Este documento describe las propiedades y usos de los gases nobles. Los gases nobles son elementos monoatómicos inodoros e incoloros que se sitúan en el grupo 18 de la tabla periódica y tienen una baja reactividad química debido a que su capa de electrones de valencia está completa. Algunos gases nobles como el helio, neón y argón tienen aplicaciones importantes como refrigerantes criogénicos, en soldadura, iluminación e industria espacial.

1. Maira Segura
Lic. En Química
Universidad Pedagógica Nacional

2. Los Gases Nobles
Los gases nobles son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares: por ejemplo,
bajo condiciones normales, son gases monoatómicos inodoros, incoloros y presentan una
reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 (VIIIA) de la tabla periódica
(anteriormente llamado grupo 0). Los siete gases son helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón
(Kr), xenón (Xe), el radiactivo radón (Rn)1.
Las propiedades de los gases nobles pueden ser explicadas por las teorías modernas de la
estructura atómica: a su capa electrónica de electrones valentes se la considera completa,
dándoles poca tendencia a participar en reacciones químicas, por lo que solo unos pocos
compuestos de gases nobles han sido preparados hasta 2008. El xenón reacciona de manera
espontánea con el flúor (debido a la alta electronegatividad de este), y a partir de los
compuestos resultantes se han alcanzado otros. También se han aislado algunos compuestos con
kriptón. Los puntos de fusión y de ebullición de cada gas noble están muy próximos, difiriendo en
menos de 10 °C; consecuentemente, solo son líquidos en un rango muy pequeño de temperaturas.
El neón, argón, kriptón y xenón se obtienen del aire usando los métodos de licuefacción y
destilación fraccionada. El helio es típicamente separado del gas natural y el radón se aísla
normalmente a partir del decaimiento radioactivo de compuestos disueltos del radio. Los gases
nobles tienen muchas aplicaciones importantes en industrias como iluminación, soldadura y
exploración espacial. La combinación helio-oxígeno-nitrógeno (trimix) se emplea para respirar en
inmersiones de profundidad para evitar que los buzos sufran el efecto narcótico del nitrógeno.
Después de verse los riesgos causados por la inflamabilidad del hidrógeno, este fue reemplazado
por helio en los dirigibles y globos aerostáticos.

3. Historia
Gas noble es una traducción del nombre alemán Edelgas, que indica su
extremadamente bajo nivel de reactividad. El nombre hace una analogía con el
término “metales nobles”. También se ha dado a los gases nobles el nombre gases
inertes, pero lo han quitado ya que los gases nobles se han ido conociendo más. Gases
raros es otro término que se ha utilizado, pero también es incorrecto porque el argón
conforma una parte bastante considerable (0,94 % por volumen, 1,3 % por masa) de
la atmósfera terrestre.
Pierre Janssen y Joseph Norman Lockyer fueron los primeros en descubrir un gas
noble el 18 de agosto de 1868 cuando examinaban la cromosfera del Sol, y lo llamaron
helio a partir de la palabra griega para el Sol. En colaboración con William Ramsay,
científico del University College de Londres, Lord Rayleigh postuló que el nitrógeno
extraído del aire se encontraba mezclado con otro gas y ejecutó un experimento que
consiguió aislar exitosamente un nuevo elemento: el argón, palabra derivada del
griego (argós), "inactivo". A partir de este descubrimiento, notaron que faltaba una
clase completa de gases en la tabla periódica. Durante su búsqueda del argón, Ramsay
también consiguió aislar el helio por primera vez, al calentar cleveíta, un mineral. En
1902, después de aceptar la evidencia de la existencia de los elementos helio y argón,
Dmitri Mendeléyev incluyó estos gases nobles como Grupo 0 en su clasificación de
elementos, que posteriormente se convertiría en la tabla periódica..

4. Propiedades químicas
En los seis primeros periodos de la tabla periódica, los gases nobles son exactamente los
miembros del grupo 18 (8A) de la tabla (anteriormente conocido como grupo 0). Sin
embargo, esto ya no es cierto en el séptimo periodo (debido a efectos relativistas): el
siguiente miembro del grupo 18, el oganesson, probablemente no es tan gas noble. En
cambio, el miembro del grupo 14 Flerovio presenta propiedades similares a las de los gases
nobles.
Los gases nobles son incoloros, inodoros, insípidos y no inflamables en condiciones
normales. Antiguamente se les asignaba el grupo 0 de la tabla periódica porque se creía
que tenían una valencia cero, es decir, que sus átomos no se pueden combinar con otros
elementos para formar compuestos. Sin embargo, más tarde se descubrió que algunos sí
forman compuestos, haciendo que se abandonara esta denominación. Se conoce muy poco
sobre las propiedades del miembro más reciente del grupo 18, el oganesson (oganesson).
Los gases nobles tienen capas llenas de electrones de valencia. Los electrones de valencia
son los electrones que se encuentran más al exterior de los átomos y normalmente son los
únicos que participan en los enlaces químicos. Los átomos con capas de valencia llenas de
electrones son extremadamente estables y por tanto no tienden a formar enlaces químicos
y tienen poca tendencia a ganar o perder electrones. Sin embargo, los gases nobles más
pesados, como el radón, están unidos menos firmemente por la fuerza electromagnética
que los más ligeros, como el helio, haciendo que sea más fácil retirar electrones exteriores
de los gases nobles pesados.

5. Usos
Los gases nobles tienen un punto de ebullición y de fusión muy bajos, lo que los hace útiles
como refrigerantes criogénicos.66 En particular, el helio líquido, que hierve a 4,2 K, se
utiliza para imanes superconductores, como los que se emplean para la imagen por
resonancia magnética y la resonancia magnética nuclear.67 El neón líquido, aunque no llega
a temperaturas tan bajas como el helio líquido, también tiene aplicaciones en la criogenia,
pues tiene una capacidad de refrigeración más de 40 veces superior a la del helio líquido y
más de tres veces superior a la del hidrógeno líquido.64
El helio se utiliza como componente de los gases respirables para sustituir al nitrógeno,
gracias a su baja solubilidad en fluidos, especialmente en lípidos. Los gases son absorbidos
por la sangre y los tejidos corporales cuando hay presión, como en el submarinismo, lo que
provoca un efecto anestésico conocido como "mal de profundidad". Debido a su baja
solubilidad, entra poco helio en las membranas celulares, y cuando se utiliza helio para
sustituir parte de los gases respirables, como en el trimix o el heliox, se consigue una
reducción del efecto narcótico del gas en profundidad. La baja solubilidad del helio ofrece
más ventajas para el trastorno conocido como enfermedad por descompresión. A menor
cantidad de gas disuelto en el cuerpo significa que se forman menos burbujas de gas
durante la reducción de la presión durante el ascenso. Otro gas noble, el argón, es
considerado la mejor opción como gas de inflación del traje seco en el submarinismo.