¿Qué son los gases nobles en química? - Descubre este grupo de elementos químicos

Los gases nobles son un conjunto de elementos que conforman la tabla periódica y que se ubican en el grupo 18 de la misma. Sí quieres saber qué son, cuáles son, sus propiedades físicas y químicas, sus características y más. Aquí te mostramos.

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Concepto y definición de los gases nobles en química

Los gases nobles, también conocidos como gases inertes, son un conjunto de elementos químicos que se ubican en el grupo 18 (VIII A) de la tabla periódica. Estos elementos se caracterizan por tener propiedades similares entre sí. Como, por ejemplo, que todos son monoatómicos (que tienen un solo átomo) en condiciones ideales y que su reactividad química es extremadamente baja. Razón por la cual, no son propensos a ser formadores de moléculas con otros elementos.

Esta es una de las propiedades que los diferencian del resto de elementos químicos, la cual tiene una explicación actual gracias a las teorías modernas de la estructura atómica de los elementos. La razón de esto es que gracias a que su último nivel energético u orbital electrónico que cuenta con los electrones de valencia posee ocho electrones en ella. Por lo tanto, se considera que está completa. Razón por la cual, no permiten formar enlaces con tanta sencillez. Son de los elementos más estables en toda la tabla periódica.

Los seis gases nobles son:

• Helio (He)
• Neón (Ne)
• Argón (Ar)
• Kriptón (Kr)
• Xenón (Xe)
• Radón (Rn)

Estos se encuentran en la naturaleza de forma libre de maneras distintas. Por ejemplo, el helio se puede percibir una vez se separa del gas natural de la atmosfera terrestre. Mientras que el neón, kriptón y argón se hallan en el aire. Por otro lado, el radón, uno de los más radiactivos, se debe aislar del decaimiento radiactivo de los compuestos que son disueltos del radio para poderse percibir.

La mayoría de los gases nobles fueron descubiertos alrededor del siglo XIX, cuando Joseph N. Lockyer y Pierre Janssen hicieron sus investigaciones y estudios acerca del sol y su cromosfera. En ese momento descubren al Helio. Sin embargo, años antes, el químico y físico Henry Cavendish descubrió que en la composición del aire debía existir otro elemento que tuviese menor radiactividad que el Nitrógeno.

En el año 1895, lord Rayleigh a partir de experimentar con el aire y estudiarlo, logró aislar al argón. Asimismo, usando ese mismo método, Ramsay aisló al helio por primera vez, encontrándolo por accidente. Gracias a la evidencia de la presencia de los gases, Dmitri Mendeleyev incluye a los gases nobles en su prototipo de tabla periódica, bautizándolos como el grupo 0 dentro de su clasificación.

Luego, en 1898 se descubre al neón, kriptón y xenón. El radón fue hallado por Friedrich Ernst Dorn durante ese mismo año. Pero no fue hasta 1904 que se reconoció oficialmente como un elemento que formaba parte de los gases nobles.

Gracias a su aparición, se lograron hacer diversos estudios que ayudaron a la compresión de la estructura atómica. En la actualidad, no solo se consideran útiles con respecto a la industria, del mismo modo, para comprender de mejor manera la formación de compuestos y moléculas. Así como también, para entender cómo se forman los enlaces y cómo trabajan el resto de los elementos químicos.

¿Cuáles son las características de los gases nobles?

• Estos son incoloros, sin olor y no tienen sabor.
• Están casi siempre en estado gaseoso.
• Sus puntos de fusión y ebullición son muy bajos. Además, son muy próximos entre cada elemento, separándolos solamente 10 °C entre cada uno de ellos.
• Tienen una reactividad química muy baja. Incluso, se puede considerar nula, por el hecho de que no reaccionan tan fácilmente gracias a su configuración electrónica.
• El Helio (He), a diferencia del resto de gases nobles, presenta características particulares y únicas para él. Por ejemplo, no puede jamás convertirse en un sólido si está con una presión estándar, la máxima cantidad de electrones de valencia que posee son dos en un último orbital. Además, tiene el punto de fusión y ebullición más bajo conocido hasta los momentos. De la misma forma, es el único elemento que fluye sin ningún tipo de fricción.
• Cuando están en condiciones normales de temperatura y presión (0 °C Y 1 atmosfera respectivamente), se comportan como gases ideales. Por lo cual, pueden ser estudiados a través de la fórmula de gases ideales: PV =nRT. Donde P es presión (medida en atmósferas), V es volumen (en litros), n es la cantidad de sustancia (en moles), R es la constante de los gases ideales (0,0821 atm x L / mol x K), y T es la temperatura del gas (en grados Kelvin).
• Su abundancia aumenta mientras que el número atómico de cada gas disminuye.

¿Cuáles son los colores de los gases nobles?

Los gases nobles son los elementos de la tabla periódica que se encuentran desprovistos de color. Por ende, en su estado natural y en condiciones normales, no tienen un color que los represente.

No obstante, el neón, el kriptón, el argón y el helio tienden a ser empleados para hacer anuncios luminosos.  Estos elementos, al reaccionar con otros compuestos, pueden dar cuatro distintos colores. En el caso del neón, tiende a verse en tonalidades rojizas una vez se emplea con este fin. Por otro lado, el helio se ve como amarillo y el argón como rojo azulado, muy similar al morado. Del mismo modo, las lámparas de kriptón provocan una luz verde.

¿Cuál es la composición de los gases nobles?

Los gases nobles están compuestos por orbitales de valencia s y p, ambos completamente llenos. Excluyendo, en este caso, al Helio, ya que el mismo solo tiene un orbital s, sin contar el p. Su composición electrónica les permite que tengan una alta energía de ionización y, por lo mismo, una baja afinidad electrónica. Razón por la cual, no son elementos muy radiactivos (solo el Radón) y que no formen enlaces y compuestos químicos con tanta facilidad.

¿Cuáles son los usos de los gases nobles?

Los usos de los gases nobles son bastantes. Por ejemplo, de forma general, se pueden utilizar como refrigerantes que permiten enfriar un determinado material al mismo punto de ebullición del nitrógeno o a una temperatura más baja gracias a sus propiedades físicas.

Por otro lado, el helio es usado como un componente de los gases respirables que se usan en los respiradores de buzos o de personas asmáticas. Del mismo modo, puede ser empleado para inflar a los globos o dirigibles gracias a que el helio es mucho más liviano que el aire. Incluso, desde 1937 se propuso de manera oficial reemplazar al hidrógeno (H) con el helio para sustentar a los dirigibles, ya que no es tan combustible como lo es el H. De esta manera, se busca evitar catástrofes como la que ocurrió en Hindenburg.

Otro uso común de los gases nobles es ser los elementos principales para la fabricación de las tan conocidas luces de neón. Gracias a que el neón, argón, kriptón y xenón tienden a emitir ciertas ondas de colores cuando se usan en las lámparas de descarga.

¿Qué propiedades caracterizan a los gases nobles?

Las propiedades de los gases nobles se dividen en físicas y químicas. Las físicas van relacionadas con su estado, el cual es casi siempre gaseoso. Aunque se pueden licuar y pueden encontrarse luego en estado sólido, esto no ocurre nunca en condiciones de presión y temperatura normal.

Estos tienen isótopos muy estables, por lo cual no son tan radiactivos a excepción del radón, el cual si lo es. Este no tiene ningún isótopo estable y el que tiene mayor duración, 3,8 días, sufre un periodo de semidesintegración. De esta manera, forma el polonio y el helio.

Ahora bien, sus propiedades químicas es que no son inflamables en condiciones normales. Del mismo modo, son incoloros, insípidos e inodoros. No suelen generar compuestos gracias a su reactividad baja. Pero, se han podido obtener algunos como el hexafloruro de xenón (XeF6), formando así enlaces covalentes.

¿De qué grupo de la tabla periódica son los gases nobles?

Los gases nobles conforman el grupo 8A, VIII-A o 18 (esto dependiendo de la nomenclatura) de la tabla periódica.

¿Por qué los metales no son considerados gases nobles?

Los elementos metálicos son aquellos elementos químicos que abarcan desde el grupo 1 hasta cierta parte del grupo 16 de la tabla periódica. Estos se caracterizan por ser excelentes conductores de energía eléctrica y de calor. Su densidad es muy alta, se encuentran en su mayoría de las veces en estado sólido y sus sales son formadoras de iones. Este grupo se considera lo opuesto a los gases nobles y no pueden considerarse como parte de los mismos principalmente por su deficiencia de electrones en su último orbital de valencia.

Esto se debe a que, los metales, al ser elementos que forman moléculas de manera sencilla y que tienen a dar sus electrones, no contienen sus orbitales de valencia completos. La cual es una de las características principales de los gases inertes. Por esta razón, además de sus diferencias dentro de sus propiedades periódicas y falta de estabilidad, un elemento metálico no puede considerarse un gas noble.

¿Por qué se llaman gases nobles?

Los gases nobles fueron nombrados de esta forma por Hugo Erdmann en 1898, quien, usando la palabra de origen alemán, ‘Edelgas’, se refirió a estos elementos debido a su bajo nivel de reactividad. Anteriormente, estos gases fueron considerados como parte de los gases inertes y han sido etiquetados de esta forma hasta que se demostró que el Nitrógeno no forma parte del grupo 18 (VIII A) de la tabla periódica.

Del mismo modo, el término de ‘gases raros’ ha quedado en completo desuso para referirse a esta familia desde que se determinó que el Argón (Ar) es una parte bastante grande de la atmosfera terrestre. De hecho, este gas corresponde al 0,94 % del volumen de la misma, siendo bastante común para llamarse como un gas raro de encontrar.

Pero, la parte de ‘noble’ de su nombre es principalmente una referencia a una vieja analogía, donde se nombraba al oro como un metal noble. Gracias a que el mismo siempre ha sido relacionado con la riqueza y la nobleza al ser parte de las joyas que usaban los reyes y personas de influencia. Sin embargo, desde el lado químico se observa también que este elemento también posee una reactividad baja.

Razón por la cual a la familia de gases nobles se les concedió este término, haciendo referencia no solo a una de sus propiedades, sino también por el hecho de su majestuosa configuración electrónica.

¿Cuál es la importancia de los gases nobles?

Los gases nobles son elementos muy importantes hoy en día, no solo por sus aplicaciones en la industria, sino porque su presencia es fundamental en el área de investigación. Desde su descubrimiento han sido pieza clave para comprender la estructura atómica, cómo funcionan algunos enlaces y las reacciones de los mismos. Gracias a estos, se ha podido estudiar y experimentar más a profundidad conceptos como la electronegatividad. Asimismo, explorar la configuración electrónica de los elementos químicos.

Por ejemplo, en 1895 el químico Heri Moissan trató de hacer una reacción entre el flúor, el elemento más electronegativo de la tabla periódica, y el argón, un gas noble. Tenía la finalidad de aislar los gases que están presentes en la atmosfera para así crear nuevos compuestos e, incluso, nuevos elementos.

Desde el punto de vista experimental, los gases nobles han servido para hacer nuevos elementos químicos. Pero esto no se logró sino a finales del siglo XX. Pero, gracias a estas investigaciones se logró desarrollar una nueva teoría de la estructura atómica a mano de Niels Bohr.

Este, en 1913 mencionó que todos los electrones de los átomos se encuentran organizados en diversas capas electrónicas puestas alrededor del núcleo. En el caso de los gases nobles, a excepción del Helio, todos tienen ocho electrones en su capa final. Gracias a esta investigación, Gilbert Lewis en 1916 publicó la ley del octeto, que menciona que la configuración más estable para algunas moléculas y todos los átomos es cuando en su último orbital de valencia obtiene la configuración electrónica.

De esta manera, han seguido las investigaciones dando lugar a descubrimientos como la superconductividad o la producción de un nuevo gas noble, el Oganesón, el cual fue sintetizado por Yuri Oganessian por primera vez.

Ahora bien, su importancia en la industria recae en la diversidad de uso de los gases nobles, especialmente en la producción de bombillas o como refrigerantes. Incluso, también han sido muy destacados en el campo de la medicina. Gracias a que el Radón es un gas muy radiactivo, ha permitido que se emplee para combatir enfermedades como el cáncer al ser aplicado en las radioterapias en cantidades mínimas.

Del mismo modo, el Helio se usa dentro de los tanques de oxígeno y en los aparatos que permiten mejorar la respiración de pacientes asmáticos. Mientras que el Xenón, se usa como anestésico.

¿Cuáles son los elementos que pertenecen a los gases nobles? - Ejemplos

Los gases nobles son 7 elementos químicos, los cuales son el Helio, Neón, Argón, Kriptón, Xenón y el Radón. Sin embargo, algunos expertos reconocen al Oganesón como un gas noble gracias a sus propiedades físicas y químicas.

El Oganesón (Og) es un elemento sintético que se ubica en la tabla periódica debajo de los gases nobles, cuyo número atómico es el 118. Por ahora, es el elemento más pesado que fue sintetizado. Este es radiactivo, inestable, transactínido y su vida media es de apenas algunos milisegundos. Por esta razón, sin contar el hecho de que por ahora su uso es netamente investigativo, no suele ser reconocido como un gas noble.

Por otro lado, el Helio, cuyo uso es amplio, o el Argón, que se consigue de manera sencilla en la naturaleza, son uno de los ejemplos más sencillos de los gases nobles. Como muestra de ello, el helio y el neón al unirse a las moléculas de oxígeno gaseoso (O2) forman lo que se conoce como gas respirable, empleado de manera común dentro del buceo.