Tres características de los gases nobles

Como gases nobles se denomina a siete gases que conforman la serie química conocida como Grupo de 18 de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos y los cuales se caracterizan por un gran nivel de estabilidad molecular.

Los gases nobles son el helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe), el radón (Ra) y el gas sintético oganesón (Og).

En un principio fueron catalogados como gases raros. Sin embargo, este nombre dejó de usarse al comprobarse que algunos de ellos, como el argón, están presentes en cantidades significativas en la naturaleza.

También se les llegó a llamar gases inertes por su falta de reacción ante otras sustancias, pero este término se desechó con el tiempo al comprobarse que varios de ellos sí podían participar en reacciones químicas bajo ciertas condiciones muy específicas.

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En su lugar, se adoptó el término gases nobles para resaltar que poseen una alta estabilidad y no reaccionan con facilidad ante otros elementos químicos. De esta manera, se les otorgó una similitud simbólica con los metales nobles, como el oro, que también es conocido por no reaccionar fácilmente con otros metales.

Historia de los gases nobles

Los científicos Pierre Janssen y Joseph Norman Lockyer descubrieron el helio el 18 de agosto de 1868 cuando examinaban la cromosfera del Sol. Su nombre proviene del griego “helios” o Sol.

En 1895 el británico Lord Rayleigh supuso que el nitrógeno extraído del aire tenía diferencias de densidad a consecuencia de reacciones con otros gases. Junto a William Ramsay demostró esta teoría consiguiendo aislar un nuevo gas, el radón, nombrado en base a la palabra griega “argós” o “inactivo”.

Rayleigh y Ramsay determinaron entonces que había una serie completa de gases que no había sido incluida en la Tabla Periódica de Elementos, Ramsay incluso pudo aislar el helio calentando un mineral llamado cleveita y en 1898 usando el método de la destilación fraccionada para separar aire líquido en varios componentes logró descubrir el kriptón, el neón y el xenón.

Ese mismo año el alemán Friedrich Ernst Dorn logró identificar el radón, pero este no fue clasificado como gas noble sino hasta el año 1904.

A raíz del descubrimiento inicial del helio y el argón, Dmitri Mendeléyev incluyó estos gases nobles como Grupo 0 en su clasificación de elementos, que luego se convertiría en la tabla periódica. En pocos años, el descubrimiento de los gases nobles dio lugar a una mejor compresión de la estructura del átomo y dio pie a Gilbert Newton Lewis para formular su regla del octeto.

Más de un siglo después, en 2006, científicos del Joint Institute for Nuclear Research y del Lawrence Livermore National Laboratory sintetizaron el gas oganesson (Og) a partir del californio (Cf) y el calcio (Ca). Este fue considerado el séptimo elemento del Grupo 18 y en 2016 se aprobó su nombre en honor al científico ruso Yuri Oganessian.

Características físicas de los gases nobles

Los gases nobles comparten tres características físicas primarias: son inodoros, insípidos e incoloros, pero además, también se caracterizan por permanecer en estado gaseoso a temperatura ambiente y pueden pasar al estado líquido a temperaturas solo un poco más bajas.

Otra característica particular de los gases nobles es que son insolubles en agua.

¿Cuáles son las características químicas de los gases nobles?

Desde el punto de vista químico, la característica más importante y ya mencionada anteriormente, es que los gases nobles son altamente no reactivos. Según las teorías modernas de la estructura atómica, la explicación de esta cualidad se basa en que su capa electrónica de electrones valentes es completa.

Esto significa que la capa exterior del núcleo atómico se compone de electrones de valencia que están "completos", lo cual significa que tienen poca tendencia a ganar o perder electrones, razón por la cual no tienen tendencia a participar en una reacción química.

Además de eso, los puntos de fusión y ebullición de los gases nobles están muy cerca el uno del otro, teniendo una diferencia de menos de 10 grados Celcius. Como resultado, los gases nobles sólo se mantendrán en un estado líquido dentro de un pequeño rango de temperaturas.

¿Dónde se encuentran presentes los gases nobles?

En la atmósfera terrestre se encuentran presentes de manera natural el neón, argón, kriptón y xenón. Estos cuatro gases son extraídos del aire a través de una serie de métodos basados en la licuefacción y destilación fraccionada.

Por su parte el helio se obtiene con facilidad a través de la separación del gas natural extraído del subsuelo. Actualmente es la forma más viable de conseguir este gas, pues aunque se trata de uno de los más abundantes en el universo, no lo es en el planeta Tierra.

El gas radón es obtenido a través del decaimiento radioactivo del Uranio, que termina transformándose en Radio. Debido a esto tiene propiedades radioactivas pero también un tempo de vida muy corto, de máximo 3 días, lo que lo hace difícil de obtener en grandes cantidades.

¿Qué usos tienen los gases nobles?

Cada uno de los gases nobles tiene diversos usos en la vida moderna. En el caso del helio, su baja densidad y estabilidad ha popularizado su uso en globos y equipos aerostáticos de todo tipo, sustituyendo desde hace décadas al hidrógeno, peligroso por su alto poder de combustión.

Esto incluye desde los globos de colores usados por los niños para divertirse como los grandes globos usados por los científicos para investigar y monitorear las capas altas de la atmósfera e incluso muchos globos recreativos usados por turistas para ver ciudades o campos desde las alturas.

El helio también es usado en combinación con el oxígeno y el nitrógeno en la mezcla usada por los buzos en inmersiones profundas, la cual se denomina trimix. En esta mezcla, el helio cumple la función de evitar que el organismo humano sufra efectos narcóticos producidos por el nitrógeno, lo que sería mortal para quien realiza una inmersión.

Por su parte el neón es muy usado en el área de la iluminación eléctrica, para fabricar luminarias y avisos publicitarios de brillantes colores. Esto se debe a que este gas se hace luminiscente al ser excitado con electricidad, emitiendo una luz de tono rojo o anaranjado.

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El argón, por otro lado, se utiliza en las bombillas incandescentes de uso en hogares y oficinas, pues ayuda a mantener una temperatura óptima del filamento metálico que genera la luz al paso de la corriente eléctrica. También es muy usado en tareas de soldadura para proporcionar una atmósfera inerte a la mezcla de gas carburante y oxígeno.

El kriptón se usa en la fabricación de lámparas de alta intensidad lumínica, como es el caso de las usadas en los proyectores de salas de cine. Otro uso frecuente es en equipos láseres de uso quirúrgico, donde genera una longitud de onda útil para cortar determinados tipos de tejido.

El xenón es el elemento base de la fabricación de los flashes de las cámaras fotográficas, tubos fluorescentes y varios tipos de equipos láser de uso quirúrgico. Es también usado en la fabricación de luces estroboscópicas como las usadas para señalizar la pista de los aeropuertos.

El radón es muy usado en el terreno de la medicina, pues debido a sus propiedades radioactivas tiene aplicaciones en el combate de tumores a través de la radioterapia.