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GASES NOBLES Antonio Zaragoza López Página 1 De gases va la cosa Radón, un peligroso y desconocido contaminante El gas radón es un contaminante presente en las viviendas que causa más de 2.000 muertes anuales en España Por ALEX FERNÁNDEZ MUERZA 18 de junio de 2014 Más de 2.000 españoles mueren al año por contaminación de radón, un gas indetectable para los sentidos humanos presente en las viviendas. Tras el tabaco , es la causa más importante de cáncer de pulmón en todo el mundo. Así lo señalan diversos estudios y expertos, que alertan de este problema ambiental y sanitario, que puede combatirse con sencillas y económicas medidas. Este artículo explica qué es el radón y cómo nos afecta, su situación en España y cómo combatir esta contaminación. Qué es el radón y cómo nos afecta El gas radón es, tras el tabaco, la causa más importante de cáncer de pulmón y la primera en personas no fumadoras. Así lo asegura María Torres, miembro de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica (SEPAR), que encabeza un estudio reciente sobre la exposición a esta contaminación en domicilios y su relación con el tabaquismo pasivo. El gas radón es, tras el tabaco, la causa más importante de cáncer de pulmón El trabajo también indica que la sinergia entre el radón residencial y el humo del tabaco aumenta el riesgo de cáncer de pulmón en personas no fumadoras. El efecto de fumar y de vivir en una casa con alto contenido de radón es mayor que la suma de los efectos por separado, multiplicándose por 46, señala Xoan Miguel Barros Dios , responsable del Grupo de Investigación sobre el radón en Galicia de la Universidad de Santiago de Compostela (USC).

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Page 1: De gases va la cosa - quimiziencia.es · GASES NOBLES Antonio Zaragoza López Página 2 El gas se descubría en 1900, y en la década de los cuarenta ya había estudios que lo citaban

GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 1

De gases va la cosa

Radón, un peligroso y desconocido contaminante

El gas radón es un contaminante presente en las viviendas que causa

más de 2.000 muertes anuales en España

Por ALEX FERNÁNDEZ MUERZA

18 de junio de 2014

Más de 2.000 españoles mueren al año por contaminación de radón, un

gas indetectable para los sentidos humanos presente en las viviendas.

Tras el tabaco, es la causa más importante de cáncer de pulmón en

todo el mundo. Así lo señalan diversos estudios y expertos, que alertan

de este problema ambiental y sanitario, que puede combatirse con

sencillas y económicas medidas. Este artículo explica qué es el radón y

cómo nos afecta, su situación en España y cómo combatir esta

contaminación.

Qué es el radón y cómo nos afecta

El gas radón es, tras el tabaco, la causa más importante de cáncer de

pulmón y la primera en personas no fumadoras. Así lo asegura María

Torres, miembro de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía

Torácica (SEPAR), que encabeza un estudio reciente sobre la

exposición a esta contaminación en domicilios y su relación con el

tabaquismo pasivo.

El gas radón es, tras el tabaco, la causa más importante de cáncer de

pulmón

El trabajo también indica que la sinergia entre el radón residencial y el

humo del tabaco aumenta el riesgo de cáncer de pulmón en personas

no fumadoras. El efecto de fumar y de vivir en una casa con alto

contenido de radón es mayor que la suma de los efectos por separado,

multiplicándose por 46, señala Xoan Miguel Barros Dios, responsable

del Grupo de Investigación sobre el radón en Galicia de la Universidad

de Santiago de Compostela (USC).

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 2

El gas se descubría en 1900, y en la década de los cuarenta ya había

estudios que lo citaban como posible cancerígeno. La confirmación la

establecía en 1988 la Agencia Internacional para la Investigación

contra el Cáncer. La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima

que hasta un 14% de los cánceres de pulmón se ocasionan por la

exposición a este gas en el interior de los edificios.

El radón es un gas que no puede percibirse por los sentidos humanos y

sus partículas radiactivas se adhieren al tejido pulmonar al respirarlo.

Se origina al desintegrarse el radio y el uranio, presentes en los suelos y

en los materiales de construcción, y es la mayor fuente de radiactividad

natural, según el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN), la institución

designada para regular en España los niveles de dicho gas en el

entorno laboral y las recomendaciones sobre los niveles en viviendas.

El granito es uno de los materiales que más radón puede emitir, en

especial si está muy envejecido, agrietado y deshecho.

Dicho contaminante se acumula en los domicilios a partir de su

exhalación desde el subsuelo, y si no se hace nada para evitarlo,

persiste durante toda la existencia de la casa. No obstante, su

concentración media tiene leves altibajos (más en invierno que en

verano). Los sótanos y las plantas bajas, por su proximidad al suelo y

por ser el radón más denso que el aire, presentan las concentraciones

más elevadas. A partir de la segunda planta la concentración del gas se

reduce a la mitad.

El radón en España

La Sociedad Española de Oncología Médica (SEOM) estima que en

nuestro país podrían producirse más de 2.000 muertes donde

interviene el gas radón. Para llegar a esta cifra, tuvieron en cuenta los

datos de muertes anuales por cáncer para 2012 y los estudios europeos

que consideran al radón como la causa del 2% de las muertes por

cáncer.

El CSN ha elaborado un mapa que divide a España en tres categorías

según el riesgo bajo, medio o alto de exposición al radón en las

viviendas. Galicia, Extremadura, Toledo, Madrid, partes de Castilla y

León y Andalucía, determinadas zonas de Aragón y Cataluña sufren el

riesgo más elevado. El CSN considera áreas de riesgo bajo si el 10% de

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 3

sus viviendas tienen menos de 100 becquerelios por metro cúbico

(Bq/m3), la medida para cuantificar la presencia de este gas en el

ambiente. Con valores entre 100 y 200 bq/m3 se estima riesgo medio, y

si superan los 200 Bq/m3, riesgo alto.

El año pasado, un estudio publicado en la revista científica Journal of

Radiological Protection mostraba que un porcentaje significativo de

los edificios de casi toda Galicia, el oeste de Asturias, la parte más

occidental de Castilla y León, Extremadura y zonas noroccidentales de

Andalucía presenta niveles superiores a 300 Bq/m3.

Cómo combatir la contaminación de radón

Los expertos señalan varias medidas necesarias para reducir el radón

en las viviendas y sus consecuencias negativas:

Ventilar la casa dos horas al día. Es la medida más sencilla, aunque solo

reduce en un 20% su presencia, por lo que en hogares muy

contaminados no resuelve el problema.

No fumar en el interior de los domicilios para evitar las negativas

sinergias entre ambos contaminantes.

Utilizar detectores específicos para conocer la concentración del gas en

las casas.

Tener en cuenta el radón en las normas de calidad y construcción de

edificios. EE.UU. incluye técnicas de reducción de dicho gas y

certificados oficiales que demuestran que no se sobrepasa los 148

Bq/m3, límite señalado por la Agencia de Protección Ambiental (EPA).

En Europa se recomienda no superar los 400 Bq/m3 en viviendas ya

levantadas y los 200 Bq/m3 en las nuevas. Construir con materiales

que aíslen el terreno y los cimientos, cerrar fisuras y grietas, realizar

aberturas de aireación en sótanos o entresuelos o colocar sistemas de

extracción o barrera son algunas de las sencillas y económicas medidas

aconsejadas.

Apoyar más investigaciones. Trabajos como el de la SEPAR sirven

para mejorar cómo abordar la enfermedad y establecer protocolos de

prevención en las zonas de riesgo.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 4

Contenido Temático

1.- Gases Nobles (pág. 4)

2.- Localización en el Sistema Periódico (pág. 9)

3.- Importancia de la Estructura de Gas Noble (pág. 13)

4.- Repaso de Enlace Iónico y Covalente (pág. 14)

5.- Propiedades de las Gases Nobles (pág. 28)

6.- Impacto Medio - Ambiental (pág. 30)

7.- Gases Nobles y Salud (pág. 31)

8.- Estudio individual de los Gases Nobles (pág. 32)

8.1.- Helio (pág. 32)

8.2.- Neón (pág. 38)

8.3.- Argón (pág. 42)

8.4.- Kriptón (pág. 47)

8.5.- Xenón (pág. 53)

8.6.- Radón (pág. 61)

1.- Gases Nobles

En el grupo 18 u VIII - A del Sistema Periódico de los Elementos

Químicos existen seis elementos químicos cuyos nombres, símbolos,

descubridores y año de descubrimiento detallamos en la siguiente

tabla:

ELEMENTO SÍMBOLO DESCUBRIDOR AÑO

Helio He Pierre Janssen y Norman Lockyer 1868

Neón Ne William Ramsay y Morris Travers 1898

Argón Ar Rayleigh y Sir William Ramsay 1892

Kriptón Kr Ramsay y Travers 1898

Xenón Xe Ramsay y Travers 1898

Radón Rn Friedrich Ernst y Dorn 1898

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 5

A estos elementos se les conoce como "Gases Nobles" o "Gases

Inertes".

Gases: Porque es su estado y se caracterizan por ser incoloros,

inodoros e insípidos.

Nobles: Por su analogía (Poca reactividad química) con los metales

nobles como el oro y platino.

Inertes: Por ser químicamente INERTES (gran inercia a la reacción

química).

Los datos atómicos relacionados con la actividad química son:

ELEMENTO 1ª E. DE IONIZACIÓN ELECTRNEGATIVIDAD

Helio 2372,5 Kj/mol No conocida

Neón 2080,7 Kj/mol 2,8 (Escala Pauling)

Argón 1520,6 Kj/mol No conocida

Kriptón 1350 Kj/mol 3 (Escala Pauling)

Xenón 1170,4 Kj/mol 2,6 ( " " )

Radón 1037 Kj/mol No conocida

Observamos que sus Energías de Ionización (Energía necesaria

para arrancar el electrón más externo de la corteza electrónica del

átomo en estado gas) son muy elevadas por lo que la obtención de

cationes de estos gases es bastante improbable.

Para aquellos que presentan valores de Electronegatividad

(Capacidad para captar electrones) se podría pensar en la formación

de aniones. Esta posibilidad desaparece sabiendo que presentan una

Afinidad Electrónica (Energía que se libera cuando un átomo capta

un electrón) negativa (Se explicará más adelante).

Por todo lo dicho podemos afirmar que estos elementos NO

PRESENTAN VALENCIAS IÓNICAS (Las cargas positivas de los

cationes o las cargas negativas de los aniones).

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 6

En lo referente a las VALENCIAS COVALENTES (nº de electrones

desapareados existentes en la capa de valencia de la configuración

electrónica). Tendremos que determinar estas capas de valencia:

Helio → 1s2 → No presenta electrones desapareados →

Valencia covalente: 0

El resto del grupo presenta una capa de valencia → ns2np

6

ns2 npx npy npz

No presentan huecos en los orbitales atómicos para poder albergar los

electrones que pudieran aceptar. Luego en su capa de valencia no

presentan electrones desapareados que son los que determinan las

valencias covalentes.

No presentan electrones desapareados → Valencia Covalente: 0

Al no presentar valencias podríamos afirmar que son

QUIMICAMENTE INACTIVOS.

Según lo visto la gran estabilidad de estos elementos la determina su

capa de valencia:

ns2 npx npy npz

Como ejemplo de su gran inercia química lo tenemos en el hecho de

que sus moléculas SON MONOATÓMICAS al contrario de lo que le

ocurre a otros elementos muy cercanos a ellos en el Sistema Periódico

cuyas moléculas son DIATÓMICAS (N2, O2, F2,Cl2,Br2).

Posibilidad de reacción química

Tras el descubrimiento de estos gases comenzó el estudio de los mismos

y hoy día el concepto QUÍMICAMENTE INERTE no es tan estricto

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 7

puesto que se han encontrado compuestos químicos e iones de estos

elementos, NO MUCHOS, pero se han encontrado.

En 1962 Neil Barlet encontro en sus investigaciones un compuesto del

Xenón al cual le dio una estructura iónica Xe+PtF

-6. Mas tarde y a

partir de las investigaciones de Barlet aparecieron más compuestos

fluorados del Xenón (se estudiarán más adelante).

El Flúor es tan reactivo que es capaz de “robar” electrones a los gases

nobles y reaccionar con ellos.

La existencia de compuestos del Xenón así como la electronegatividad

del Flúor no elimina la validez de la estabilidad de los Gases Nobles

para explicarnos la existencia del Enlace Iónico y Enlace

Covalente. De esta forma se formarán las estructuras cristalinas de

los compuestos iónicos y las moléculas de los compuestos covalentes. De

las moléculas podemos pasar a los compuestos químicos y de los

compuestos químicos a la MATERIA.

La posibilidad de formación de enlace químico, en los Gases nobles,

la tenemos en la promoción de electrones a subniveles energéticos

de la misma capa.

Esta posibilidad aparece en el periodo n = 3 con el elemento químico

Argón:

Pertenece a n = 3 y tiene de número atómico Z = 18.

En su corteza electrónica existen tres niveles energéticos o capas y en

cada una de las cuales existen los siguientes electrones:

Nº Electrones por capa = 2 n2

n = Nº de capa

Para n = 1 = 2 . 12 = 2 e- → ocupando orbitales atómicos "s"

Para n = 2 = 2 . 22 = 8 e- → ocupando 2 e- para "s" y 6 e- para "p"

Para n = 3 = 2 . 32 = 18 e- → ocupando 2 e- "s", 6 e- "p" y 18 e- "d"

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 8

No podemos incorporar 18 electrones en n = 3 puesto que no los

tenemos. Según Z solo podrían entrar 8 e- . En el nivel energético

n = 3 existen orbitales atómicos: 1 "s", 3 "p" y 5 "d" totalmente

desocupados:

3 d1 3 d2 3 d3 3 d4 3 d5

1 s2 2s

22p

6 3s

23p

6

Se puede producir una promoción de electrones, mediante la energía

correspondiente, a los orbitales "d ":

3 d1 3 d2 3 d3 3 d4 3 d5

1 s2 2s

22p

6 3s

23p

6

nos queda una configuración electrónica de la capa de valencia:

3px 3py 3pz 3d1 3d2 3d3 3d4 3d5

1s2 2s

22p

6 3s

2

Aparecen dos electrones desapareados que se pueden utilizar para

unirse a otros átomos mediante compartición electrónica..

Esta posibilidad de reacción química no nos hace olvidar que estos

elementos son muy estables y que la gran inercia a la reacción

química reside en su capa de valencia de la corteza electrónica del

átomo:

ns2np6

ns2 npx

2 npy

2 npz

2

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 9

2.- Localización en el Sistema Periódico

Determinaremos la posición de estos elementos químicos en el Sistema

Periódico mediante la Configuración Electrónica de cada uno de

ellos. Para determinar la configuración electrónica necesitamos

conocer sus números atómicos (Z) y aplicar el diagrama de

Moeller.

1s2

2s2 2p

6

3s2 3p

6 3d

10

4s2 4p

6 4d

10 4f

14

5s2 5p

6 5d

10 5f

14

6s2 6p

6 6d

10 6f

14

7s2

7p6 6 d

10

→ Orden de llenado de los Orbitales atómicos

→ Completar nivel energético y pasar al siguiente en orden superior

Dejemos descansar de momento al Helio.

Neón

ZNe = 10 → 1s2 2s

22p

6 → Periodo: n = 2 ; Grupo: 18 ( VIII - A )

El periodo lo determina el COEFICIENTE NUMÉRICO de la capa de

valencia. El grupo viene determinado por la suma de los exponentes

de los orbitales atómicos (nº de electrones). Este nº de electrones

coincide con el nº de grupo del S.P. al cual pertenece el elemento

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 10

(VIII - A). Para utilizar este dato debemos distribuir los elementos en

S.P. en grupos A y grupos B.

Es interesante representar la capa de valencia con sus orbitales

atómicos:

2s2 2px

2 2py

2 2pz

2

Características de la Capa de Valencia:

a) No existen orbitales atómicos desocupados

b) No existen electrones desapareados

c) El nº total de electrones es de OCHO

Argón

ZAr = 18 → 1s2 2s

22p

6 3s

23p

6 → Periodo: n = 3 ; Grupo: 18 ( VIII - A)

Su capa de valencia:

3s2 3px

2 3py

2 3pz

2

Características de la capa de valencia:

Las mismas que las del gas Neón.

Kriptón

ZKr = 36 → 1s2 2s

22p

6 3s

23p

6 4s

23d

104p

6

Llevemos el orbital 3d10

a la que es realmente su capa:

1s2 2s

22p

6 3s

23p

6 4s

23d

104p

6

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 11

→ 1s2 2s

22p

6 3s

23p

63d

10 4s

24p

6 → Periodo: n = 4 ; Grupo: 18 (VIII-A)

Su capa de valencia:

4s2 4px

2 4py

2 4pz

2

Características de la Capa de Valencia:

Las mismas que las del Ne y Ar.

Xenón

ZXe = 54 → 1s2 2s

22p

6 3s

23p

6 4s

23d

104p

6 5s

24d

105p

6

→ 1s2 2s

22p

6 3s

23p

63d

10 4s

24p

64d

10 5s

25p

6 → Periodo: n = 5

Grupo: 18 (VIII - A)

Capa de Valencia:

5s2 5px

2 5py

2 5pz

2

Características de la Capa de Valencia:

Las mismas que las de Ne, Ar y Kr.

Radón

ZRn = 86 → 1s2 2s

22p

6 3s

23p

6 4s

23d

104p

6 5s

24d

105p

6 6s

24f

145d

106p

6

→ 1s2 2s

22p

6 3s

23p

63d

10 4s

24p

64d

104f

14 5s

25p

65d

10 6s

26p

6 →

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 12

Periodo: n = 6 ; Grupo: 18 ( VIII - A)

Capa de Valencia:

6s2 6px

2 6py

2 6pz

2

Características de la Capa de Valencia:

Las mismas que la de Ne, Ar, Kr y Xe.

En el caso del Helio:

ZHe = 2→ 1s2 → Correspondería al Periodo n = 1 y al Grupo: 2 ( II - A)

El Helio es muy estable químicamente por lo que se le ha

incorporado al grupo 18 (VIII - A).

Su capa de valencia:

1s2

Todo lo dicho hasta el momento queda resumido en:

a) Muy ELEVADA ENERGÍA DE IONIZACIÓN ( Energía necesaria

para arrancar el electrón más externo del átomo en estado gas). Estos

valores no se los proporciona su entorno natural por lo que la

formación de cationes (Xn+

) es inexistente. La Energía de Ionización

disminuye a medida que descendemos en el grupo y en caso del Xenón y

del Radón podría ser posible la formación de cationes pero hasta el

momento no se han encontrado.

b) El valor de la AFINIDAD ELECTRÓNICA (Energía que se

desprende al captar un electrón) es NEGATIVO. Esto supondría que el

átomo tomaría un electrón para conseguir estabilidad y al mismo

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 13

tiempo tomaría energía que disminuiría la estabilidad. Existe pues una

contradicción y para entendernos mejor asumiremos que la Afinidad

del grupo es NULA. Los Gases Nobles NO FORMAN ANIONES (X-n

).

c) Los orbitales de la capa de valencia NO POSEEN ELECTRONES

DESAPAREADOS, no existen huecos para poder ser ocupados por

electrones procedentes de otros átomos y constituir un enlace químico

por compartición electrónica.

d) A partir del Argón (n=3), en la capa de valencia existen orbitales

atómicos "d " totalmente desocupados. Si podemos promocionar un

electrón "p" a uno de estos orbitales "d " se podría producir un enlace

covalente con otro átomo por compartición electrónica. Necesitamos

pues una energía de promoción. Esta energía disminuirá a medida que

descendemos en el Grupo. La posibilidad de enlace se establece en los

elementos más pesados del grupo.

3.- Importancia de la Estructura de Gas Noble

Es la capa de valencia de los gases nobles la que proporciona esta

gran estabilidad. En la capa de valencia existen OCHO

ELECTRONES (Octete u Octeto). Los átomos de los Elementos

Químicos restantes no se encuentran libres, forman compuestos

químicos, pero para lograr esta formación el átomo debe ser estable.

Los investigadores pensaron que los átomos se harían estables

consiguiendo la estructura de la capa de valencia de los gases

nobles. Por lo tanto los átomos deben conseguir OCHO

ELECTRONES en su capa de valencia. Este número de electrones en la

capa de valencia es la base para que el resto de los átomos de los

elementos químicos del Sistema Periódico ( no contamos los metales

nobles como el oro, la plata, el platino ) alcancen su ESTABILIDAD:

a) Los átomos tomarán o cederán electrones para conseguir sus

OCHO ELECTRONES. Se forman entonces unas especies químicas

llamadas IONES (Aniones y Cationes) que tienen la capacidad de

unirse, mediante fuerzas electrostáticas, a otros iones de carga

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 14

eléctrica distinta opuesta y formar compuestos químicos. Se

constituye de esta forma un enlace químico conocido como Enlace

Iónico.

b) Los átomos podrán COMPARTIR ELECTRONES para conseguir su

octete y tras esta compartición aparecerán las moléculas y de estas los

compuestos químicos. El tipo de enlace que se constituye mediante esta

compartición electrónica se conoce como Enlace Covalente.

4.- Recordemos algunos tipos de Enlace Químico

Los átomos de los elementos químicos no se encuentran libres en la

Naturaleza, se encuentran unidos a otros átomos. El tipo de unión la

establece la "Regla del Octete". Estas uniones se conocen como

ENLACES QUÍMICOS que los investigadores han establecido en

función de la forma de obtener la Estructura de Gas Noble por parte de

los átomos.

a) Enlace Iónico

Formación del cloruro sódico, NaCl:

DATOS: ZNa = 11 ; ZCl = 17

Para el estudio de este enlace (Iónico), así como para el resto,

partiremos de un punto común. La determinación de la

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA de cada uno de los átomos que

forman el compuesto químico. Partiendo además de la base de que

todos los átomos para estabilizarse buscan tener en la capa de valencia

( capa de unión entre átomos) 8 e-.

Átomo de Na: ZNa = 11 1s2 2s

22p

6 3s

1 ( capa de VALENCIA)

Todos los átomos tienden a tener en su capa de VALENCIA 8 e-. El Na

tiene 1 e-. Tiene dos caminos para conseguir los 8 e-:

a) Ceder 1 e- y quedarse con los 8 e- de penúltima capa.

b) Tomar 7 e- y completar los 8 e-

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 15

Energéticamente es más factible la primera posibilidad. El sodio

perderá su electrón y se convertirá en un Catión:

Na – 1 e- Na+ (1)

Átomo de cloro: Cl = 17 1s2 2s

22p

6 3s

23p

5 (capa de VALENCIA)

El átomo de cloro, al igual que el del sodio, tiene dos caminos para

conseguir los 8 e-:

a) Tiene 7 e-, tomando 1 e- completaría su OCTETE ( 8

ELECTRONES).

b) Perder los 7 e- y quedarse con los 8 e- de la penúltima capa.

Energéticamente es más factible el primer mecanismo. El átomo de Cl

toma 1 e- y se convierte en un Anión:

Cl + 1 e- Cl- (2)

Si unimos las dos reacciones de ionización (1) y (2):

Na - 1 e- Na+ En un mismo medio nos encontramos con cargas

Cl + 1 e- Cl- eléctricas de distinto signo, se atraen y forman

el Cloruro sódico, NaCl.

Expliquemos las dos reacciones de ionización anteriores:

El átomo de Na cede 1 e- que es precisamente el que gana el átomo de

Cl. El número de electrones GANADOS ES IGUAL AL NÚMERO DE

ELECTRONES CEDIDOS (balance electrónico).

En nuestro caso, el balance electrónico ya se ha establecido. Sumemos

miembro a miembro las reacciones (1) y (2):

Na - 1 e- Na+

Cl + 1 e- Cl-

------------------------------

Na + Cl Na+ + Cl

- (Reacción Global)

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 16

El miembro de la izquierda nos determina la PROPORCIÓN en la que

se unen los átomos de sodio y cloro:

1 átomo de Na/ 1 átomo de Cl Fórmula NaCl

El miembro de la derecha nos indica que el sistema (compuesto

químico) se encuentra neutralizado (no hay exceso de cargas eléctricas),

el compuesto químico, en conjunto, es eléctricamente neutro.

Otro ejemplo:: Unión de átomos de oxígeno con átomos de potasio

DATOS: ZK = 19 ; ZO = 8

Átomo de K: ZK = 19 1s2 2s

22p

6 3s

2 2p

6 4s

1

El átomo de Potasio busca el OCTETO, para ello cederá el electrón de

la última capa y se quedará con los 8 e- de la penúltima capa:

K - 1 e- K+ (catión) (1)

El átomo de O = ZO = 8 1s2 2s

22p

4

El átomo de Oxígeno buscará sus 8 e- tomando dos:

O + 2 e- O= (anión) (2)

Unimos las dos reacciones de ionización:

Tenemos en un mismo medio cargas de distinto

K - 1 e- K+

signo por lo que se atraen formando el compuesto

O + 2 e- O=

químico.

Recordar el balance electrónico ( nº electrones cedidos = nº electrones

ganados). Para conseguir la neutralidad multiplicaremos la primera

reacción por 2:

2 K - 2 e- 2 K+

O + 2 e- O=

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2 K + O 2 K+ + O

= (Reacción iónica global)

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 17

El miembro de la izquierda nos determina la proporción de unión entre

átomos:

2 átomos de K / 1 átomo de O

Fórmula: K2O

El miembro de la derecha nos demuestra que el sistema, en conjunto, es

neutro ( el compuesto químico).

b) Enlace Covalente

Supongamos que queremos determinar el tipo de enlace y fórmula de la

molécula del gas cloro, Cl2.

DATO: ZCl = 17

Procederemos de la misma forma que en el caso del Enlace Iónico.

La molécula de gas cloro está constituida por dos átomos de cloro:Cl2

1º Átomo de Cl: ZCl = 17 1s2 2s

22p

6 3s

23p

5

En su capa de Valencia POSEE 7 e- . Le será más fácil,

energéticamente, tomar un electrón para tener 8 e- que no ceder los 7 e-

de la última capa y quedarse con los 8 e- de la penúltima capa:

Cl + 1 e- Cl- (Anión) (1)

2º Átomo de Cl: ZCl = 17 1s2 2s

22p

6 3s

23p

5

Hará exactamente lo mismo que el primer átomo de cloro:

Cl + 1 e- Cl- (Anión) (2)

Unamos las reacciones de Ionización (1) y (2):

Cl + 1 e- Cl-- Obtenemos dos iones de la misma carga eléctrica

Cl + 1 e- Cl-- y sabemos que cargas eléctrica del mismo signo

se repelen. No hay unión entre átomos y por lo

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 18

tanto no existirá ENLACE IÓNICO.

De alguna forma se tienen que unir los dos átomos de cloro puesto que

el gas cloro (Cl2) existe y es estable. Nos adentramos en otro tipo de

enlace químico llamado ENLACE COVALENTE.

Lewis pensó que si los átomos no se podían unir por Enlace Iónico

puesto que no había una transferencia de electrones, podía existir una

COMPARTICIÓN DE ELECTRONES. Constituye la teoría del

OCTETE DE LEWIS. Veamos como ejemplo la unión entre átomos

existente en la molécula del gas cloro, Cl2:

Aplicaremos la teoría de la COMPARTICIÓN de electrones de Lewis.

En los siguientes esquemas representamos la última capa de cada

átomo de Cloro y desarrollamos el modelo de Lewis:

= Electrón

= Electrón

El átomo de la izquierda introduce en la última capa del átomo de la

derecha un electrón para compartir con él:

De esta forma el átomo de la derecha ya tiene sus 8 e-. A continuación

el átomo de la derecha, agradecido, introduce en la última capa del

átomo de la izquierda un electrón para compartir con él:

Cl

Cl

Cl

Cl

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 19

De esta forma y mediante compartición, los átomos de cloro tienen sus 8

e-. Los dos electrones compartidos pertenecerán, UNIDOS, a las dos

últimas capas y de esta forman se podrán unir los átomos de cloro.

Si contamos los electrones los dos átomos tienen sus 8 electrones.

Podemos esquematizar más la compartición electrónica:

Cl Cl Fórmula de la molécula Cl2

Cada segmento representa UN PAR DE ELECTRONES. El segmento

negro, que une los dos átomos de cloro se llama PAR DE

ELECTRONES ENLAZANTE. Los segmentos rojos y verde son PARES

DE ELECTRONES NO ENLAZANTE, es decir, NO INTERVIENEN

EN LA UNIÓN DE LOS DOS ÁTOMOS DE CLORO.

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 20

La molécula de gas cloro también la podemos representar de la forma:

Observamos que en la elipse, que sería el ORBITAL DE ENLACE, se

encuentran los dos electrones compartidos. Este Orbital de Enlace

pertenece a los dos átomos de Cloro.

Encontramos moléculas en donde se produce la compartición de DOS

PARES DE ELECTRONES. Este es el caso de la molécula del gas

oxígeno, O2. Veamos cómo se producen:

La molécula, O2, como podemos ver, consta de dos átomos de Oxígeno.

ZO = 8

1º Átomo de Oxígeno: ZO = 8 1s2 2s

22p

4

En su última capa existen 6 e-, le falta dos por tener los 8 e-. Tenderá a

tomarlos:

O + 2 e- O= (anión) (1)

2º Átomo de Oxígeno: ZO = 8 1s2 2s

22p

4

Estamos en las mismas condiciones que el 1º átomo de Oxígeno y hará

exactamente los mismo:

O + 2 e- O= (Anión) (2)

Si unimos las dos reacciones de ionización:

O + 2 e- O= Se forman dos aniones y por lo tanto se

O + 2 e- O= repelen. No se pueden unir por Enlace

Iónico.

Cl Cl

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 21

Se producirá ENLACE COVALENTE, mediante la compartición de dos

pares de electrones.

O O Molécula de O2

Cada segmento representa un par de electrones. Los de color verde son

los PARES ENLAZANTES correspondientes a la doble compartición y

mantienen unidos los dos átomos de Oxígeno. Los rojos son los pares de

electrones NO ENLAZANTES.

Vamos a complicar un poco el enlace Covalente con el estudio de la

molécula del Tricloruro de fósforo, PCl3.

DATOS: ZP = 15 ; ZCl = 17

Átomo de Fósforo: ZP = 15 1s2 2s

22p

6 3s

23p

3 ;

5 e- en capa de

VALENCIA

El átomo de fósforo tomará tres electrones para conseguir su OCTETE.

La reacción de ionización es:

P + 3 e- P-3

(Anión) (1)

El átomo de Cloro tiene 7 e- en su última capa y tenderá a tomar 1 e-

para conseguir su OCTETE. La reacción de ionización es:

O

O

O

O

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 22

Cl + 1 e- Cl- (Anión) (2)

Si unimos las dos reacciones de ionización:

P + 3 e- P-3

Obtenemos dos iones de la misma carga eléctrica.

Cl + 1 e- Cl- No pueden unirse por enlace Iónico. Tendrán que

unirse mediante enlace COVALENTE.

Con esta compartición el átomo de Cloro tiene sus 8 e- pero el átomo de

fósforo sólo tiene 6 e- . No podemos realizar otra compartición entre

estos dos átomos puesto que el Fósforo tendría 7 e- (para el fósforo es

bueno) pero el Cloro tendría 9 e-, que NO PUEDE SER PORQUE NOS

PASAMOS DE 8 e-. Lo que haremos es introducir en la estructura un

átomo de Cloro más:

El nuevo átomo de Cloro tiene sus 8 e-, pero el átomo de Fósforo tiene 7

e-, le falta uno para completar su OCTETE. No se puede hacer una

P

Cl

P

Cl

Cl

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 23

doble compartición porque el Cloro pasaría a tener 9 e- que sabéis que

NO PUEDE SER. La solución está en añadir un nuevo átomo de Cloro,

quedando la estructura de la forma:

El Nuevo átomo de Cloro tiene 8 e- y con esta tercera compartición, el

átomo de Fósforo consigue sus 8 e-. Podemos hacer un esquema de la

molécula donde se determinen los enlaces covalentes y los OCTETOS

de los cuatro átomos ( tres de Cloro y uno de Fósforo):

Cl P Cl Fórmula: PCl3

Cl

Los segmentos rojos representan los pares de electrones compartidos,

es decir, LOS PARES DE ELECTRONES ENLAZANTES. Los

segmentos rojos intensocorresponden a los PARES DE ELECTRONES

NO ENLAZANTES del átomo de Cloro y el segmento verde el PAR NO

ENLAZANTE ( par SOLITARIO) del átomo de Fósforo.

P

Cl

Cl

Cl

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 24

Heitler y London (creadores de la teoría de Enlace Valencia) admitían

la COMPARTICIÓN de electrones SIEMPRE Y CUANDO SE DIERAN

LAS CONDICIONES DE COMPARTICIÓN, es decir, QUE

EXISTIERAN ORBITALES ATÓMICOS SEMIOCUPADOS EN

DONDE PUDIERAN ENTRAR LOS ELECTRONES A COMPARTIR O

TOTALMENTE DESOCUPADOS (Caso del enlace Covalente

Coordinado).

Veamos la formación de la molécula de Flúor mediante el método

ENLACE VALENCIA:

La molécula de Flúor está compuesta por dos átomos de Flúor, F2.

ZF = 9 1s2 2s

22p

5 Capa de Valencia

2s 2px 2py 2pz 2pz 2py 2px 2s

F F

F F

Pares de electrones ORBITAL Pares de electrones

no enlazantes DE no enlazantes

ENLACE

F F

Electrones compartidos

F2

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 25

En el caso de la molécula del Oxígeno, O2:

ZO = 8 1s2 2s

22p

4 Capa de Valencia

2s 2px 2py 2pz 2pz 2py 2px 2s

O O

O O

Pares de e- no ORBITAL MOLECULAR Pares de e-

enlazantes DE DE no enlazantes

ENLACE ENLACE

1ºPar electrones compartidos

O O

2ºPar electrones compartidos

Molécula de gas xígeno: O2

Molécula de F3N:

ZF = 9 1s2 2s22p

5

ZN = 7 1s2 2s

22p

3

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 26

2px 2py 2pz

F

2px

2px 2py 2pz 2s

2py

F N

2pz

2px 2py 2pz

F

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 27

2s 2px 2py

F

2s 2px 2py 1s

F N

2s 2px 2py

F

F F

N

F3N F

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 28

5.- Propiedades de los Gases Nobles

a) Son elementos gaseosos incoloros, inodoros e insípidos.

b) Abundancia.- El Helio en la Tierra es relativamente poco abundante

siendo tan sólo el tercero de los gases nobles en cuanto a cantidad en la

atmósfera terrestre. Sin embargo en el Universo el Helio es uno de los

elementos más abundantes, siendo superado sólo por el hidrógeno.

Otros gases nobles como el Xenón, se encuentran en bajas cantidades en

la atmósfera terrestre, en cambio gases como el Radón, por causa de su

poco "Periodo de vida Media", es escaso en el planeta.

La abundancia en la atmosfera terrestre es:

GAS % EN VOLUMEN

Helio 0,0005 %

Neón 0,0015 %

Argón 0,94 %

Kriptón 0,00011 %

Xenón 0,000009 %

Radón 0 %

c) Estabilidad.- Estos gases presentan gran estabilidad química, lo cual

se debe a que están eléctricamente completos y por lo mismo no pueden

intercambiar electrones; su estructura atómica cuenta con 8 electrones

en sus capas orbitales externas, lo que no permite la entrada de más

electrones, por lo que no existen reacciones químicas con otros

elementos. Siendo esta cualidad de no reaccionar químicamente, la

razón por la que se les denomina como Gases Inertes o nobles.

A pesar de la gran inercia a la reactividad química si pueden presentar

algunas reacciones químicas lo que permite la existencia de unos pocos

compuestos químicos.

El grado de inercia depende de la fuerza con que el núcleo, cargado

positivamente y ubicado en el centro del átomo, mantiene a los

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 29

electrones en sus niveles de energía correspondientes. Cuantas más

capas electrónicas haya entre la exterior y el centro, más débil va a ser

la atracción del núcleo central. Lo que permitiría una cierta reactividad

a medida que aumenta el número atómico del gas noble (aumenta el

radio del átomo).

d) A partir del Periodo n = 3 en la capa de valencia pueden existir

orbitales atómicos "d " totalmente desocupados. El Argón en su capa

de valencia presenta CINCO orbitales "d" totalmente desocupados. si

podemos promocionar electrones "p" a estos orbitales "d " existe la

posibilidad de la producción de reacción química por compartición de

pares de electrones. Según el valor de las energías de promoción, así

será la posibilidad de la formación de estos compuestos de los gases

nobles. Al aumentar el número atómico disminuye la energía de

promoción y mayor posibilidad de compuestos de compartición de

electrones.

Las posibles reacciones químicas de los Gases Nobles las estudiaremos

al realizar un estudio pormenorizado de cada uno de ellos.

d) Poseen puntos de fusión y ebullición extremadamente bajos.- Son

elementos que en temperaturas no muy altas o bajas, y presión

atmosférica normal, se presentan en forma gaseosa. Se pueden licuar y

solidificar a temperaturas extremadamente frías y en un rango muy

pequeño de temperaturas. Las dificultades para la licuación y

solidificación las podemos encontrar en la debilidad de los enlaces

intermoleculares ( Fuerzas de Van der Waals).

e) Radiactividad.- Algunos de ellos como el Radón, son elementos

altamente radioactivos, ya que este es producido durante la

degradación radiactiva del Uranio pasando primero por el Radio. Su

periodo de semidesintegración es de poco más de tres días, (3,82 días).

f) Obtención.- El neón, argón, kriptón y xenón se obtienen del aire

usando los métodos de licuefacción y destilación fraccionada el aire. El

helio es separado del gas natural y el radón se aísla de la serie

radiactiva del Radio.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 30

h) Aplicaciones

1.- Son utilizados en iluminación. El neón y el xenón se utilizan

para la iluminación publicitaria en forma de tubos o

bombillas luminiscentes.

2.- Son utilizados en soldaduras

3.- Exploración espacial. Estos focos producen una iluminación

muy intensa con una luz blanca, similar a la luz diurna,

que acentúa los contrastes y la visión de los colores.

4.- El Xenón permite propulsar lo satélites y ajustar de forma

muy precisa su trayectoria.

Este gas se utiliza por su masa, puesto que permite garantizar

el impulso suficiente para poner el satélite en movimiento en

el espacio.

5.- El Kriptón y el Xenón se utilizan igualmente en determinados

tipos de láseres y para la fabricación de pantallas planas.

6.- El Helio desplazó al Hidrógeno en los dirigibles y

globos aerostáticos.

7.- La combinación helio-oxígeno-nitrógeno se emplea para

respirar en inmersiones de profundidad y evitar que los

buzos sufran el efecto narcótico del nitrógeno.

8.- En la industria automovilística, el Xenón se utiliza para los faros.

6.- Impacto Medioambiental

Debido a su pequeño contenido en la atmosfera no existe un impacto

negativo. Todo lo contrario, el Kriptón ayuda a los vidrios aislantes a

mantener las condiciones energéticas de los edificios. El Kriptón

garantiza una eficacia de aislamiento seis veces superior a la de un

acristalamiento clásico.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 31

7.- Gases Nobles y Salud

El Radón, por su propiedad de ser radiactivo, es el que puede

perjudicar la salud de los seres humanos.

El Xenón se caracteriza por:

a) Posee propiedades analgésicas

b) Se utiliza durante la anestesia en cirugía. No es metabolizado por

el organismo, ya que se elimina de forma inalterada a través de

la espiración ( expulsión de los gases existentes en los

pulmones). Garantiza la estabilidad de la tensión arterial y de

la frecuencia cardíaca durante la intervención quirúrgica. Asimismo,

permite que el paciente se despierte y se recupere más

rápidamente, ya que el organismo puede eliminarlo fácilmente.

Esto aumenta la comodidad del paciente y le permite limitar

el tiempo de hospitalización.

Enlazar online para visualizar los videos

https://www.youtube.com/watch?v=Q98Ckfeplb4

https://www.youtube.com/watch?v=HkyS5E7GQPo

https://www.youtube.com/watch?v=HkyS5E7GQPo

Enlaces

http://www.ejemplode.com/38-quimica/3549-

caracteristicas_de_los_gases_nobles.html

http://www.es.airliquide.com/es/aplicaciones-de-los-gases-

nobles.html#.VkMObbcvfIU

http://earr.webnode.es/products/grupo-18-o-gases-nobles/

http://www.gasopedia.net/2015/05/propiedades-de-los-gases-

nobles.html

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 32

8.- Estudio individual de cada uno de los Gases Nobles

8.1.- Helio (He)

Localización en el S.P.: Periodo: n = 1 , Grupo: 18 (VIII - A)

Estructura Atómica según Böhr

Necesitamos conocer el número de electrones, protones y neutrones.

El número de electrones y protones viene dado por el número atómico

(el átomo es eléctricamente neutro). El número de neutrones los

conoceremos mediante la ecuación:

A = N + Z (1)

A = Nº Másico ; Z = Nº Electrones = Nº Protones

El número máximo de electrones por capa viene dado por la ecuación:

nº máx. e- por capa = 2 n

2

Donde "n" es el número de capa. Por ejemplo:

Para n = 1 → nº e- = 2 . 12 = 2

Para n = 2 → 2 .22 = 8

Para n = 3 → nº e- = 18

El orbital atómico "s" alberga como máximo 2 e-

El orbital atómico "p" → 6 e-

El orbital atómico "d" → 10 e-

El orbital atómico "f " → 14 e-

El orden de llenado de los orbitales atómicos, por razones energéticas

es:

1º "s"

2º "p"

3º "d"

4º "f"

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 33

Todo átomo es representado por la composición de partículas

elementales mediante la expresión:

AXZ

A = Nº Másico ; Z = Nº Electrones = Nº Protones

En el caso del Helio:

4He2

Número Electrones = Nº Protones = 2

De la ecuación (1):

N = A - Z

N = 4 - 2 = 2 neutrones

n = 1 → nº e- = 2

2 p+

2 e-

2 no

n = 1

Propiedades Físicas

GAS Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.

HELIO 2 1S2 0,5 Angstr. -272

oC -269

oC 0,18 g/L 2372 Kj/mol

Además:

a) Masa Atómica (Ma) = 4 u

b) El Helio presenta el punto de ebullición más bajo conocido

c) Es el segundo elemento más ligero

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 34

d) Alta conductividad térmica

e) Bajo peso

f) La densidad y la viscosidad del vapor de helio son muy bajas

g) El helio puede licuarse pero no solidificarse. La no solidificación es

debida a la gran debilidad de los enlaces intermoleculares (Van der

Waals)

h) Luz de Helio

Wikipedia

Propiedades Químicas

a) El helio es un gas incoloro, inodoro e insípido

b) Presenta 2 isótopos naturales: 3He2 (0,000137%) y

4He2

(99,999863%)

AHeZ

A = Nº Másico ; Z = Nº Atómico

Numerosos núcleos pesados se desintegran emitiendo un núcleo de 4He2

constituyendo la Radiación "alfa" y por el que al núcleo emitido se le

llama partícula "alfa" ( He+2

)

b) Tiene menor solubilidad en agua que cualquier otro gas

c) Es químicamente INERTE

d) Bajo la influencia de descargas eléctricas o bombardeado con

electrones forma compuestos con el wolframio, yodo, flúor y fósforo.

e) No inflamable

Obtención

El helio terrestre (isótopo 4He2) se forma por decaimiento radiactivo

natural de elementos más pesados. La mayor parte de este helio pasa a

la superficie terrestre y entra en la atmósfera. Su peso molecular bajo

le permite escapar al espacio.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 35

En grandes cantidades se puede obtener por destilación fraccionada a

partir del gas natural, que contiene hasta un 7 % de helio.

Aplicaciones

a) En globos para investigación atmosférica y en naves como zepelines

con fines militares. Esta aplicación es debida a que el Helio es más

ligero que el aire.

b) La mezcla (He + O2) se utiliza en submarinismo para la respiración

a grandes profundidades.

c) Para anestésicos gaseosos.

d) La mezcla (He + O2) se utiliza en pacientes con insuficiencia

respiratoria

e) Medio de transferencia de calor para reactores nucleares

f) En la industria como atmosfera inerte para soldar metales que se

oxidan con facilidad

g) Para investigaciones a temperaturas muy bajas (criogénicas)

h) Como gas presurizante (mantenimiento de la presión atmosférica

apta para humanos)

i) En combustibles líquidos de cohetes

j) Como gas transportador en los análisis químicos por cromatografía

de gases

j) En los escáneres de resonancia magnética

k) Provoca modificación de la voz

Efectos sobre la Salud

a) La inhalación del Helio produce en nuestro organismo:

1.- Elevación de la voz

2.- Pesadez

3.- Dolor de cabeza

4.- Asfixia

b) 5.- En contacto con la piel puede producir la congelación de la

misma

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 36

Radiación "α" (Radiación Ionizante)

Rutherford sugirió que los rayos alfa son iones de átomos de

Helio (He2+

) moviéndose rápidamente, y en 1909 lo demostró

experimentalmente y los utilizó para el estudio de la estructura

atómica.

Este tipo de radiación la emiten núcleos de elementos muy pesados con

un número Másico superior a 100. Estos núcleos tienden a emitir una

partícula alfa (He+2

).

En el proceso un núcleo cualquiera de número másico A y número

atómico Z, se convierte en otro núcleo Y con número másico A-4 y nº

atómico Z-2, y se emite una partícula alfa.

AXZ →

A-4YZ-2 + He

2+

Como ejemplo tendríamos las siguientes desintegraciones:

235

U → 231

Th + He2+

226

Ra →222

Rn + He2+

210

Po →206

Pb + He2+

En el proceso se desprende mucha energía que se convierte en la

energía cinética de la partícula alfa lo que proporciona mucha

velocidad a las mismas.

Las formas más comunes de la radiación ionizante son las partículas

alfa (α), beta ( β), o gamma (γ) y rayos-X.

La principal diferencia entre estas radiaciones estriba en la cantidad de

energía asociada a la radiación. La energía determina en qué medida

pueden penetrar en el tejido y el daño resultante.

El poder de penetración de la radiación "α" es muy pequeño, una

simple hoja de papel puede detenerlas. Si inciden en nuestro cuerpo se

quedan en la superficie de la piel o de la ropa. Pero si penetran en el

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 37

organismo, por la respiración o al ingerir alimentos o bebidas, son las de

mayor poder destructivo sobre los tejidos biológicos, ya que tienen un

gran poder de ionización, entre 10 y 20 veces superior a los otros dos

tipos de radiación.

Enlazar online para visualizar los videos

Video: Globos con gas Helio

https://www.youtube.com/watch?v=i9Ul7fNW3jU

Video: El gas Helio y los cambios de voz

https://www.youtube.com/watch?v=0QSpyANJIPs

Video: El por qué en los cambios de voz por acción del Helio

https://www.youtube.com/watch?v=27h1h1Ol-nw

Video: Estratosfera vista desde un globo aerostático

https://www.youtube.com/watch?v=OfujwSLnL6A

Video: Capa de Ozono estudiada mediante un globo aerostático

https://www.youtube.com/watch?v=gTitIW3gN84

Video: Interacción entre la materia y la partícula "α"

https://www.youtube.com/watch?v=Gsgq0uh8Jlw

Video: Efectos biológicos de la radiación Ionizante

https://www.youtube.com/watch?v=L76DSqiEnuk

Enlaces

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/he.htm

http://www.batanga.com/curiosidades/4333/caracteristicas-del-helio

https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/he

.html

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0504-01/tipos-rad.html

http://www.sabelotodo.org/elementosquimicos/helio.html

http://www.ecologiahoy.com/las-radiaciones-y-la-salud

http://www.terra.org/data/radioactividadysalud.pdf

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 38

8.2.- Neón (Ne)

Localización en el S.P: Periodo: n = 2 ; Grupo: 18 ( VIII - A )

Estructura atómica según Bohr

20

Ne10

Nº Electrones = Nº Protones = 10

Nº Neutrones = A - Z = 20 - 10 = 10

Distribución de electrones:

n = 1 → 2 e-

n = 2 → 8 e-

1s2 2s

22p

6

10 p+

2 e-

10 no 8 e

-

n = 1

n = 2

Propiedades Físicas

GAS Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.

Neón 10 Capa de Val:2s22p

6 0,70 Angströn -248,6

oC -245,9

oC 0,90 g/L 2082 Kj/mol

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 39

Además:

a) Masa Atómica (Ma) = 20,18 u

b) Mediante una corriente eléctrica moderada produce un brillo

anaranjado - rojizo. El color puede modificarse mediante vidrios de

colores o mezclándolo con Argón o Mercurio

c) Luz de Neón

Propiedades Químicas

a) En su estado natural es un gas incoloro e inodoro.

b) Muestra una reactividad química muy baja en condiciones normales

c) Presenta tres isótopos estables: 20

Ne, 21

Ne y 22

Ne. El primero de ellos

representa el 90,92 % del Neón natural. Los otros dos representan el

0,26% y 8,82% respectivamente. Otros cinco isótopos del neón son

radioactivos con un periodo de semidesentigración muy pequeño ( el

máximo es algo más de TRES minutos. Ninguno de ellos se da

naturalmente.

d) El Neón presenta una gran inercia a la reacción química, pero dada

su posición en el S.P. presenta una electronegatividad de 4,5 por lo que

puede actuar como un excelente oxidante. Con estas propiedades

abrimos la puerta para la posibilidad de la existencias de compuestos

químicos del Neón. En el laboratorio se ha logrado obtener un

compuesto químico del Ne con el Flúor, F8Ne7.

e) El neón puede formar iones con otros elementos, aunque no sea algo

que ocurra habitualmente. Los iones son detectados a partir de

estudios de espectrometría de masas y opticas: Ne+, Ne8

-, (NeAr)16

-,

(NeH)7- y (HeNe)16

-.

f) El Neón también forma un hidrato inestable

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 40

Obtención

La atmósfera terrestre contiene 15,8 ppm y en la corteza terrestre se

halla en una proporción de 0,005 ppm.

La fuente del neón es la atmósfera terrestre mediante la licuación del

aire y destilación fraccionada.

Puede acompañar al Nitrógeno del cual lo separamos por condensación

a bajas temperatura.

Se encuentran en pequeñas cantidades en el gas natural, en los

minerales (diamante) y en los meteoritos.

Aplicaciones

a) Iluminación fluorescente en anuncios de Neón (carteles de

publicidad de un característico brillo color naranja - rojizo

b) El neón líquido se utiliza a menudo como un refrigerante criogénico

donde no son necesarios las temperaturas extremadamente bajas.

c) En indicadores de alta tensión

d) Tubos de televisión

e) En láseres de helio-neón

f) Se usa en cantidades considerables en la investigación física de alta

energía

g) Para detectar el paso de partículas nucleares por las cámaras de

centelleo.

h) En contadores Geiger-Müller

i) En lámparas usadas como luces nocturnas y de seguridad.

j) Una versión pequeña, tenue de la luz de neón es la lámpara de luces

de neón, que consiste en una pequeña bombilla que contiene electrodos

en una atmósfera de neón. La electricidad es forzada a través de las

luces de neón, haciendo que se produzca un resplandor rojo. Se

requiere poca electricidad para el propósito, y la lámpara no está

realmente destinado a la iluminación, sino simplemente como una

señal, para indicar la ubicación de un interruptor o de actuar como

evidencia de que algún circuito eléctrico está en orden de trabajo o no

estar en funcionamiento.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 41

Impacto Medio - Ambiental

No se plantea ningún daño para el medio ambiente por la presencia de

Neón. Su imposibilidad de formar compuestos lo hace ecológicamente

seguro.

El Neón y la Salud

Dado que el neón es un gas inerte y no tóxico, no representa

directamente una amenaza para la salud y además, la gente respira

pequeñas partículas de Neón del aire (inhalación del aire).

No obstante, las concentraciones excesivas del mismo pueden causar

mareos, vómitos, asfixia e incluso la muerte cuando se carece de

oxígeno. En contacto con la piel se puede producir congelación de la

misma al igual que con los ojos.

Enlazar online para visualizar los videos

Video: El Neón

https://www.youtube.com/watch?v=IF9Pr07T50c

Video: Propiedades físicas del Neón

https://www.youtube.com/watch?v=pvmZpw3mtjU

Video: Hacer luz con Neón

https://www.youtube.com/watch?v=3zgwmjDinq8

Video: Led de Neón

https://www.youtube.com/watch?v=YvSWJX80PlU

Enlaces

http://elementos.org.es/neonhttp://www.lenntech.es/periodica/elemento

s/ne.htm

https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/conmarcos/elementos/n

e.html

http://www.ehowenespanol.com/caracteristicas-del-neon-info_99545/

Page 42: De gases va la cosa - quimiziencia.es · GASES NOBLES Antonio Zaragoza López Página 2 El gas se descubría en 1900, y en la década de los cuarenta ya había estudios que lo citaban

GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 42

http://eltamiz.com/2007/09/21/conoce-tus-elementos-el-neon/

http://chemistry-

reference.com/q_elements.asp?Symbol=Ne&language=es

8.3.- Argón (Ar)

Localización en el S.P.: Periodo n = 3 ; Grupo: 18 ( VIII - A )

Estructura atómica según Bohr

40

Ar18

Nº Electrones = Nº Protones = 18

Nº Neutrones = 40 - 18 = 22

n = 1 → 2e- ; n = 2 → 8 e- ; n = 3 → 18 e-

En la tercera capa pueden existir, como máximo, 18 e-, pero solo nos

queda por incorporar 8 e- ( 2 + 8 + 8 = 18).

1s2 2s

22p

6 3s

22p

6

18 p+

2 e-

22 no 8 e

-

8 e-

n = 1

n = 2

n = 3

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 43

Propiedades Físicas:

GAS Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.

Argón 18 Capa de Val: 3s23p6 0,94 Anstr. -189,3oC -185,6

oC 1,78 g/L 1521 Kj/mol

Además:

a) Masa Atómica (Ma) = 39,95 u

b) Es el tercer gas más común en la atmósfera de la Tierra después

de nitrógeno y oxígeno

c) Tiene una baja conductividad

d) En condiciones normales es un gas pero puede licuarse y solidificarse

con facilidad

e) En luz de Argón

Propiedades Químicas:

a) El argón es incoloro, inodoro e insípido

b) Sus moléculas gaseosas son monoatómicas.

c) El argón constituye el 0,934% del volumen de la atmósfera de la

Tierra. Alrededor del 1,3% de la masa de la atmósfera es Argón.

d) Presenta tres isótopos: 36

Ar, 38

Ar y 40

Ar constituyendo el 0,3365%,

0,0632% y 99,6% del contenido de Argón en la atmosfera,

respectivamente. Se conocen veintiún isótopos inestables cuyos periodos

semidesintegracións oscilan entre menos de 20 nanosegundos (30

Ar) y

269 años (39

Ar). Trece de estos isótopos inestables son radiactivos.

e) No forma compuestos químicos en el sentido normal de la palabra,

aunque forma algunos compuestos, clatratos ( el argón está atrapado

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 44

dentro de cavidades de las redes moleculares de compuestos orgánicos

e inorgánicos) débilmente enlazados con agua, hidroquinona y fenol

d) Es soluble en agua

e) En ningún estado es tóxico

Obtención

1.- El 40

Ar (el más abundante) del aire se produce por descomposición

radiactiva del radioisótopo 40

K.

2.- También se puede conseguir mediante la licuación y destilación

fraccionada del aire. Dado que el punto de ebullición del Argón está

entre el del Nitrógeno y el del Oxígeno, se puede obtener una mezcla r

Cada año se producen en el mundo unas 700.000 toneladas de argón.

Aplicaciones

El Argón es el Gas Noble más abundante en la atmósfera terrestre por lo

que su aplicaciones son muchas. Una gran ventaja del Argón frente a

otros gases de aplicaciones parecidas consiste en ser muy BARATO.

1.- El uso en gran escala más antiguo del argón es en lámparas

eléctricas o bombillas. Las bombillas se llenan con Argón para evitar

que el filamento reaccione con el aire y se consuma.

2.- Argón y el Kriptón, junto a vapor de mercurio, se utilizan para

llenar lámparas fluorescentes.

3.- En el campo industrial se utiliza para eludir reacciones químicas

indeseadas. El gas argón se utiliza en quemadores eléctricos de grafito

para evitar la combustión del grafito en presencia de Oxígeno. Impide

la vaporización del wolframio y crea una atmósfera inerte para que el

wolframio no reaccione químicamente.

4.- El argón mezclado con algo de neón se utiliza para llenar tubos

fluorescentes de descarga eléctrica empleados en letreros de

propaganda. Esta mezcla se utiliza para conseguir un color azul o verde

en lugar del color rojo del neón.

5.- Se utiliza en contadores de radiación Geiger-Müller

6.- Se utiliza en la manipulación de reactivos químicos en el laboratorio

y en el sellado de recipientes de estos materiales.

7.- Los cristales de silicio y germanio se obtienen utilizando argón.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 45

8.- No es venenoso por no ser reactivo, pero cuando reemplaza al

oxígeno, evidentemente puede matar, no el argón, sino la ausencia de

oxígeno. Se utiliza en las granjas avícolas para matar aves enfermas por

una epidemia. Al ser un gas más pesado que el oxígeno, al soltarlo en

una habitación se va al suelo mientras que el oxígeno flota sobre él, y

las pobres aves (que son bajitas) se asfixian.

También se utiliza para matar a los cerdos (evitando su sufrimiento) si

hay un brote de alguna enfermedad en una granja.

9.- De vez en cuando, el argón se utiliza para apagar incendios en los

que es vital que el equipo no sufra daños.

10.- El argón, en forma líquida, es utilizado en investigación para

buscar la Materia Oscura.

11.- En los laboratorios, el argón se utiliza a menudo como un gas

portador en cromatografía de gases.

12.- El argón licuado puede ser usado para destruir las células

cancerosas.

13.- Los láseres azules de argón se utilizan en cirugía para soldar las

14.- Se emplea, por ejemplo, para cubrir medicamentos líquidos en la

botella, de modo que duren más tiempo sin deteriorarse.

15.- Se emplea para extinguir incendios cuando se quiere estar

absolutamente seguro de que no se va a dañar nada al utilizar los

extintores. El Argón extingue las llamas perfectamente, al reemplazar al

oxígeno, pero no reacciona con instrumentos electrónicos delicados, de

modo que no los daña, y es un aislante muy bueno, de modo que no

provoca cortocircuitos.

16.- En ventanas de doble cristal y entre ambos eliminamos el aire e

introducimos gas Argón con lo que aumentamos el poder aislante.

17.- Se utiliza también como refrigerante: se guarda comprimido a

altas presiones y, cuando se quiere enfriar algo, se expande

bruscamente, con lo que su temperatura disminuye mucho y absorbe

enormes cantidades de calor de su alrededor.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 46

Impacto Medio - Ambiental

No se conocen efectos ambientales negativos causados por el argón ni se

esperan consecuencias ambientales adversas. El argón se da

naturalmente en el medio ambiente. El gas se disipará rápidamente en

áreas bien ventiladas.

Actualmente no se conocen los efectos del argón en plantas y animales.

No se espera que perjudique a los organismos acuáticos

El Argón y la Salud

La inhalación de Argón por sobre saturación del mismo con el

correspondiente desplazamiento del Oxígeno del medio puede llevar

grave peligro de asfixia. Además puede producir:

a) Mareos

b) Pesadez

c) Dolor de cabeza

d) En contacto con la piel y los ojos el Argón líquido pueden producir

congelación.

Enlazar online para visualizar los videos

Video: El Argón

https://www.youtube.com/watch?v=Uxz-sl8Hgig

Video: El Argón

https://www.youtube.com/watch?v=G9DQoW_Ao4w

Video: Tubo Fluorescente con gas Argón

https://www.youtube.com/watch?v=cWJcaLDfR9UVideo: El Neón

Video: El Argón

https://www.youtube.com/watch?v=IF9Pr07T50c

Video: Laser de gas Argón

https://www.youtube.com/watch?v=kUiAnyBC4-M

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 47

Video: Soldadura controlada por gas Argón

https://www.youtube.com/watch?v=D-32iTXwAxw

Enlaces

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/ar.htm

http://elementos.org.es/argon

http://www.productosdelaire.com/index.php/Gases-de-Uso-

Industrial/argon-ar.html

http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/paginas/argon.htm

http://eltamiz.com/2008/10/20/conoce-tus-elementos-el-argon/

http://www.batanga.com/curiosidades/4471/caracteristicas-del-argon

https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/conmarcos/elementos/a

r.html

8.4.-Kriptón (Kr)

Localización en el S.P.: Periodo n = 4 ; Grupo: 18 (VIII - A)

Estructura atómica según Bohr:

Número Atómico (Z) = 36 ; Número Másico (A) = 84

Nº Electrones = Nº Protones = 36

Nº Neutrones = 84 - 36 = 48

Distribución de electrones:

n = 1 → 2 e- , n = 2 → 8 e- , n = 3 → 18 e- , n = 4 → 32 e-

En n = 4 solo entrarán los electrones que nos falten para completar los

36 e- → 8 e- (2 + 8 + 18 + 8 = 36 e-)

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 48

2 e- 8 e

- 18 e

- 8 e

-

n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

Configuración electrónica según Diagrama de Moeller:

1s2 2s

22p

6 3s

23p

6 4s

23d

104p

6

Según Bohr:

1s2 2s

22p

6 3s

23p

63d

10 4s

24p

6 (Capa de Valencia)

Propiedades Físicas

GAS Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.

Kr 36 C. Val. 4s24p

6 1,09 Angst. -157

oC -152,3

oC 3,75 g/L 1351 Kj/mol

Además:

a) Masa Atómica (Ma) = 83,8 u → 1 u = 1,660 . 10-27

Kg

36 p+

48 no

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 49

b) El kriptón tiene varias líneas de emisión diferentes, que se

corresponden con varias transiciones electrónicas distintas. Dado que

las longitudes de onda de estas líneas barren una buena parte del

espectro visible, la luz de descarga del kriptón es prácticamente blanca,

y eso lo hace útil.

c) El kriptón sólido es blanco, de estructura cristalina cúbica al igual

que el resto de gases nobles.

d) Tiene un valor de electronegatividad de 3,00.

Propiedades Químicas

a) El Kriptón es un gas noble insípido e inodoro

b) Debido a su configuración electrónica de la capa de valencia

4s2 4p

6, el Kriptón presenta poca reactividad química

c) Presenta seis isótopos naturales: 78

Kr (0,35%), 80

Kr (2,25%), 82

Kr

(11,6%), 83

Kr (11,5%), 84

Kr (57,0%), 86

Kr (17,3%). Presenta 17 isótopos

inestables, radiactivos, cuyos periodos de semidesintegración oscilan

entre 64 milisegundos a 3 . 105 años.

d) Es extremadamente volátil y escapa con facilidad de las aguas

superficiales por lo que se ha usado para datar antiguas (50.000 a

800.000 años) aguas subterráneas.

e) Introduciendo el isótopo 85

Kr en varios sólidos se forman unos

compuestos químicos llamados kriptonatos.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 50

Obtención

Se encuentra en la atmósfera en 1,14 ppm, en la corteza terrestre

0,00001 ppm y en los océanos 0,0003 ppm.

Métodos de obtención:

a) Es uno de los productos de la fisión nuclear del uranio.

b) A partir de la fusión nuclear del uranio, de forma que es uno de los

subproductos de este proceso.

c) Licuación y posterior destilación fraccionada del aire. La única

fuente comercial de kriptón estable es el aire, aunque se encuentran

trazas en minerales y meteoritos.

d) Una mezcla de isótopos estables y radiactivos de kriptón se produce

en reactores nucleares a partir de uranio por fisión.

e) Se han obtenido compuestos verdaderos de kriptón: el difluoruro de

kriptón (KrF2).

f) Se han identificado los iones moleculares ArKr+ y KrH

+ y existen

evidencias de formación de XeKr+.

g) Se han preparado clatratos con hidroquinona y fenol, que se

emplean para encerrar y almacenar el 85

Kr producido en los reactores

nucleares.

h) Es bastante inertes pero presenta algunos compuestos con Fluor

Kr + F2 → KrF2

Aplicaciones

1.- En la iluminación fluorescente. El tubo fluorescente es de vidrio

revestido interiormente con diversas sustancias químicas compuestas.

Esos compuestos químicos emiten luz visible al recibir una radiación

ultravioleta. El tubo contiene además una pequeña cantidad de vapor

de mercurio y un gas inerte, habitualmente argón, neón o kriptón, a

una presión más baja que la presión atmosférica. En cada extremo del

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 51

tubo se encuentra un filamento hecho de tungsteno que al calentarse al

rojo contribuye a la ionización de los gases.

2.- Utilizado en los flashes para fotografías de alta velocidad.

3.- Es usado para proyectores de cine

4.- También lo podemos encontrar en los sistemas de iluminación

exterior de aeropuertos, ya que la luz emitida tiene un largo alcance y

elimina las condiciones de niebla.

5.- En láseres quirúrgicos (retina del ojo).

6.- Establecimiento de la unidad de la magnitud de longitud. En el

Sistema Internacional la unidad de longitud es el METRO (m).

Se define el metro en función de la longitud de onda de la radiación

emitida por el isótopo 86

Kr en sustitución de la barra patrón.

Más tarde para definir el metro se dejó de utilizar la emisión del

Kriptón por la velocidad de la luz. Distancia recorrida por la luz en

1/299.792.458 segundos.

7.- Algunas compañías involucradas en la industria de exploración

espacial experimentan con Kriptón como una fuente de combustible

para motores de propulsión por iones.

Impacto Medio - Ambiental

A temperaturas del orden de -244oC el Kriptón es capaz de congelar

todo lo que toque (seres vivos).

Para su vertido debe ser descargado lentamente en el exterior o en

recintos bien ventilados, así como en lugares de trabajo y en las toma de

aire de los edificios.

La escasa cantidad del Kriptón no conlleva impactos medioambienteles

de importancia.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 52

Kriptón y Salud

a) El Xenón se usa en transmisores de luz con peculiaridades

desinfectantes.

b) Se introduce en nuestro organismo por inhalación del gas pudiendo

ser un gas asfixiante en concentraciones importante. Sus efectos son:

a) Respiración rápida y mucha necesidad de aire

b) La rapidez mental disminuye

c) La coordinación muscular se ve perjudicada

d) El poder de razonamiento se vuelve imperfecto y todas las sensaciones

se deprimen

e) Mareos

f) Náuseas

g) Convulsiones

h) Vómitos

i) Pérdida de consciencia y muerte. A bajas concentraciones de oxígeno,

la pérdida de consciencia y la muerte pueden ocurrir en segundos sin

ninguna advertencia.

j) En estado sólido o líquido y contacto con la piel puede producir

congelación de la misma.

j) Exposición prolongada en ambiente de isotopos radiactivos pueden

producir efectos muy negativos para nuestra salud.

Enlazar online para visualizar los videos

Video: Gas Kriptón. Propiedades

https://www.youtube.com/watch?v=aDhwXHqPobc

Video: El Kriptón (Inglés)

https://www.youtube.com/watch?v=7cx6yfYyfao

Video: Soldaduras con Kriptón

https://www.youtube.com/watch?v=Yk-2rOb6CLM

Video: Gas Kriptón (Inglés)

https://www.youtube.com/watch?v=Yk-2rOb6CLM

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 53

Video: Gas Kriptón (Inglés)

https://www.youtube.com/watch?v=tvz8bVVxAWE&index=6&list=PL

lJBg4oiJPJBexoNjMQ912yvixOFJi_sZ

Video: Gas Kriptón (Inglés)

https://www.youtube.com/watch?v=t6F0VnVoF_U&index=7&list=PLl

JBg4oiJPJBexoNjMQ912yvixOFJi_sZ

Enlaces

https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/kr

.html

http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/paginas/kripton.htm

http://www.ecured.cu/Kript%C3%B3n

http://www.periodni.com/es/kr.html

http://www.ecologiahoy.com/kripton

http://es.scribd.com/doc/67536477/Propiedades-quimicas-del-

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/kr.htm

http://enciclopedia.us.es/index.php/Kript%C3%B3n

http://eltamiz.com/2014/06/19/conoce-tus-elementos-kripton/

http://www.ehowenespanol.com/utiliza-kripton-sobre_394915/

8.5.- Xenón (Xe)

Localización en el S.P.: Periodo n = 5 ; Grupo 18 (VIII - A)

Estructura atómica según Bohr:

132

Xe54

Z = 54 = 54 e- = 54 p

+

A = 132 → N = A - Z → N = 132 - 54 = 78 no

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 54

Según el periodo presentará 5 capas o niveles energéticos:

n = 1 → n = 2 n2 = 2 e-

n = 2 → 8 e-

n = 3 → 18 e-

n = 4 → 32 e-

No podemos colocar en el cuarto nivel 32 e- pues la suma de todos los

electrones depositados es de 132 (nos pasamos de e-). Esto no puede ser

puesto que nos pasamos del valor del Z = 54 (54 e-). El problema los

solucionamos completando el nivel n = 5 con tantos electrones como

diga el número de grupo al cual pertenece el elemento. Pertenece al

grupo VIII - A por lo que colocaremos 8 electrones. La diferencia hasta

llegar a los 54 irán al nivel n = 4:

Electrones introducidos:

2 + 8 + 18 + 8 = 36 e-

Electrones para el cuarto nivel:

54 - 36 = 18 e-

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 55

Estructura atómica:

2e-

n = 1 8e-

n = 2 18e-

n = 3 18e-

n = 4 8e-

n = 5

Configuración Electrónica:

1s2 2s

22p

6 3s

23p

63d

10 4s

24p

64d

10 5s

25p

6

Según Moeller:

1s2 2s

22p

6 3s

23p

6 4s

23d

104p

6 5s

24d

104p

6

Nos queda:

1s2 2s

22p

6 3s

23p

63d

10 4s

24p

64d

10 5s

25p

6

54 p+

78 no

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 56

Propiedades Físicas

GAS Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.

Xenón 54 C. Valen. 5s25p

6 1,30 Angtr. -112

oC -107,1

oC 5,9 g/L 1175 Kj/mol

Además:

a) Masa Atómica (Ma) = 131,29 u

b) El gas Xenón encerrado en un recipiente, tras recibir descarga de

tipo eléctrica, emite una coloración brillante de tono azul.

La luz de xenón se compone de una ampolleta de cristal igual que las

comunes, sin embargo, esta contiene gas de xenón en su interior y no

un filamento de tungsteno. El gas puede encenderse al calentarse con

electricidad (plasma) y otorgar una luz bastante potente. La mejor

ventaja técnica de este tipo de luces, es su bajísimo consumo

c) Además el xenón es bastante pesado,

Propiedades Químicas

a) El xenón es un tipo de gas noble e inerte que se caracteriza, entre

otras cosas, por ser inodoro, incoloro, insípido.

b) Baja reactividad química

c) Isótopos: Nueve isótopos naturales: 124

Xe (T = 1,6x1014

años, 0,10%), 126

Xe (0,09%), 128

Xe (1,91%), 129

Xe (26,4%), 130

Xe (4,1%), 131

Xe

(21,2%), 132

Xe (26,9%), 134

Xe (10,4%) y 136

Xe (T = 2,3x1021

años, 8,9%).

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 57

Veintinueve inestables, cuyos períodos de semidesintegración oscilan

entre 0,60 microsegundos (110

Xe) y 36,4 días (127

Xe).

d) Este elemento químico también puede llegar a producir formación

de clatratos, es decir, una sustancia química que consigue atrapar en su

estructura a otra molécula distinta, en el caso del Xenón, suele quedar

rodeado de moléculas de oxígeno.

e) Se han descubierto, con el paso del tiempo y tras numerosas

investigaciones, más de 80 compuestos mezclando Xenón con otros

elementos por lo general con el flúor. El Xenón muestra todos los

estados de valencia par: II, IV, VI y VIII ( Números de oxidación: +2,

+4, +6, +8) y se han aislado compuestos estables de cada uno de estos

estados. La química del xenón se limita a los fluoruros y oxifluoruros,

dos óxidos inestables y las especies acuosas derivadas de la hidrólisis de

los fluoruros.

f) El elemento no es tóxico, pero si sus compuestos porque son

enormemente oxidantes.

g) Puede almacenarse de manera segura, fácilmente en recipientes

fabricados con vidrio.

h) No es inflamable ni mantiene la combustión.

i) Su coeficiente de solubilidad aceite/agua de 20,0 es el más alto de

todos los gases nobles.

Obtención

a) Constituye el 0,0000087% de la atmósfera. El xenón es el elemento

más escaso del planeta. Su presencia en la corteza terrestre se estima en

0,02 ppm. Además podemos encontrarlo de manera natural, emitido

por los manantiales de agua mineral, de forma artificial.

b) El Xenón sólo se obtiene por plantas industriales por destilación

fraccionada del aire líquido. Su principal inconveniente es su elevado

precio.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 58

c) Se ha conseguido xenón metálico aplicándole presiones de varios

cientos de kilobares.

Aplicaciones

El uso más extendido para el xenón es como componente en la

fabricación de productos que emiten luz:

a) Lámparas. El “color” (Temperatura de la luz), puede variar desde

un blanco puro hasta un extraño color morado, pasando por el celeste

y azul. Esta temperatura se mide en grados Kelvin (ºK)

b) Flash en fotografía

c) Láser

d) Faros de vehículos

e) También es utilizado utilizado como anestésico general

f) En centrales nucleares

g) Algunos de sus isótopos (concretamente 133

Xenón), se emplea a modo

de radioisótopo (Medicina).

h) Tubos electrónicos

i) Lámparas estroboscópicas. Permiten el estudio de objetos en rotación

o vibración.

j) Lámparas bactericidas

k) En la industria nuclear se usa en estado líquido.

l) Los haluros de xenón metálico se encuentran en esos nuevos faros, de

ciertas marcas de automóviles excesivamente caras, que te deslumbran

cuando te cruzas con ellos en la calle por las noches.

m) El Kriptón junto con Xenón limitan la degradación progresiva del

filamento de la bombilla incandescente, aumentando de esta forma el

tiempo de vida de la bombilla y garantizando una mejor eficacia

luminosa.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 59

n) En el ámbito espacial, el xenón permite propulsar los satélites y

ajustar de forma muy precisa su trayectoria.

p) Fabricación de pantallas planas.

Impacto Medio - Ambiental

a) El xenón es un gas atmosférico raro y como tal no es tóxico

b) Químicamente inerte

c) Su temperatura extremadamente fría (-244oC) congelará a los

organismos al contacto, pero no se anticipan efectos ecológicos a largo

plazo.

d) Cuando queramos eliminarlo deberemos verter el gas lentamente en

una zona exterior bien ventilada y alejada de zonas de trabajo y

Xenón y Salud

a) Propiedades anestésicas bajo condiciones normobáricas (condiciones

atmosféricas normales).

b) Cuando inhalamos el gas puede actuar como agente asfixiante. La

inhalación en concentraciones excesivas puede producir:

1.- Mareos

2.- Náuseas

3.- Vómitos

d) Pérdida de consciencia y muerte. A bajas concentraciones de

oxígeno, la pérdida de consciencia y la muerte pueden ocurrir en

segundos sin ninguna advertencia.

e) Este agente no está considerado como carcinógeno.

f) Su utilización en anestesia, presenta la ventaja de no ser

metabolizado por el organismo, ya que se elimina de forma inalterada

a través de la espiración. Su acción es rápida y no altera la tensión

arterial y la frecuencia cardiaca. El paciente se despierte y se recupere

mas rápidamente. El tiempo de hospitalización disminuye.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 60

Video: Tubo de gas Xenón (Inglés)

https://www.youtube.com/watch?v=sTBjHJ93P9o

Video: Faros estroboscópicos de gas Xenón

https://www.youtube.com/watch?v=C9H-rsd1kkY

Video: Xenón gas terapéutico (Subtitulado en Inglés)

https://www.youtube.com/watch?v=iqvKA2y0Zxw

Video: Faros de Xenón (Inglés)

https://www.youtube.com/watch?v=JI4l37usa88

Video: Faros de Xenón (Inglés)

https://www.youtube.com/watch?v=Zxb-S4wZzxc

Video: Xenón Aeroespacial

https://www.youtube.com/watch?v=7ozKUXiAs1Q

Enlaces

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/xe.htm

http://elementos.org.es/xenon

https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/xe

.html

http://www.batanga.com/curiosidades/4775/caracteristicas-del-xenon

http://www.guioteca.com/autos/luces-de-xenon-todo-lo-que-necesitas-

saber-lo-bueno-y-lo-malo/

http://www.taringa.net/posts/info/13384647/Gas-xenon-y-sus-usos.html

http://herramientas.educa.madrid.org/tabla/5preparacion/xe5.html

http://quimica.laguia2000.com/elementos-quimicos/xenon

http://www.es.airliquide.com/es/aplicaciones-de-los-gases-

nobles.html#.Vlge7nYvfIU

https://descubrirlaquimica.wordpress.com/2014/01/01/el-xenon/

http://www.anestesia.org.ar/search/articulos_completos/1/1/633/c.php

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 61

8.6.- Radón (Rn)

Localización en el S.P.: Periodo n = 6 ; Grupo 18 (VIII - A)

Estructura atómica según Böhr:

Z = 86 = nº electrones = nº protones

A = 222 ; nº neutrones = A - Z = 222 - 86 = 136

222

Rn86

Según el periodo el Radón presentará seis niveles energéticos (capas)

en su corteza electrónica. El nº de electrones por capa:

Para n = 1→ 2e- ; n = 2 → 8 e- ; n = 3 → 18 e-

" n = 4 → 32 e-

" n = 5 → 50 e- → 110 e- (totales hasta n = 5) lo que no puede ser

puesto que nos pasamos del nº de electrones establecidos según Z (86).

Ocuparemos la sexta capa con un nº de e- igual al grupo del S.P. al cual

pertenece el elemento (VIII - A) y por diferencia sabremos los

electrones que existirán en la quinta capa:

Para n = 6 → 8 e- ; n = 5 → 18 e-

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 62

2 e-

8 e-

18 e-

32 e-

n = 1

18 e-

n = 2

n = 3 8 e-

n = 4

n = 5

n = 6

Propiedades Físicas

GAS Z C.ELECTRÓNICA R. ATÓMICO T.FUSIÓN T.EBULLI DENSIDAD 1ªE. IONIZ.

Radón 86 C. Val. 6s26p

6 1,4 Angtr. -71

oC -61,8

oC 9,73 g/L 1037 Kj/mol

Además:

a) Masa Atómica (Ma) = 222 u (unidad de masa atómica;

1 u = 1,66 . 10-24

g)

b) Es el elemento más pesado (mayor número másico) del grupo de los

gases nobles

c) Es fosforescente (Coloración en la oscuridad) debido a su

radiactividad.

86 p+

136no

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 63

d) A temperatura ordinaria es un gas incoloro e inodoro. En estado

líquido y sólido presenta fosforescencia brillante (iluminación en la

oscuridad) que se torna amarilla al bajar la temperatura y rojo-

anaranjado a la temperatura del aire líquido, debido a su

radiactividad.

Propiedades Químicas

a) Se caracteriza por su inercia química.

b) En estado gaseoso (a temperaturas normales) es incoloro, inodoro e

insípido.

c) Altamente radiactivo. Su isótopo de más larga duración, posee una

vida media de 91 horas 40 minutos y 48 segundos.

d) Se conocen treinta y tres isótopos. Todos son inestables; su período

de semidesintegración oscila entre 0,27 microsegundos 214

Rn y 3,8235

días 222

Rn.

El 222

Rn se desintegra en 218

Po mediante una desintegración "α".

e) Todos los isótopos del Rn han sido sintetizados por medio de

reacciones nucleares de transmutación artificial realizadas en

ciclotrones y aceleradores de partículas.

f) El isótopo más estable es el 222

Rn, también el más abundante por la

desintegración radiactiva del 226

Ra. Al emitir partículas alfa (He+2

) se

convierte en 218

Po.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 64

n) El Radón presenta una gran inercia a la reacción química, como le

ocurre al resto de los gases nobles. Sin embargo cuando se encuentra

frente a elementos químicos muy electronegativos, como el Flúor y el

Oxigeno, pueden reacción para obtenerse el difluoruro de Radón y los

óxidos correspondientes.

También es posible la existencia de clatratos.

o) El problema del Radón para su estudio es el pequeño valor de su

periodo de semidesintegración.

Obtención

a) El origen del Radón es natural puesto que es producido por los

isótopos primigenios en la corteza terrestre.

b) Los esposos Curie habían observado que, al ponerse el aire en

contacto con compuestos de Radio, este aire se volvía radiactivo. Se

demostró que uno de los productos de desintegración del Radio era un

gas, este gas era el Radón.

c) El proceso de obtención del Radón consiste en la "degradación

radiactiva" de compuestos químicos o elementos químicos que se

produce cuando la estructura atómica empieza a desmoronarse por la

emisión de partículas "α" y "β" convirtiéndose el elemento original en

nuevos átomos. Esto provoca la formación de estructuras de isótopos.

d) Se pueden obtener tres isótopos de Radón (222

Rn, 219

Rn y 220

Rn)

mediante tres degradaciones o series radiactivas de los elementos

químicos Uranio, Radio y Torio.

Serie radiactiva del Uranio:

238

U → 226

Ra → 222

Rn → 206P

Pb 235

U →223

Ra → 219

Rn → 207

Pb

La del Torio:

232

Th → 224

Ra → 220

Rn → 208

Pb

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 65

En cada una de las series radiactivas existe un isótopo del gas radón

que escapa del material natural y se incorpora, mediante orificios,

gritas o por terremotos, a la atmósfera en forma de 222

Rn, 219

Rn y 220

Rn.

De estas tres formas químicas, la que se encuentra en mayor

proporción en la naturaleza es la primera de ellas 222

Rn, teniendo

importante trascendencia para la salud puesto que aporta en torno al

50% de toda la dosis de radiación natural que recibe el ser humano.

La secuencia inicial de desintegración en la cadena está compuesta

únicamente por elementos sólidos, hasta el 226

Ra. Son metales pesados

y se encuentran generalmente en formaciones de rocas, donde

permanecen durante años hasta que el 226

Ra se desintegra en 222

Rn. El

Radón, en forma gas, puede pasar a la atmosfera como se dijo

anteriormente.

e) Se ha estimado que hay 1 parte de Radón en 1021 partes de aire,

procedente del Radio contenido en el subsuelo. Está presente en

algunas aguas minerales. El contenido en la corteza terrestre es del

orden de 4 .10-17

% en peso.

f) Otras fuentes de radón son los servicios domiciliarios o industriales de

gas y agua, especialmente cuando esta última procede de napas (capas

de agua subterránea ubicadas a diferentes alturas en el perfil del

subsuelo ) muy profundas.

g) El sustrato geológico de la COMUNIDAD GALLEGA provoca que

haya una elevada presencia de Radón, ya que procede de la

desintegración del Uranio, y el Granito es una roca con alto contenido

en Uranio. Los estudios realizados indican que, en general, el material

de construcción puede aportar, como mucho, hasta un 15 o 20 % de la

concentración total de Radón en una vivienda.

h) La formación de Radón procedente del Uranio hace posible que el

Radón se descomponga y formar otros elementos químicos derivados

de los procesos de desintegración del Radón y son: plomo, bismuto y

polonio.

i) En forma de isótopo, el Radón se convierte en un material de

partículas sólidas, que puede adherirse a las partículas de polvo

suspendidas en el aire.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 66

Aplicaciones

a) Pequeñas cantidades de Radón son, a veces, utilizados por la

medicina para el tratamiento de algunas formas de cáncer

(radioterapia).

b) Se utiliza para la predicción de terremotos. Existen varios

precedentes de predicción de terremotos donde han sido confirmadas

las altas concentraciones de este gas antes de los desastres naturales.

c) Las fallas geológicas pueden producir el transporte del gas Radón. Su

emanación a través del suelo es un indicador de la posible presencia de

hidrocarburos. Es por ello que el conocimiento de la concentración de 222

Ra es importante para realizar posibles prospecciones de

petrolíferas.

Efecto Medio - Ambiental

La mayoría de los compuestos del radón encontrados en el medio

ambiente provienen de:

a) Las actividades humanas.

b) El Radón entra en el medio ambiente a través del suelo, por las minas

de uranio y fosfato, y por la combustión de carbón.

c) Una parte del radón que se encuentra en el suelo se moverá a la

superficie y entrará en el aire a través de la evaporación.

d) En el aire, los compuestos del Radón se acoplarán al polvo y otras

partículas.

e) La mayor parte del Radón permanecerá en el suelo (es muy pesado).

f) El isótopo 222

Rn se encuentra en casi todos los tipos de suelo o aguas.

g) El gas radón en su degradación radiactiva produce isótopos sólidos

de 218

Po, 214

Pb, 214

Bi. Los isótopos obtenidos se pueden fijar a

partículas de aerosoles presentes en el aire.

g) Cualquier superficie expuesta al 222

Rn se recubre con un depósito

activo que consta de un grupo de productos de vida corta. En las

radiaciones de este depósito activo hay rayos energéticos "α", "β" y

"ᵧ" (gamma).

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 67

h) La determinación del 222

Ra resulta particularmente importante en

ambientes cerrados debido a que la falta de renovación de aire dificulta

la disminución de la concentración de Radón generada a partir de las

filtraciones del terreno y de ciertos materiales utilizados en la

construcción. Esta situación se agrava cuando el ambiente en cuestión

dispone de algún tipo de aislación térmica.

i) En zonas templadas la concentración de Radón en el interior de los

edificios suele ser unas ocho veces superior a existente en el exterior en

tanto que en regiones extremadamente frías se han registrado casos de

concentraciones hasta cinco mil veces más elevadas que las normales en

el exterior.

j) Con referencia a los límites de concentración de Radón aceptables, la

"Norma Básica de Seguridad Radiológica" de la Autoridad

Regulatoria Nuclear recomienda adoptar medidas especiales para

reducir la presencia de Radón en un ambiente cuando su

concentración media anual en aire supere los 400 Bq / m3 (Bq unidad

de radiactividad)

k) El gas radón es liberado por muchos de los materiales de

construcción que se utilizan habitualmente, pero éstos son una fuente

minúscula y casi despreciable comparados con la emisión de gas radón

por parte del propio terreno que sustenta nuestros edificios. Hay

terrenos que generan mucha más cantidad de Radón que otros, y es por

eso que según nuestra ubicación geográfica la influencia de dicho gas

puede ser muy diferente.

l) Se suele acumular sobre todo en las plantas bajas y sótanos de los

edificios, debido a que el terreno donde se ubica el edificio libera

Radón y no existe suficiente ventilación en esos espacios para evacuarlo

adecuadamente.

m) Las áreas con presencia de terrenos graníticos son las más

propensas a generar Radón debido a la presencia de altas

concentraciones de elementos de la cadena de desintegración del

Uranio. En España Galicia, Extremadura y parte de Castilla y León,

Andalucía y Asturias se llevan la peor parte.

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 68

n) La solución al radón habitacional se basa en la ventilación de la casa

Radón y Salud

a) Se consideran peligrosas concentraciones medias anuales de gas

Radón en interiores superiores a 300 Bq/m3.

b) Algunos de los componentes de la degradación del Radón como son

el 214

Po o el 218

Po, tienen una vida media muy corta, por lo que cuando

respiramos se desintegran e impactan en las células del epitelio del

pulmón, pudiendo llegar a producir cáncer.

c) El radón solo puede ser causa de cáncer después de varios años de

exposición al mismo.

d) Los niveles de Radón en el aire exterior son generalmente bastante

bajos, pero en áreas cerradas sus niveles en el aire pueden ser más

altos. En las casas, las escuelas y los edificios los niveles de Radón están

incrementados porque éste entra en los edificios a través de grietas en

los cimientos y en los sótanos. La posibilidad de cáncer es mayor.

e) Las fuentes profundas de agua para el consumo humano también

puede llevar gran cantidad de Radón. El cáncer no solamente se

adquiere por la respiración, el agua también puede ser la causa.

f) Se desconoce si el Radón puede provocar efectos en la salud de otros

órganos a parte de los pulmones. Existe la posibilidad de la incidencia

del Radón en el desarrollo del cáncer de esófago.

g) El Radón está relacionado con el cáncer de pulmón, hasta el punto

de que es el principal factor de riesgo después del tabaquismo ¿Qué es

más tóxico, el tabaco o el Radón. Estamos comparando la

RADIACTIVIDAD y el TABACO?. El tabaquismo pasivo también

puede ser la causa del cáncer de pulmón.

h) En Estados Unidos, las muertes por cáncer de pulmón cuyo origen

se asocia al Radón residencial superan a todas las que producen los

cánceres de hígado y vías biliares. En España, concretamente en

Galicia, las cifras no son menos preocupantes, entre el 3 y el 5 % de las

muertes por cáncer de pulmón pueden achacarse exclusivamente a este

gas (Radón), y si se combinan con el tabaco este porcentaje sube al 25

%. Hay además una interacción entre Radón residencial y tabaco,

hasta el punto de que las posibilidades de que un fumador desarrolle

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 69

cáncer de pulmón se elevan hasta 73 veces, si en su vivienda hay una

concentración de radón muy elevada.

i) Los problemas médicos que origina el Radón se pueden eliminar, en

parte, si los edificios y casas se diseñan con suficiente ventilación. Se

trata de cuestiones tan sencillas como diseñar las plantas bajas y

sótanos de la siguiente forma:

1.- Si es posible realizar siempre los edificios con forjado sanitario (es

decir con una cámara de aire ventilada que los separe del terreno)

2.- Sellar herméticamente las grietas existentes alrededor de las

conducciones, paredes y suelos.

3.- Colocar láminas de polietileno impermeabilizantes (algo que suele

hacerse ya para evitar la humedad).

4.- En el sótano crear una red de ventilación natural a base de ladrillos

perforados y extracción mecánica.

5.- En sótanos, disponer siempre de ventilación mecánica continua.

6.- En zonas muy expuestas colocar detectores de Radón para controlar

que no se superan los niveles máximos.

7.- En el caso de viviendas ya existentes, como ya he dicho, lo

fundamental es VENTILAR SÓTANOS y PLANTAS BAJAS, sea

manualmente o con sistemas mecánicos que podemos añadir

fácilmente.

8.- Ahora no es difícil entender cómo llega el plomo a formar parte del

tabaco: el Rn de la atmósfera se desintegra produciendo el 210

Pb, que se

deposita en las hojas de la planta del tabaco cuando está creciendo.

Puesto que este isótopo tiene un periodo de semidesintegración de 22,3

años., existe una probabilidad alta de que se deposite en los pulmones

de un fumador.

Enlazar online para visualizar los videos

Video: Gas Radón

https://www.youtube.com/watch?v=CtJHZV_br2Y

Video: Un gas misterioso, invisible pero ASESINO

https://www.youtube.com/watch?v=LzCMDwJSWiM

Video: Un gas que mata. El Radón

https://www.youtube.com/watch?v=JMiLbVJVZmY

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 70

Video: Efectos del gas Radón

https://www.youtube.com/watch?v=qMKMt094fEE

Video: El gas Radón. VI Congreso de Medicina Ambiental

https://www.youtube.com/watch?v=n3x5ZYmac0I

Video: Arquitectura contra la humedad y el gas Radón

https://www.youtube.com/watch?v=iPs-7vKXxl0

Video: Detector de Radón (Inglés)

https://www.youtube.com/watch?v=Zzx8vPwyZQM

Enlaces

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/rn.htm

http://www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2014/12/14/radon-

enemigo-cuela-casa/0003_201412SX14P16998.htm

http://ecoesmas.com/gas-radon-ese-enemigo-silencioso/

http://elementos.org.es/radon

http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/paginas/radon.htm

http://www.noldor.com.ar/noldorweb/notas/notaradon.htm

https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/conmarcos/elementos/r

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GASES NOBLES

Antonio Zaragoza López Página 71

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