Gases Nobres

Por Luiz Molina Luz
Os elementos conhecidos como gases nobreshélio (He), neônio (Ne), argônio (Ar), criptônio (Kr), xenônio (Xe) e radônio (Rn) pertencem ao Grupo 0 (zero) ou 18 da tabela periódica. É apropriado incluir uma descrição deste grupo de elementos conhecido em um capítulo dedicado aos halogênios, porque o flúor é o único elemento conhecido que entra em combinação química direta com os dois gases nobres mais pesados, o xenônio e o criptônio, resultando em compostos estáveis.

Os gases nobres ocorrem na natureza como constituintes menos abundantes da atmosfera. A primeira indicação da existência dos gases nobres foi divulgada pelo químico inglês Cavendish, em 1784. Após ter, repetidamente, provocado centelhas no ar com excesso de oxigênio, na presença de álcali (que absorve os óxidos de nitrogênio assim formados, bem como o dióxido de carbono originalmente presente), e ter removido o excesso de oxigênio que não havia reagido, ele observou que restava sempre o mesmo volume residual de gás ─ cerca de 1/120 do volume inicial do ar.

Em 1894, dois outros cientistas ingleses, Ramsay Lord Rayleigh, isolaram o primeiro gás nobre que se conheceu, que é o mais abundante gás nobre do ar, designando-o argônio. Ar (que significa o preguiçoso), por causa do seu malogro nas tentativas de fazê-lo reagir com as outras substâncias químicas. O gás nobre isolado a seguir foi o hélio, obtido em 1895 pelo aquecimento de um minério de urânio, de modo que aquele gás, preso nas suas cavidades, foi liberado (o gás lá estava como um produto da desintegração, radioativa do urânio). Vinte e sete anos antes de ser isolado na Terra, o hélio fora identificado na cromosfera do sol (daí o seu nome), por meio de análise espectroscópica.

Num período de seis anos após a descoberta do hélio por Ramsay e Lord Rayleigh, todos os outros gases nobres foram isolados e caracterizados. Nos sessenta anos seguintes, os químicos, de modo geral, acreditavam que os gases nobres seriam incapazes de formar compostos químicos normais; nesse período, falharam todas as tentativas de preparação de compostos dos gases nobres. Só em 1962, o químico inglês Neil Bartlett teve sucesso na preparação do primeiro verdadeiro composto de um gás nobre, o sal sólido, cristalino, Xe+[PtF6]-; isso foi conseguido pela reação do gás xenônio, com vapor de hexafluoreto de platina, PtF6. Após a descoberta desse primeiro composto, vários trabalhos foram efetuados para investigar técnicas experimentais adequadas à preparação de compostos dos gases nobres e para, com fundamento em considerações teóricas, explicar a sua estabilidade e tipo de ligação. Esses estudos têm demonstrado que, estabelecidas as condições experimentais adequadas, podem-se isolar diversos compostos dos gases nobres – e eles são estáveis em condições ordinárias, caso seja negativa a energia da sua reação de formação, ∆Gform < 0.

Características Gerais

Os átomos dos gases nobres têm camadas de valência completamente preenchidas; o hélio tem uma configuração eletrônica 1s2, e cada um dos outros gases nobres tem uma configuração eletrônica mais externa s2p6 (octeto). Os gases nobres existem como moléculas monoatômicas; estes apresentam pontos de ebulição ( o hélio tem o mais baixo ponto de ebulição, entre todas as substâncias) e calores de vaporização baixos; mostra ainda que tanto os pontos de ebulição como os calores de vaporização aumentam regularmente à medida que aumentam os seus números atômicos. Essas propriedades, bem como o caráter monoatômico das moléculas, podem ser explicadas à base da existência, unicamente, de forças de Van der Waals fracas entre os átomos dos gases nobres. O aumento regular do ponto de ebulição, do calor de vaporização e da solubilidade em água quando se desce, na família, desde o hélio até o xenônio, pode ser relacionado com o aumento das dimensões das suas moléculas (átomos). De fato, quanto maior é a nuvem eletrônica mais polarizável se torna uma molécula, donde se tornam mais fortes as atrações de van der Waals entre essas moléculas, entre si e com outras ─ por exemplo, com moléculas polares.

Propriedades químicas

As propriedades químicas dos gases nobres como, em geral, de todos os elementos, podem ser explicadas com fundamento nas suas configurações eletrônicas, seus potenciais de ionização e as suas energias de promoção aos estados de valência mais baixos. Conforme é de se esperar, os potenciais de ionização dos gases nobres decrescem regularmente com o número atômico, do mesmo modo que as suas energias de promoção. À base dos seus potenciais de ionização, poderíamos predizer que, se qualquer gás nobre reagir para formar um composto em que ele esteja presente como um íon monopositivo, quanto maior for o átomo mais provável será que ele reaja. Analogamente, à base das energias de promoção, podemos esperar que a tendência de um gás nobre a formar compostos por compartilhamento de pares de elétrons com outros átomos aumente à medida que aumente o número atômico. Com efeito, só dos três membros mais pesados da família ─ Kr, Xe e Rn ─ são conhecidas reações químicas.