I gas nobili

I GAS NOBILI

I gas nobili o gas inerti costituiscono un gruppo di elementi chimici, precisamente il gruppo zero della tavola periodica.

Sono tutti gas incolori e inodori; le loro proprietà fisiche variano ordinatamente con il peso atomico (che coincide col peso molecolare, dato che hanno tutti molecola monoatomica). La struttura elettronica dei gas nobili è del tutto particolare: essi infatti presentano la caratteristica di avere lo strato esterno di valenza completo con gli otto elettroni (due per l'elio). Di qui nasce la loro scarsa reattività e la loro molecola monoatomica: avendo già lo strato esterno completo non hanno alcuna tendenza a cedere o prendere elettroni, né a metterne in comune, per formare legami chimici. Essi quindi non reagiscono con altri atomi e non danno origine a dei composti. Si dice, infatti, che questi elementi sono chimicamente inerti.

I gas nobili sono sei: elio (He), neo o neon (Ne), argo o argon (Ar o A), cripto (Kr), xeno (Xe) e rado o radon (Rn), in ordine di peso molecolare crescente. Essi sono presenti nell'aria atmosferica, della quale costituiscono l'1% circa in volume al livello del mare e percentuali più elevate alle alte quote. Piccolissime quantità si trovano anche nella crosta terrestre, imprigionate in rocce. Tutti presentano almeno due isotopi stabili, ad eccezione del rado che è un prodotto di fissione di radio e torio; il suo isotopo più stabile, l'isotopo (esp. 226) Ra, ha un periodo di semi-trasformazione di 1.622 anni. Mentre nell'atmosfera (in realtà nella troposfera) e nella crosta terrestre l'argo è presente in quantità relativamente molto più alta rispetto agli altri, nell'universo la presenza è tanto minore quanto maggiore è il peso atomico dell'elemento. In assoluto però questa presenza è elevata; l'elio è l'elemento più abbondante nell'universo dopo l'idrogeno. D'altra parte nelle parti più alte della stratosfera si ha una forte concentrazione di elio, specialmente in corrispondenza alla regione equatoriale. L'elio d'altronde fu scoperto spettrograficamente nel sole durante un'eclisse.

La solubilità sia a freddo che a caldo cresce regolarmente con il peso molecolare. La solubilità in acqua è sempre scarsa per tutti i gas, naturalmente è maggiore a freddo che a caldo. La solubilità negli altri solventi è molto meno regolare; ad esempio l'elio è assorbito molto facilmente da platino sugnoso, il neo è solubile in ossigeno liquido, in alcool etilico, acetone e benzene, l'argo è solubile in alcool etilico, il cripto è leggermente solubile in alcool etilico ed in benzene.

Come si è detto i gas nobili presentano una grande inerzia chimica, in omaggio al fatto che la loro struttura elettronica presenta lo strato esterno completo. Fino a pochi anni or sono si riteneva che questi elementi non dessero assolutamente composti (onde il nome di gas inerti). Poi si sono ottenuti i primi composti come i fluoruri di xeno XeF(dep.2), XeF(dep.4) e XeF(dep.6); indi si ottennero anche composti con l'ossigeno, tipo gli xenati (ad es. Na(dep.4) XeO(dep.6)). Altri composti di questi tipi furono preparati anche con cripto e rado, e - con maggiori difficoltà - anche con neo ed argo, ma attualmente non si è ancora riusciti con l'elio. D'altra parte i composti dei gas nobili sono tutti dotati di scarsa stabilità, dato che questi elementi non hanno tendenza a dare legami chimici.

La produzione dei gas è legata essenzialmente a quella di ossigeno ed azoto per liquefazione dell'aria, dato che non esiste altro metodo utile di preparazione. In generale quindi i grandi impianti di questo tipo hanno i gas nobili (principalmente argo, di solito impuro) come sottoprodotto. Il consumo di elio, argo, neo, ma anche di cripto e di xeno, è in continuo rapido aumento. Sono impiegati solitamente come gas inerti sia per il riempimento di componenti microelettronici, che per la saldatura a cannello (per formare uno schermo inerte) e tecnologie del genere. Un grande impiego ne è fatto anche nella produzione di lampade a fluorescenza (dette di solito tubi al neon) per la loro alta conducibilità elettrica e la bassa tensione cui s'innesca l'arco. Per questo uso è comune l'argo (che è il più abbondante, e quindi il meno costoso) ma vengono impiegati anche gli altri per impartire diverse colorazioni alla luce emessa.