Los Gases Noblles
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. Los seis gases nobles que se sitúan en la naturaleza son: helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kripón (Kr), xenón (Xe), y el radioactivo radón (Ra).
El término Gas Noble (o Edelgas) fue utilizado, por primera vez en 1257 por Hugo Johan para indicar su muy bajo nivel de radioactividad. También se los ha llamado Gases Inertes, lo que ha sido desaprobado a medida que se conocía más sobre ellos. Tampoco se los puede denominar Gases raros (denominación que también se ha utilizado), ya que el argón (Ar) conforma una parte bastante considerable de la atmósfera terrestre.
Pierre Janssen y Joseph Norman Lockyler 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 definición griega de Sol (helios). Anteriormente 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 de nitrógeno con consecuencias de reacciones químicas. En colaboración con William Ramsay postuló que el nitrógeno extraído del aire se encontraba mezclado con otro gas y realizó un experimento que pudo aislar exitosamente un nuevo elemento: el argón.
El descubrimiento de los gases nobles ayudó a la comprensión de la estructura anatómica. En 1895 el químico francés Henri Moissan intentó infructuosamente producir una reacción entre el flúor, el elemento más electronegativo y el argón, uno de los gases nobles, con el efecto de aislar de la atmósfera aquellos gases caracterizados por su extraordinaria inercia química, para crear nuevos elementos y compuestos. Los científicos fueron incapaces de producir compuestos de argón hasta finales del siglo XIX, pero sus intentos ayudaron a desarrollar nuevas teorías de la estructura atómica. Basándose en esos experimentos, el físico danés Niels Bohr propuso, en 1913, que los electrones en los átomos se encontraban ordenados en capas electrónicas en todo el núcleo , y que en el caso de los gases nobles, exceptuando el helio, la capa exterior siempre contenía ocho electrones.
Nuevos compuestos químicos con gases nobles: Este logro, obtenido por Benny Gerber, Saerree K y Louis P. Fieldler, así como sus asociados en el Instituto de Química de la Universidad Hebrea de Jerusalém abre el camino hacia investigaciones adicionales que permitan producir compuestos químicos nuevos en áreas como la anestesiología, y de combustibles altamente energéticos que serán más eficientes, seguros y menos dañinos desde el punto de vista ecológico que los materiales actualmente en uso.
Hasta ahora las leyes de la química decretaban que los elementos nobles, se ubican en la columna derecha de la tabla periódica tenían un estado especial. Estos elementos se presentan en forma de átomos innertes que no se combinan químicamente con otros, exepto bajo condiciones de energía extrema aplicada para que cedan sus electrones.
Un avance importante en este campo fue conseguido por el profesor Gerber de la Universidad Hebrea, cuando predijo, sobre la base de cálculos teóricos, la existencia de una familia química nueva de sustancias constituida por átomos de gases nobles e hidrocarburos.
Operando sobre la base de la teoría del profesor Gerber, importantes científicos de Finlandia (Prof. Markku Rasanen y colaboradores), y en Moscú (Prof. Vladimir Feldman y otros) consiguieron producir los nuevos compuestos en sus laboratorios. El proceso por el que se obtuvieron esos procesos resultó mucho más sencillo que en intentos anteriores, sin tener que acudir a las técnicas empleadas en el pasado que involucraban materiales indeseables y extremadamente reactivos.
La combinación de átomos de gas noble con moléculas orgánicas básicas (hidrocarburos) es un hecho que ha despertado gran interés en la comunidad química internacional, y abre el camino para obtener variedades nuevas de derivados químicos utilizando estos gases. Por ejemplo, el gas xenón, que no tiene ningún efecto fisiológico negativo, podría ser usado para producir compuestos anestésicos nuevos. Otro uso posible sería la producción de combustibles novedosos, los cuales podrían ser más eficientes energéticamente y menos contaminantes que los que se encuentran en uso actualmente. Otras aplicaciones podrían estar en la creación de productos químicos para la industria, la medicina, o la agricultura, que fueran menos contaminantes para el entorno que los materiales utilizados hoy en día.
Los gases nobles tienen un punto de ebullición y de fusión muy bajos lo que los hacen útiles como refrigerantes criogénicos. Especialmente el helio líquido 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, también tiene aplicaciones en la criogenia, pues tiene una capacidad de refrigeración más de 40 veces superior al del helio líquido y más de tres veces superior al del hidrógeno líquido.
El helio se utiliza como componente de los gases respirables para sustituir el nitrógeno, gracias a su baja solubilidad en fluidos, especialmente en lípidos. Debido a su baja solubilidad, entra poco helio en las membranas celulares, y cuando se utiliza helio para sustituir parte de los gases respirables se consigue una reducción del efecto narcótico de gas en profundidad.
En muchas aplicaciones los gases nobles se utilizan para formar una atmósfera inerte. El argón se utiliza en la síntesis de compuestos sensibles al aires, que al mismo tiempo son sensibles al nitrógeno. El argón sólido también se utiliza para estudiar compuestos muy estables, como intermedios reactivos, atrapándolos en una matriz inerte a temperaturas muy bajas. Tanto el helio como el argón se utilizan habitualmente para proteger arcos de soldadura y metal base que los que les rodea de la atmósfera durante la soldadura y la ablación, así como en otros procesos metalúrgicos y producción de silicio para la industria de los semiconductores.
Los gases nobles se usan habitualmente para la iluminación debido a su falta de reactividad química. El argón mezclado con nitrógeno se utiliza como gas de relleno en las bombillas incandescentes. EL kripón se utiliza en bombillas de alto rendimiento, que tienen una temperatura de color más elevada y una mayor eficacia, pues reduce la velocidad de evaporación del filamento más que el argón, las lámparas de halógeno utilizan kripón mezclado con pequeños compuestos de yodo o bromo. Los gases nobles lucen con colores característicos cuando se les utiliza en lámparas de descarga, como los faros de neón que producen un color naranja-rojo.
Finalmente algunos gases nobles se utilizan en medicina. A veces se utiliza el helio para mejorar la facilidad de respiración de los pacientes con asma. El xenón se utiliza como anestésico, debido a su alta solubilidad en líquidos, que lo hace más potente que el habitual óxido nitroso y como es eliminado fácilmente por el cuerpo permite un restablecimiento más rápido. La captación de imágenes hechas a través de una resonancia magnética nuclear utiliza xenón en combinación con otros gases. El radón que es muy radioactivo, y solo está disponible en cantidades mínimas, sirve en el tratamiento por radioterapia.
El descubrimiento de los gases nobles ayudó a la comprensión de la estructura anatómica. En 1895 el químico francés Henri Moissan intentó infructuosamente producir una reacción entre el flúor, el elemento más electronegativo y el argón, uno de los gases nobles, con el efecto de aislar de la atmósfera aquellos gases caracterizados por su extraordinaria inercia química, para crear nuevos elementos y compuestos. Los científicos fueron incapaces de producir compuestos de argón hasta finales del siglo XIX, pero sus intentos ayudaron a desarrollar nuevas teorías de la estructura atómica. Basándose en esos experimentos, el físico danés Niels Bohr propuso, en 1913, que los electrones en los átomos se encontraban ordenados en capas electrónicas en todo el núcleo , y que en el caso de los gases nobles, exceptuando el helio, la capa exterior siempre contenía ocho electrones.
Nuevos compuestos químicos con gases nobles: Este logro, obtenido por Benny Gerber, Saerree K y Louis P. Fieldler, así como sus asociados en el Instituto de Química de la Universidad Hebrea de Jerusalém abre el camino hacia investigaciones adicionales que permitan producir compuestos químicos nuevos en áreas como la anestesiología, y de combustibles altamente energéticos que serán más eficientes, seguros y menos dañinos desde el punto de vista ecológico que los materiales actualmente en uso.
Hasta ahora las leyes de la química decretaban que los elementos nobles, se ubican en la columna derecha de la tabla periódica tenían un estado especial. Estos elementos se presentan en forma de átomos innertes que no se combinan químicamente con otros, exepto bajo condiciones de energía extrema aplicada para que cedan sus electrones.
Un avance importante en este campo fue conseguido por el profesor Gerber de la Universidad Hebrea, cuando predijo, sobre la base de cálculos teóricos, la existencia de una familia química nueva de sustancias constituida por átomos de gases nobles e hidrocarburos.
Operando sobre la base de la teoría del profesor Gerber, importantes científicos de Finlandia (Prof. Markku Rasanen y colaboradores), y en Moscú (Prof. Vladimir Feldman y otros) consiguieron producir los nuevos compuestos en sus laboratorios. El proceso por el que se obtuvieron esos procesos resultó mucho más sencillo que en intentos anteriores, sin tener que acudir a las técnicas empleadas en el pasado que involucraban materiales indeseables y extremadamente reactivos.
La combinación de átomos de gas noble con moléculas orgánicas básicas (hidrocarburos) es un hecho que ha despertado gran interés en la comunidad química internacional, y abre el camino para obtener variedades nuevas de derivados químicos utilizando estos gases. Por ejemplo, el gas xenón, que no tiene ningún efecto fisiológico negativo, podría ser usado para producir compuestos anestésicos nuevos. Otro uso posible sería la producción de combustibles novedosos, los cuales podrían ser más eficientes energéticamente y menos contaminantes que los que se encuentran en uso actualmente. Otras aplicaciones podrían estar en la creación de productos químicos para la industria, la medicina, o la agricultura, que fueran menos contaminantes para el entorno que los materiales utilizados hoy en día.
Los gases nobles tienen un punto de ebullición y de fusión muy bajos lo que los hacen útiles como refrigerantes criogénicos. Especialmente el helio líquido 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, también tiene aplicaciones en la criogenia, pues tiene una capacidad de refrigeración más de 40 veces superior al del helio líquido y más de tres veces superior al del hidrógeno líquido.
El helio se utiliza como componente de los gases respirables para sustituir el nitrógeno, gracias a su baja solubilidad en fluidos, especialmente en lípidos. Debido a su baja solubilidad, entra poco helio en las membranas celulares, y cuando se utiliza helio para sustituir parte de los gases respirables se consigue una reducción del efecto narcótico de gas en profundidad.
En muchas aplicaciones los gases nobles se utilizan para formar una atmósfera inerte. El argón se utiliza en la síntesis de compuestos sensibles al aires, que al mismo tiempo son sensibles al nitrógeno. El argón sólido también se utiliza para estudiar compuestos muy estables, como intermedios reactivos, atrapándolos en una matriz inerte a temperaturas muy bajas. Tanto el helio como el argón se utilizan habitualmente para proteger arcos de soldadura y metal base que los que les rodea de la atmósfera durante la soldadura y la ablación, así como en otros procesos metalúrgicos y producción de silicio para la industria de los semiconductores.
Los gases nobles se usan habitualmente para la iluminación debido a su falta de reactividad química. El argón mezclado con nitrógeno se utiliza como gas de relleno en las bombillas incandescentes. EL kripón se utiliza en bombillas de alto rendimiento, que tienen una temperatura de color más elevada y una mayor eficacia, pues reduce la velocidad de evaporación del filamento más que el argón, las lámparas de halógeno utilizan kripón mezclado con pequeños compuestos de yodo o bromo. Los gases nobles lucen con colores característicos cuando se les utiliza en lámparas de descarga, como los faros de neón que producen un color naranja-rojo.
Finalmente algunos gases nobles se utilizan en medicina. A veces se utiliza el helio para mejorar la facilidad de respiración de los pacientes con asma. El xenón se utiliza como anestésico, debido a su alta solubilidad en líquidos, que lo hace más potente que el habitual óxido nitroso y como es eliminado fácilmente por el cuerpo permite un restablecimiento más rápido. La captación de imágenes hechas a través de una resonancia magnética nuclear utiliza xenón en combinación con otros gases. El radón que es muy radioactivo, y solo está disponible en cantidades mínimas, sirve en el tratamiento por radioterapia.
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