de elementos pesados como el uranio o el torio de la corteza terrestre, y tiende a acumularse en yacimientos de gas natural. Por otro lado, la abundancia del argón crece como resultado de la desintegración alfa del potasio-40, que también se encuentra en la corteza terrestre, para formar argón-40, que es el isótopo del argón más abundante de la Tierra a pesar de ser relativamente raro en el sistema solar. Este proceso es la base del método de datación por potasio-argón. El xenón tiene una abundancia relativamente baja en la atmósfera, lo que se ha dado a conocer como el «problema del xenón desaparecido»; una teoría es que el xenón que falta podría estar atrapado en minerales dentro de la corteza terrestre. El radón se forma en la litosfera por la desintegración alfa del radio. Se puede filtrar en edificios a través de los cimientos y acumularse en áreas mal ventiladas. Debido a su gran radiactividad, el radón supone un riesgo significativo para la salud; solo en Estados Unidos, está asociado con unas 21.000 muertes por cáncer de pulmón cada año.

USOS Los gases nobles tienen un punto de ebullición y de fusión muy bajos, lo que los hace útiles como refrigerantescriogénicos. En particular, el helio líquido, que hierve a 4,2 K, se utiliza para imanes superconductores, como los que se emplean para la imagen por resonancia magnética y la resonancia magnética nuclear. El neón líquido, aunque no llega a temperaturas tan bajas como el helio líquido, también tiene aplicaciones en la criogenia, pues tiene una capacidad de refrigeración más de 40 veces superior a la del helio líquido y más de tres veces superior a la del hidrógeno líquido. El helio se utiliza como componente de los gases respirables para sustituir al nitrógeno, gracias a su baja solubilidad en fluidos, especialmente en lípidos. Los gases son absorbidos por la sangre y los tejidos corporales cuando hay presión, como en el submarinismo, lo que provoca un efecto anestésico conocido como "mal de profundidad". Debido a su baja solubilidad, entra poco helio en las membranas celulares, y cuando se utiliza helio para sustituir parte de los gases respirables, como en el trimix o el heliox, se consigue una reducción del efecto narcótico del gas en profundidad. La baja solubilidad del helio ofrece más ventajas para el trastorno conocido como enfermedad por descompresión. A menor cantidad de gas disuelto en el cuerpo significa que se forman menos burbujas de gas durante la reducción de la presión durante el ascenso. Otro gas noble, el argón, es considerado la mejor opción como gas de inflación del traje seco en el submarinismo.

METALES DE TRANSICION Los elementos de transición son aquellos elementos químicos que están situados en la parte central del sistema periódico, en el bloque d, cuya principal característica es la inclusión en su configuración electrónica del orbital d, parcialmente lleno de electrones. Esta definición se puede ampliar considerando como elementos de transición a aquellos que poseen electrones alojados en el orbital d, esto incluiría a zinc, cadmio, y mercurio. La IUPAC define un metal de transición como "un elemento cuyo átomo tiene una subcapa d ( subnivel de energía )incompleta o que puede dar lugar a cationes". Son metales de transición, ya que tienen una configuración d10. Solo se forman unas pocas especies transitorias de estos elementos que dan lugar a iones con una subcapa dparcialmente completa. Por ejemplo mercurio (I) solo se encuentra como Hg22+, el cual no forma un ion aislado con una subcapa parcialmente llena, por lo que los tres elementos son inconsistentes con la definición anterior. Estos forman iones con estado de oxidación 2+, pero conservan la configuración 4d10. El elemento 112 podría también ser excluido aunque sus propiedades de oxidación no son

observadas debido a su naturaleza radioactiva. Esta definición corresponde a los grupos 3 a 11 de la tabla periódica. Según la definición más amplia los metales de transición son los cuarenta elementos químicos, del 21 al 30, del 39 al 48, del 71 al 80 y del 103 al 112. El nombre de "transición" proviene de una característica que presentan estos elementos de poder ser estables por sí mismos sin necesidad de una reacción con otro elemento. Cuando a su última capa de valencia le faltan electrones para estar completa, los extrae de capas internas. Con eso es estable, pero le faltarían electrones en la capa donde los extrajo, así que los completa con otros electrones propios de otra capa. Y así sucesivamente; este fenómeno se le llama "Transición electrónica". Esto también tiene que ver con que estos elementos sean tan estables y difíciles de hacer reaccionar con otros. La definición más amplia es la que tradicionalmente se ha utilizado. Sin embargo muchas propiedades interesantes de los elementos de transición como grupo son el resultado de su subcapa d parcialmente completa. Las tendencias periódicas del bloque d son menos predominantes que en el resto de la tabla periódica. A través de ésta la valencia no cambia porque los electrones adicionados al átomo van a capas internas.

ELEMENTOS

Grupo

3 (III B)

4 (IV B)

6 (VI B)

7 (VII B)

8 (VIII B)

9 (VIII B)

10 (VIII B)

Periodo 4

Sc 2 1

Ti 22

V 23

Cr 24

Mn 25

Fe 26

Co 27

Periodo 5

Y 39

Zr 40

Nb 41

Mo 42

Tc 43

Ru 44

Periodo 6

Lu 71 Hf 72

Ta 73

W 74

Re 75

Os 76

Periodo 7

Lw 1 03

5 (V B)

11 (I B)

12 (II B)

Ni 28

Cu 29

Zn 30

Rh 45

Pd 46

Ag 47

Cd 48

Ir 77

Pt 78

Au 79

Hg 80

Rf 104 Db 105 Sg 106 Bh 107 Hs 108 Mt 109 Ds 110 Rg 111 Cn 112

PROPIEDADES

Casi todos los elementos son metales típicos, de elevada dureza, con puntos de fusión y ebullición altos, buenos conductores tanto del calor como de la electricidad. Muchas de las propiedades de los metales de transición se deben a la capacidad de los electrones del orbital d de localizarse dentro de la red metálica. En metales, cuantos más electrones compartan un núcleo, más fuerte es el metal. Poseen una gran versatilidad de estados de oxidación, pudiendo alcanzar una carga positiva tan alta como la de su grupo, e incluso en ocasiones negativa (Como en algunos complejos de coordinación).      

Sus combinaciones son fuertemente coloreadas y paramagnéticas Sus potenciales normales suelen ser menos negativos que los de los metales representativos, estando entre ellos los llamados metales nobles. Pueden formar aleaciones entre ellos. Son en general buenos catalizadores. Son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio) Forman complejos iónicos.

ESTADOS DE OXIDACIÓN VARIABLES A diferencia de los metales de los grupos 1 y 2, los iones de los elementos de transición pueden tener múltiples estados de oxidación estables ya que pueden perder electrones dsin un gran sacrificio energético. El manganeso, por ejemplo tiene dos electrones 4s y cinco 3d que pueden ser eliminados. La pérdida de todos estos electrones lleva a un estado de oxidación +7. El osmio y el rutenio se encuentran comúnmente solos en un estado de oxidación +8 muy estable el cual es uno de los más elevados para compuestos aislados. Ciertos patrones en los estados de oxidación surgen a través de los periodos de los elementos de transición: 



El número de estados de oxidación aumenta para cada ion hasta el Mn, a partir del cual comienza a disminuir. Los últimos metales de transición tienen una mayor atracción entre protones y electrones (ya que hay más de cada uno presentes), lo que requeriría más energía para eliminar los electrones. Cuando los elementos están en estados de oxidación bajos, se pueden encontrar como iones simples. Sin embargo, los metales de transición en estados de oxidación elevados se encuentran generalmente unidos covalentemente a elementos electronegativos como oxígeno o flúor formando iones poliatómicos como el cromato, vanadato, o permanganato.

Otras propiedades con respecto a la estabilidad de los estados de oxidación: 

Iones en elevados estados de oxidación tienden a ser buenos agentes oxidantes, mientras que elementos en bajos estados de oxidación tienden a ser buenos agentes reductores.

 

Iones 2+ a través del periodo comienzan como fuertes reductores y se vuelven más estables. Iones 3+ comienzan estables y se vuelven más oxidantes a través del periodo.

CONCLUSIONES Los gases nobles son elementos inertes debido a que su configuración electrónica está completa, y es muy difícil extraer un electrón de ellos. Es casi imposible que un gas noble reaccione con otro elemento, debido a que tienen una configuración electrónica muy estable. Sus puntos de fusión y ebullición son extremadamente bajos debido a que cuentan con fuerzas intermoleculares muy débiles. Los gases nobles o inertes no reaccionan con otros elementos por tener 8 electrones de valencia y se encuentran situados el grupo VIII de la tabla periódica, tiene variados usos que resultan más eficientes y menos contaminantes que algunos otros elementos, investigaciones realizadas sobre estos gases han resultado de gran importancia en la comunidad química y abre el camino hacia nuevos descubrimientos en diferentes áreas. Los elementos de transición son aquellos que tienen la subcapa d o f parcialmente llena en cualquier estado de oxidación común. El término "elementos de transición" se refiere más comúnmente a los elementos de transición del bloque d.

BIBLIOGRAFIA http://www.monografias.com/trabajos102/gases-nobles-leyboyle/gases-nobles-ley-boyle.shtml https://curiosoando.com/que-propiedades-tienen-los-gasesnobles https://es.wikipedia.org/wiki/Gases_nobles https://www.clubensayos.com/Ciencia/Gases-NoblesInorganica/129810.html http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/pertab/tranel.html https://es.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transici%C3%B3n https://clickmica.fundaciondescubre.es/conoce/descubrimientos/l os-gases-nobles/

ANEXOS

Metales de Transición

Gases Nobles