source: wikipedia

text: Els gasos nobles són un grup d'elements químics que tenen propietats similars. En condicions estàndard, són gasos inodors, incolors, monoatòmics i de molt baixa reactivitat. Els sis gasos nobles presents a la natura són l'heli (He), el neó (Ne), l'argó (Ar), el criptó (Kr), el xenó (Xe) i el radó (Rn), que és radioactiu. L'oganessó (Og), un element sintètic del qual encara no s'han estudiat les propietats químiques, podria ser un gas noble o, al contrari, trencar la tendència a causa dels efectes relativistes. En els sis primers períodes de la taula periòdica, els gasos nobles coincideixen exactament amb els membres del grup 18. Són molt poc reactius excepte en determinades condicions extremes. Les propietats dels gasos nobles estan ben explicades per les teories modernes de l'estructura atòmica; es considera que la seva capa exterior d'electrons de valència està «plena», fent que tinguin poca tendència a participar en reaccions químiques, i només s'han elaborat uns quants centenars de compostos de gasos nobles. Els punts de fusió i d'ebullició dels gasos nobles són propers, i difereixen en menys de 10 °C; per consegüent, només són líquids en un interval de temperatures molt petit. El neó, l'argó, el criptó i el xenó s'obtenen a partir de l'aire mitjançant els mètodes de liqüefacció de gasos i destil·lació fraccionada. L'heli se sol separar del gas natural, i el radó s'obté de la desintegració radioactiva de compostos dissolts de radi. Els gasos nobles tenen diverses aplicacions importants en indústries com ara la il·luminació, la soldadura i l'exploració espacial. Els bussos de gran profunditat utilitzen una mescla de gasos d'heli i nitrogen a profunditat com a gas respirable, per evitar patir toxèmia d'oxigen, l'efecte letal de l'oxigen a alta pressió, i el mal de fondària, l'efecte narcòtic del nitrogen a l'aire per sobre del llindar de pressió parcial. Després que el risc causat per la inflamabilitat de l'hidrogen es fes evident, fou substituït per heli als dirigibles i globus. Història «Gas noble» és la traducció del mot alemany , utilitzat per primer cop el 1898 per Hugo Erdmann en referència a la seva reactivitat extremament baixa. El terme traça una analogia amb el terme «metalls nobles», com ara l'or, que estaven associats amb la riquesa i la noblesa, i també tenen una reactivitat baixa. Els gasos nobles també han estat denominats «gasos inerts», però aquest nom és actualment obsolet, car es coneixen molts compostos de gasos nobles. «Gasos rars» és un altre terme que ha estat utilitzat, però també és erroni, car l'argó forma una part bastant considerable (0,94% en volum, 1,3% en massa) de l'atmosfera terrestre. Pierre Janssen i Joseph Norman Lockyer foren els primers a descobrir un gas noble el 18 d'agost del 1868, mentre observaven la cromosfera del Sol, i l'anomenaren heli en referència al mot grec per dir «sol», (). Abans d'ells, el 1784, el químic i físic Henry Cavendish havia descobert que l'aire conté una petita proporció d'una substància menys reactiva que el nitrogen. Un segle més tard, el 1895, Lord Rayleigh descobrí que mostres de nitrogen de l'aire tenien una densitat diferent de la del nitrogen que resultava de reaccions químiques. Juntament amb el científic William Ramsay a l'University College de Londres, Lord Rayleigh teoritzà que el nitrogen extret de l'aire estava barrejat amb un altre gas, duent a un experiment que aïllà amb èxit un nou element, l'argó, del mot grec (, 'inactiu'). Amb aquest descobriment, s'adonaren que mancava una classe sencera de gasos a la taula de periòdica. Durant la seva recerca d'argó, Ramsay també aconseguir aïllar heli per primer cop escalfant cleveïta, un mineral. El 1902, havent acceptat les proves pels elements heli i argó, Dmitri Mendeléiev inclogué aquests gasos nobles com el grup 0 de la seva disposició dels elements, que més tard esdevindria la taula periòdica. Ramsay continuà buscant aquests gasos utilitzant el mètode de destil·lació fraccionada per separar aire líquid en diversos components. El 1898, descobrí els elements criptó, neó i xenó, i els anomenà en referència als mots grecs (, 'amagat'), (, 'nou') i (, 'desconegut'), respectivament. El radó fou identificat per primer cop el 1898 per Friedrich Ernst Dorn, i fou anomenat «emanació de radi», però no se'l considerà un gas noble fins al 1904, quan es descobrí que les seves característiques eren similars a la de la resta de gasos nobles. Rayleigh i Ramsay reberen els Premis Nobel del 1904 de Física i Química, respectivament, pel seu descobriment dels gasos nobles; citant J. E. Cederblom, aleshores president de la Reial Acadèmia de les Ciències de Suècia, «el descobriment d'un grup d'elements completament nou, del qual no s'havia conegut ni un sol representant amb certesa, és quelcom de totalment únic en la història de la química, sent intrínsecament un avenç científic de particular importància». El descobriment dels gasos nobles contribuí al desenvolupament d'una comprensió general de l'estructura atòmica. El 1895, el químic francès Henri Moissan intentà formar una reacció entre el fluor, l'element més electronegatiu, i l'argó, un dels gasos nobles, però fracassà. Els científics foren incapaços de preparar compostos d'argó fins a finals del , però aquests intents contribuïren a desenvolupar noves teories de l'estructura atòmica. Aprenent d'aquests experiments, el físic danès Niels Bohr suggerí el 1913 que els electrons dels àtoms estan distribuïts en capes que envolten el nucli, i que en tots els gasos nobles tret de l'heli, la capa exterior sempre conté vuit electrons. El 1916, Gilbert Newton Lewis formulà la regla de l'octet, que concloïa que un octet d'electrons a la capa exterior era la configuració més estable per qualsevol àtom; aquesta configuració fa que no reaccionin amb altres elements, car no necessiten més electrons per omplir la capa exterior. No fou fins al 1962 que Neil Bartlett descobrí el primer compost químic d'un gas noble, l'hexafluoroplatinat de xenó. Poc després es descobriren compostos d'altres gasos nobles: el 1962 li tocà al radó amb el fluorur de radó, i el 1963 al criptó, amb el difluorur de criptó (KrF2). El primer compost estable d'argó fou observat el 2000, quan es formà fluorohidrur d'argó (HArF) a una temperatura de 40K. Al desembre de 1998, científics de l'Institut de Recerca Nuclear de Dubna (Rússia) bombardejaren plutoni (Pu) amb calci (Ca) per produir un únic àtom de l'element 114, al qual donaren el nom temporal d'ununquadi (Uuq) (actualment conegut com a 'flerovi'). Experiments químics preliminars han indicat que aquest element podria ser el primer element superpesant a presentar propietats anormals semblants a les dels gasos nobles, tot i que és un membre del grup 14 de la taula periòdica. A l'octubre del 2006, científics de l'Institut de Recerca Nuclear i el Laboratori Nacional Lawrence Livermore aconseguiren sintetitzar l'oganessó (Og), el setè element del grup 18, bombardejant californi (Cf) amb calci (Ca). Propietats físiques i atòmiques Els gasos nobles tenen una força interatòmica feble, i per tant tenen un punt de fusió i d'ebullició molt baixos. Tots són gasos monoatòmics en condicions estàndard, incloent-hi els elements amb una massa atòmica més gran que la d'elements normalment sòlids. L'heli té diverses qualitats úniques en comparació amb altres elements: els seus punts d'ebullició i de fusió són més baixos que els de qualsevol altra substància coneguda; és l'únic element conegut que presenti superfluïdesa; és l'únic element que no es pot solidificar per refredament en condicions estàndard - cal aplicar-hi una pressió de 25 atm a una temperatura de 0,95 K per convertir-lo en sòlid. Els gasos nobles fins al xenó tenen múltiples isòtops estables. El radó manca d'isòtops estables; el seu isòtop més longeu, 222Rn, té un període de semidesintegració de 3,8 dies i es desintegra per formar heli i poloni, que finalment es desintegra en plom. Els àtoms de gasos nobles, com els àtoms de la majoria de grups, augmenten constantment en radi atòmic d'un període al següent, a causa del nombre creixent d'electrons. La mida de l'àtom està relacionada amb diverses propietats. Per exemple, el potencial d'ionització minva amb el creixement del radi, car els electrons de valència dels gasos nobles més grans es troben més lluny del nucli i per tant no estan subjectes tan fermament a l'àtom. Els gasos nobles tenen el potencial d'ionització més elevat dels elements de cada període, cosa que reflecteix l'estabilitat de la seva configuració electrònica i està relacionada amb la seva manca relativa de reactivitat. Tanmateix, alguns dels gasos nobles més pesants tenen un potencial d'ionització prou baix com per comparar-lo amb el d'altres elements i molècules. Fou el coneixement que el xenó té un potencial d'ionització semblant al de la molècula d'oxigen el que conduí Bartlett a intentar oxidar el xenó utilitzant hexafluorur de platí, un agent oxidant que se sabia que era prou fort com per reaccionar amb l'oxigen. Els gasos nobles no poden acceptar un electró per formar anions estables; és a dir, tenen una afinitat electrònica negativa. Les propietats físiques macroscòpiques dels gasos nobles estan dominades per forces de Van der Waals febles entre els àtoms. La força d'atracció augmenta amb la mida de l'àtom com a resultat de l'augment de la polaritzabilitat i la reducció del potencial d'ionització. Això resulta en tendències sistemàtiques de grup; a mesura que es baixa pel grup 18, el radi atòmic, i amb ell les forces interatòmiques, creix, resultant en un punt de fusió, un punt d'ebullició, una calor de vaporització i una solubilitat més elevats. L'increment en densitat es deu a la massa atòmica. En condicions estàndard, els gasos nobles són gairebé gasos ideals, però la seva desviació de la llei dels gasos ideals proporcionà pistes importants per l'estudi de les interaccions intermoleculars. El potencial de Lennard-Jones, utilitzat sovint per modelar interaccions intermoleculars, fou deduït el 1924 per John Lennard-Jones a partir de dades experimentals sobre l'argó, abans que el desenvolupament de la mecànica quàntica oferís les eines per comprendre les forces intermoleculars a partir dels primers principis. L'anàlisi teòrica d'aquestes interaccions esdevingué tractable perquè els gasos nobles són monoatòmics i els àtoms són esfèrics, cosa que significa que la interacció entre els àtoms és independent de la direcció, o isotròpica. Propietats químiques En els sis primers períodes de la taula periòdica, els gasos nobles són exactament els membres del grup 18 (8A) de la taula periòdica (anteriorment conegut com a grup 0). Tanmateix, això ja no és cert al setè període (degut a efectes relativistes): el següent membre del grup 18, l'oganessó, probablement no és un gas noble. En canvi, el flerovi, un membre del grup 14, presenta propietats similars a les dels gasos nobles. Els gasos nobles són incolors, inodors, insípids i no inflamables en condicions estàndard. Antigament se'ls assignava el grup 0 de la taula periòdica perquè es creia que tenien una valència zero, és a dir, que els seus àtoms no es poden combinar amb els d'altres elements per formar compostos. Tanmateix, més tard es descobrí que alguns sí que formen compostos, fent que aquesta denominació fos abandonada. Es coneix molt poc sobre les propietats del membre més recent del grup 18, l'oganessó (Og). Com altres grups, els membres d'aquesta família presenten patrons en la seva configuració electrònica, especialment les capes més exteriors, resultant en tendències en el comportament químic: Els gasos nobles tenen capes d'electrons de valència plenes. Els electrons de valència són els electrons més exteriors dels àtoms i normalment són els únics que participen en els enllaços químics. Els àtoms amb capes d'electrons de valència plenes són extremament estables i per tant no tendeixen a formar enllaços químics i tenen poca tendència a guanyar o perdre electrons. Tanmateix, els gasos nobles més pesants, com ara el radó, estan units menys fermament per la força electromagnètica que els més lleugers, com l'heli, fent que sigui més fàcil retirar electrons exteriors dels gasos nobles pesants. Degut a la capa plena, els gasos nobles es poden utilitzar en conjunció amb la notació de configuració electrònica per formar la "notació de gasos nobles". Per fer-ho, primer s'escriu el gas noble més proper que precedeix l'element en qüestió, i es continua la configuració electrònica a partir d'aquell punt. Per exemple, la notació electrònica del carboni és 1s22s22p2, i la seva notació de gas noble és [He]2s22p2. Aquesta notació fa que resulti més fàcil identificar elements, i és més curta que si cal escriure tota la notació d'orbitals atòmics. Compostos Els gasos nobles tenen una reactivitat extremament baixa; per consegüent, només s'han format uns quants centenars de compostos de gasos nobles. No s'han format compostos neutres en què l'heli i el neó estan implicats en els enllaços químics (tot i que hi ha proves teòriques d'alguns compostos d'heli), mentre que el xenó, el criptó i l'argó només presenten una reactivitat baixa. La reactivitat segueix l'ordre Ne < He < Ar < Kr < Xe < Rn. El 1933, Linus Pauling predigué que els gasos nobles més pesants podien formar compostos amb el fluor i l'oxigen. Predigué l'existència de l'hexafluorur de criptó (KrF6) i l'hexafluorur de xenó (XeF6), especulà que XeF8 podia existir com a compost inestable, i suggerí que l'àcid xènic podia formar sals de perxenat. S'ha demostrat que aquestes prediccions eren generalment precises, excepte que actualment es creu que XeF8 és termodinàmicament i cinètica inestable. Els compostos de xenó són els més nombrosos dels compostos de gas noble que s'han format. La majoria d'ells tenen l'àtom de xenó a l'estat d'oxidació +2, +4, +6, o +8 unit a àtoms molt electronegatius com ara el fluor o l'oxigen, com en el difluorur de xenó (XeF2), el tetrafluorur de xenó (XeF4), l'hexafluorur de xenó (XeF6), el tetraòxid de xenó (XeO4) i el perxenat de sodi (Na4XeO6). Alguns d'aquests compostos han estat utilitzats en la síntesi química com a agents oxidants; XeF2, en particular, està disponible comercialment i es pot utilitzar com a agent fluorador. El 2007, s'havien identificat uns cinc-cents compostos de xenó units a altres elements, incloent-hi compostos organoxenons (units amb carboni), així com xenó unit a nitrogen, clor, or, mercuri i el mateix xenó. També s'han observat compostos de xenó unit a bor, hidrogen, brom, iode, beril·li, sofre, titani, coure i plata, però només a temperatures baixes en matrius de gasos nobles, o en jets supersònics de gasos nobles. En teoria, el radó és més reactiu que el xenó, i per tant hauria de formar enllaços químics més fàcilment que el xenó. Tanmateix, a causa de la gran radioactivitat i la curta semivida dels isòtops del radó, a la pràctica només s'han format uns pocs fluorurs i òxids de radó. El criptó és menys reactiu que el xenó, però se n'han observat diversos compostos amb el criptó a l'estat d'oxidació +2. El difluorur de criptó n'és el més notable i fàcil de caracteritzar. També s'han caracteritzat compostos en què el criptó forma un enllaç únic amb nitrogeni oxigen, però només són estables per sota de -60 °C i -90 °C, respectivament. S'han observat àtoms de criptó units químicament a altres no metalls (hidrogen, clor, carboni), així com a alguns metalls de transició tardans (coure, plata, or), però només o bé a temperatures baixes en matrius de gasos nobles, o bé en jets supersònics de gasos nobles. S'utilitzaren condicions similars per obtenir els primers pocs compostos d'argó el 2000, com ara el fluorohidrur d'argó (HArF), i alguns units als metalls de transició tardans coure, plata i or. El 2007, no es coneixien molècules neutres estables amb àtoms d'heli o neó amb enllaços covalents. Els gasos nobles, incloent-hi l'heli, poden formar ions moleculars estables a la fase gasosa. El més simple és l'hidroheli, HeH+, descobert el 1925. Com que està compost dels dos elements més abundants de l'Univers, l'hidrogen i l'heli, es creu que es dona naturalment al medi interestel·lar, tot i que encara no ha estat detectat. A més d'aquests ions, hi ha molts excímers neutres coneguts d'aquests gasos. Hi ha compostos com ara ArF i KrF que només són estables quan es troben en un estat electrònic excitat; alguns d'ells són utilitzats en els làsers d'excímers. A més dels compostos en què un àtom de gas noble està implicat en un enllaç covalent, els gasos nobles també formen compostos no covalents. Els clatrats, descrits per primer cop el 1949, consisteixen en un àtom de gas noble atrapat dins de cavitats de l'estructura cristal·lina de determinades substàncies orgàniques i inorgàniques. La condició essencial perquè es formin és que els àtoms convidats (els del gas noble) han de tenir la mida adequada per encaixar a les cavitats de l'estructura cristal·lina de l'hoste. Per exemple, l'argó, el criptó i el xenó formen clatrats amb la hidroquinona, però l'heli i el neó no, car són massa petits o tenen una polaritzabilitat insuficient per ser retinguts. El neó, l'argó, el criptó i el xenó també formen hidrats de clatrats, en què el gas noble queda atrapat dins del glaç. Els gasos nobles poden formar compostos ful·lerens endohèdrics, en què l'àtom de gas noble està atrapat dins d'una molècula de ful·lerè. El 1993, es descobrí que quan s'exposa C60, una molècula esfèrica composta de 60 àtoms de carboni, a gasos nobles a una pressió elevada, es poden formar complexos com ara He@C60 (@ indica que He es troba contingut dins de C60, però que no hi està unit covalentment). El 2008, s'han obtingut complexos endohèdrics amb heli, neó, argó, criptó i xenó. Aquests compostos s'utilitzen en l'estudi de l'estructura i la reactivitat dels ful·lerens mitjançant la ressonància magnètica nuclear de l'àtom de gas noble. Es considera que els compostos de gasos nobles, com el difluorur de xenó (XeF2), són hipervalents, car violen la regla de l'octet. Es pot explicar els enllaços en aquests compostos amb un model de tres centres i quatre electrons. Aquest model, proposat per primera vegada el 1951, considera la unió de tres àtoms col·lineals. Per exemple, els enllaços de XeF2 es descriuen per un conjunt de tres orbitals moleculars derivats dels orbitals p de cada àtom. Els enllaços resulten de la combinació d'un orbital p ple de Xe amb un orbital p mig ple de cada àtom de F, resultant en un orbital d'enllaç ple, un orbital no d'enllaç ple, i un orbital d'antienllaç. L'orbital molecular ocupat més alt es troba als dos àtoms terminals. Això representa una localització de la càrrega que és facilitada per l'alta electronegativitat del fluor. La química dels gasos nobles més pesants, el criptó i el xenó, està ben determinada. La dels més lleugers, l'heli i l'argó, encara es troba en un estadi primerenc, mentre que encara no s'ha identificat cap compost de neó. Abundància i producció L'abundància dels gasos nobles a l'Univers minva a mesura que augmenta el seu nombre atòmic. L'heli és l'element més comú a l'Univers després de l'hidrogen, amb una proporció de massa d'aproximadament el 24%. La majoria de l'heli de l'Univers es formà durant la nucleosíntesi primordial, però la quantitat d'heli augmenta constantment a causa de la fusió d'hidrogen en la nucleosíntesi estel·lar. L'abundància a la Terra mostra tendències diferents; per exemple, l'heli és només el tercer gas noble més abundant de l'atmosfera. El motiu d'això és que no hi ha heli primordial a l'atmosfera; a causa de la petita massa de l'àtom, l'heli no pot ser retingut pel camp gravitatori terrestre. L'heli de la Terra deriva de la desintegració alfa d'elements pesants com l'urani o el tori de l'escorça terrestre, i tendeix a acumular-se en jaciments de gas natural. D'altra banda, l'abundància de l'argó creix com a resultat de la desintegració alfa del potassi-40, que també es troba a l'escorça terrestre, per formar argó-40, que és l'isòtop de l'argó més abundant a la Terra tot i ser relativament rar al sistema solar. Aquest procés és la base del mètode de datació per potassi-argó. El xenó té una abundància relativament baixa a l'atmosfera, en el que ha estat anomenat el "problema del xenó desaparegut"; una teoria és que el xenó que falta podria estar atrapat en minerals dins de l'escorça terrestre. El radó es forma a la litosfera per la desintegració alfa del radi. Es pot filtrar en edificis a través d'esquerdes als fonaments i acumular-se en àrees mal ventilades. A causa de la seva gran radioactivitat, el radó és un risc per la salut significatiu; només als Estats Units, està associat amb unes 21.000 morts per càncer de pulmó cada any. El neó, l'argó, el criptó i el xenó s'obtenen a partir de l'aire utilitzant els mètodes de liqüefacció de gasos, per convertir els elements a un estat líquid, i de destil·lació fraccionada, per separar les mescles en els seus components. L'heli es produeix generalment separant-lo del gas natural, i el radó s'aïlla de la desintegració radioactiva dels compostos de radi. El preu dels gasos nobles està influït per la seva abundància natural, sent l'argó el més barat i el xenó el més car. Ho il·lustra la taula de la dreta, amb els preus en USD del 2004 per quantitats de laboratori de cada gas. Usos Els gasos nobles tenen un punt d'ebullició i de fusió molt baix, cosa que els fa útils com a refrigerants criogènics. En particular, l'heli líquid, que bull a 4,2K, s'utilitza per imants superconductors, com els que es fan servir per a la imatge per ressonància magnètica i la ressonància magnètica nuclear. El neó líquid, tot i que no arriba a temperatures tan baixes l'heli líquid, també té aplicacions en la criogènia, car té una capacitat de refrigeració més de 40 vegades superior a la de l'heli líquid i més de tres vegades superior a la de l'hidrogen líquid. L'heli és utilitzat com a component dels gasos respirables per substituir el nitrogen, gràcies a la seva baixa solubilitat en fluids, especialment en lípids. Els gasos són absorbits per la sang i els teixits corporals quan hi ha pressió, com en el submarinisme, cosa que provoca un efecte anestèsic conegut com a mal de fondària. A causa de la seva baixa solubilitat, poc heli entra a les membranes cel·lulars, i quan s'utilitza heli per substituir part dels gasos respirables, com en el trímix o l'hèliox, s'aconsegueix una reducció de l'efecte narcòtic del gas en profunditat. La baixa solubilitat de l'heli ofereix més avantatges pel trastorn conegut com a malaltia per descompressió. La menor quantitat de gas dissolt al cos significa que es formen menys bombolles de gas durant la reducció de la pressió durant l'ascens. Un altre gas noble, l'argó, és considerat la millor opció com a gas d'inflació del vestit sec en el submarinisme. Des del desastre del Hindenburg del 1937, l'heli ha substituït l'hidrogen com a gas de sustentació en els dirigibles i globus, gràcies a la seva lleugeresa i incombustibilitat, malgrat una reducció en la flotabilitat d'un 8,6% En moltes aplicacions, els gasos nobles es fan servir per formar una atmosfera inerta. L'argó s'utilitza en la síntesi de compostos sensibles a l'aire que són sensibles al nitrogen. L'argó sòlid també es fa servir per estudiar compostos molt estables, com ara intermedis reactius, atrapant-los en una matriu inerta a temperatures molt baixes. L'heli és utilitzat com a medi portador en la cromatografia de gasos, com a gas de rebliment en els termòmetres, i en aparells per mesurar la radiació, com ara el comptador Geiger i la cambra de bombolles. Tant l'heli com l'argó s'utilitzen habitualment per protegir arcs de soldadura i el metall base que els envolta de l'atmosfera durant la soldadura i l'ablació, així com en altres processos metal·lúrgics i la producció de silici per la indústria dels semiconductors. Els gasos nobles es fan servir habitualment per la il·luminació a causa de la seva manca de reactivitat química. L'argó, mesclat amb nitrogen, és utilitzat com a gas de rebliment de les bombetes incandescents. El criptó es fa servir en bombetes d'alt rendiment, que tenen una temperatura de color més elevada i una major eficàcia, car redueix la velocitat d'evaporació del filament més que l'argó; les làmpades d'halogen, en particular, utilitzen criptó mesclat amb petites quantitats de compostos de iode o brom. Els gasos nobles llueixen amb colors característics quan se'ls utilitza en làmpades de descàrrega, com ara els fars de neó, que produeixen un color taronja-vermell. El xenó és utilitzat habitualment en fars xenó que, a causa del seu espectre gairebé continu que s'assembla a la llum del dia, es fan servir en projectors de pel·lícules i com a fars d'automòbil. Els gasos nobles es fan servir en làsers d'excímers, que es basen en molècules excitades electrònicament de vida curta conegudes com a excímers. Els excímers utilitzats en els làsers poden ser dímers de gasos nobles com ara Ar2, Kr2 o Xe2, o més habitualment, el gas noble és combinat amb un halogen en excímers com ArF, KrF, XeF o XeCl. Aquests làsers produeixen una llum ultraviolada que, a causa de la seva longitud d'ona curta (193 nm per ArF i 248 nm per KrF), permet una imatge d'alta precisió. Els làsers d'excímers tenen molts usos industrials, mèdics i científics. Se'ls fa servir en la microlitografia i la microfabricació, essencials per la manufactura de circuits integrats, i per la cirurgia làser, incloent-hi l'angioplàstia làser i la cirurgia ocular. Alguns gasos nobles tenen un ús directe en la medicina. A vegades es fa servir l'heli per millorar la facilitat de respiració dels pacients d'asma. El xenó és utilitzat com a anestèsic a causa de la seva alta solubilitat en lípids, que el fa més potent que l'habitual òxid de dinitrogen, i com que és eliminat fàcilment pel cos, permet un restabliment més ràpid. El xenó s'utilitza en la imatgeria mèdica dels pulmons per IRM hiperpolaritzada. El radó, que és molt radioactiu i només està disponible en quantitat mínimes, es fa servir en la radioteràpia. Referències Bibliografia Articles de qualitat de química i mineralogia Traduccions que són articles de qualitat


text: Gal·li Codi per a Ghana Domini a Internet .ga, Gabon. La ga (llengua) i el ga (grup ètnic) de Ghana Codi ISO per al gaèlic irlandès .ga, Ga (llengua). Llengua kwa


text: Lingüística: Nom de la lletra G, g. Química: Ge, símbol de l'element químic germani. GE, antic indicatiu provincial de la província de Girona per a matriculació de vehicles, i per a números de dipòsit legal de publicacions. .ge, domini a Internet per a Geòrgia (Europa).


text: Un grup d'elements equival a una columna de la taula periòdica. N'hi ha 18 a la taula periòdica estàndard. Molts d'aquests grups coincideixen amb sèries químiques conegudes ja abans de la taula periòdica. Tots els elements d'un grup tenen la mateixa configuració electrònica de la seva capa de valència. Això fa que tinguin propietats físiques i químiques similars. La IUPAC recomana numerar els períodes amb nombres de l'1 al 18 d'esquerra a dreta. També existeixen dos sistemes de numeració obsolets (un de la IUPAC i un altre de la CAS, que feien servir nombres romans). Els grups de la taula periòdica són els següents (entre parèntesis, numeracions obsoletes de la IUPAC i de la CAS). Grup 1 (IA,IA): els metalls alcalins Grup 2 (IIA,IIA): metalls alcalinoterris Grup 3 (IIIA,IIIB) Grup 4 (IVA,IVAB) Grup 5 (VA,VB) Grup 6 (VIA,VIB) Grup 7 (VIIA,VIIB) Grup 8 (VIIIA,VIIIB) Grup 9 (VIIIA,VIIIB) Grup 10 (VIIIA,VIIIB) Grup 11 (IB,IB) Grup 12 (IIB,IIB) Grup 13 (IIIB,IIIA): el grup del bor Grup 14 (IVB,IVA): el grup del carboni Grup 15 (VB,VA): pnicurs (no és un nom recomanat per la IUPAC) o grup del nitrogen Grup 16 (VIB,VIA): calcògens Grup 17 (VIIB,VIIA): halògens Grup 18 (VIIIB,VIIIA): gasos nobles Grups principals Un grup principal de la taula periòdica conté els elements químics corresponents als blocs s i p i es caracteritzen per no tenir cap subnivell d a mig omplir. Són els grups 1 i 2 i del 12 al 18. En química inorgànica s'estudien les seves propietats per separat dels metalls de transició atès que varien de manera diferent al llarg dels grups i els períodes. Tot i això representen la major part dels elements i les seves propietats són molt diferents. Vegeu també Denominacions col·lectives de grups d'elements de característiques similars


text: Un pnicur és un element químic del grup 15 de la taula periòdica o grup del nitrogen. Conté els sis elements químics amb configuració electrònica ns2 np3, que són: nitrogen (N), fòsfor (P), arsènic (As), antimoni (Sb), bismut (Bi) i moscovi (Ms), que pertanyen als períodes de la taula periòdica del 2 al 7, amb el mateix ordre. L'origen i etimologia dels termes pnicur i pnicogen es remunten a un suggeriment del químic holandès Anton Eduard van Arkel (1893–1976) a principis dels anys cinquanta. Els mots es deriven de l'arrel grega πνίγειν, pnikta, "coses sufocants", en al·lusió al nom alemany de nitrogen, Stickstoff o "substància sufocant". Els termes signifiquen, doncs, vagament "productor de sufoc". Tot i que els sis elements junts representen menys d’un 0,2 % en pes de l'escorça terrestre, els elements nitrogen i fòsfor constitueixen un 2,4 i un 0,9 %, respectivament, del pes total del cos humà. Aquests elements es caracteritzen per tenir cinc electrons en el darrer nivell (capa de valència), dos dels quals en una capa tancada s, i tres de desaparellats en una capa p (estructura electrònica ns^2np^3), que en determinen les propietats químiques. Els pnicurs solen ser molt estables, ja que formen enllaços covalents dobles o triples. Els darrers anys han estat focus d'interès en la producció de materials que presenten superconductivitat d'alta temperatura crítica. Elements Els pnicurs tenen, potser, el rang més ampli en estat físic de qualsevol grup de la taula periòdica. El nitrogen, per exemple, és un gas que es liqua a uns –200 °C i es congela al voltant de –210 °C, mentre que el bismut és una fusió sòlida a 271 °C i que bull a uns 1 560 °C. Químicament, també el rang de propietats és ample, el nitrogen i el fòsfor són els no-metalls típics; arsènic i antimoni, metal·loides; i el bismut, un metall. L'aparença d'aquests elements presenten una gran varietat. El nitrogen és incolor tant com a gas com com a líquid. El fòsfor existeix en una varietat de formes al·lotròpiques, inclosa la coneguda forma blanca molt reactiva que s’ha d’emmagatzemar sota l’aigua per evitar que s’encengui a l’aire; la forma vermella o violeta molt menys reactiva; i una modificació en negre que, encara que menys coneguda, sembla ser la més estable de totes. L’arsènic existeix principalment com un sòlid metàl·lic gris opac, però també es coneix una forma sòlida de color groc més reactiu i hi ha indicis que existeixen altres formes en determinades condicions. L’antimoni és un sòlid platejat, d’aparença metàl·lica, però una mica trencadís; i el bismut és un metall blanc platejat amb un rastre de color rosa en el seu lluentor. Juntament amb el carboni, l’hidrogen, l’oxigen i el sofre, els dos primers membres d’aquest grup, el nitrogen i el fòsfor, són els principals elements químics incorporats als sistemes vius. El nitrogen i el fòsfor s’eliminen fàcilment del sòl gràcies al creixement de les plantes i, per tant, són components immensament importants dels aliments vegetals. Denominacions com "5-10-5" en fertilitzants comercials representen la composició percentual en pes respectiva del material en termes de nitrogen, pentaòxid de difòsfor i òxid de potassi (el potassi és el tercer element principal necessari per a un creixement saludable de les plantes). El nitrogen dels fertilitzants pot presentar-se en forma de nitrats de sodi o potassi, amoníac, sals d’amoni o diverses combinacions orgàniques. El fòsfor es subministra principalment com a fosfat inorgànic. Aquests mateixos elements, nitrogen i fòsfor, també es poden utilitzar de maneres menys útils per a l’home. Els explosius de la guerra convencional depenen en gran manera del seu contingut en compostos de nitrogen, i els gasos nerviosos mortals estan formats per compostos orgànics de fòsfor. D’altra banda, l’arsènic, que és famós per la seva toxicitat, és molt útil a l’agricultura, on els seus compostos ajuden a controlar les plagues insectes nocives. L’antimoni i el bismut s’utilitzen principalment en aliatges metàl·lics, ja que imparteixen propietats úniques i desitjables a aquests aliatges. Propietats Configuracions electròniques A la taula periòdica, els elements del grup de nitrogen ocupen la columna 15. Pel que fa a la configuració electrònica dels seus àtoms, cada element del grup de nitrogen posseeix una capa externa de cinc electrons que ocupen completament un orbital s extern (amb dos electrons) i aporten un electró a cadascun dels tres orbitals externs p, és a dir ns2 np3. La disposició dels electrons externs en els àtoms dels elements de nitrogen proporciona així tres orbitals externs mig omplerts que, mitjançant la interacció amb els orbitals mig omplerts dels àtoms d'altres elements, poden formar tres enllaços covalents. Els altres àtoms poden atraure els electrons compartits amb més o menys força que els àtoms del grup nitrogen; per tant, aquest últim pot adquirir càrregues positives o negatives i existir en estats d’oxidació de +3 o −3 en els seus compostos. En aquest sentit, els elements nitrogenats són semblants. Una altra semblança entre els pnicurs és l'existència d'un parell d'electrons no compartit, o solitari, que queda després que s'hagin format els tres enllaços covalents, o el seu equivalent. Aquest parell solitari permet que la molècula actuï com a donant de parells d’electrons en la formació de compostos i complexos d’addició molecular. Per exemple, l'amoníac pot enllaçar-se a un catió hidrogen i formar el catió amoni: La disponibilitat del parell solitari depèn de diversos factors, com ara la mida relativa de l'àtom, la seva càrrega parcial a la molècula, les característiques espacials d'altres grups de la molècula i el fenomen encara poc entès anomenat efecte del "parell no-enllaçant". Aquest efecte consisteix en una tendència que els electrons s aparellats a la capa més externa dels àtoms més pesats d’un grup major siguin químicament poc reactius. A causa d’això, la capacitat de donar parells d’electrons dels elements del grup nitrogen no és uniforme a tot el grup; probablement és més gran amb el nitrogen, menys amb els elements intermedis i inexistent amb el bismut. Variacions de la capacitat d'unió També es produeixen diferències significatives en les configuracions electròniques entre els elements del grup nitrogenat tant pel que fa a la capa subjacent com als orbitals externs. Atès que aquests darrers apareixen per primera vegada amb el tercer període de la taula, estan presents en tots els elements del grup, excepte en el nitrogen. Per tant, existeix la possibilitat d’utilitzar aquests orbitals externs per enllaçar per al fòsfor, l’arsènic, l’antimoni i el bismut, però no per al nitrogen. Hi ha tres maneres principals en què es poden utilitzar els orbitals externs per augmentar el nombre d'enllaços o ampliar l'octet de valència: Una és proporcionar un espai al qual es pot promoure un dels electrons. Això crea dos orbitals mig emplenats addicionals (un orbital d i un s) i, per tant, genera la capacitat de formar dos enllaços covalents addicionals. Això s’exemplifica amb el pentafluorur de fòsfor, PF5, obtingut per una fluoració addicional del trifluorur de fòsfor, PF3. Aquesta promoció sembla estar fortament ajudada per l’augment de l'estabilitat de l'orbital d extern que resulta de la retirada de part de l'electró de cribratge i de l’increment corresponent de la càrrega nuclear efectiva de l’àtom central. A PF5, per exemple, els àtoms de fluor, que són molt més electronegatius que l’àtom de fòsfor, extreuen una porció dels electrons de fòsfor, deixant els orbitals externs més exposats al nucli de fòsfor i, per tant, més estables. Una segona forma en què els orbitals externs poden implicar-se en l'enllaç és que es converteixen en prou estables per atreure un sol parell d’electrons d’un donant. Per exemple, PF5 pot servir com a acceptor de parells d’electrons a través d’un orbital d exterior per coordinar un donador d’anions fluor i formar l’ió complex PF6-. Una tercera manera d’implicar orbitals d en l'enllaç consisteix a ocupar-los parcialment a l’hora d’acomodar electrons de parell solitari d’un altre àtom, que ja està unit per un únic enllaç, reforçant així l'enllaç. Els oxialurs de fòsfor, de fórmula general POX3, semblen ser-ne exemples; s'observa que els seus enllaços fòsfor-oxigen són més curts i forts del que s'esperava per als enllaços simples ordinaris. Per tant, és possible que un àtom de fòsfor, arsènic, antimoni o bismut ampliï el seu octet de valència per formar cinc enllaços covalents i un enllaç covalent coordinat. Això no és possible per al nitrogen, que presenta un nombre màxim de coordinació de quatre: tres enllaços covalents simples i un enllaç covalent coordinat amb el nitrogen que actua com a donant (a través del seu parell solitari). No obstant això, l'estat d'oxidació +5 és aplicable formalment al nitrogen, de manera que es pot trobar nitrogen, fòsfor, arsènic, antimonis i bismut en aquest estat. No obstant això, quan s’estudien compostos en estat d’oxidació +5, s’observa que les seves propietats no presenten una tendència uniforme dins del grup. Més aviat s’observa un cert grau d’alternança, els estats +5 de nitrogen, arsènic i bismut apareixen menys estables i s’oxiden més fortament que els corresponents estats de fòsfor i antimoni. En part, aquesta alternança pot trobar explicacions en les diferències electròniques entre els àtoms respecte a les seves closques subjacents. El nombre d’electrons de la closca just per sota del nivell més exterior és de dos per al nitrogen, vuit per al fòsfor i 18 per a l’arsènic, l’antimoni i el bismut. Augmentar la càrrega nuclear en 18 de fòsfor a arsènic pot anar acompanyat d’un blindatge incomplet d’aquesta càrrega addicional per part dels deu electrons 3d també afegits. Això implicaria una mida més petita i una major electronegativitat per a l'arsènic que per al fòsfor i, per tant, una major similitud entre els àtoms de fòsfor i antimoni. Aquest tema, però, encara és controvertit i l'escala àmpliament utilitzada d’electronegativitats ideada per Linus C. Pauling no fa aquesta distinció. Una anomalia interessant es presenta pel fet que el nitrogen com a element lliure es presenta en forma de molècules diatòmiques gasoses N2, mentre que els elements immediatament anteriors al període de la taula són sòlids, igual que els altres elements del seu grup. En estudiar els elements del segon període, la diferència més evident d’estructura atòmica que es troba en arribar al nitrogen és l’aparició per primera vegada en compostos de l'element d’un parell solitari d’electrons que no s’utilitzen per enllaçar amb altres àtoms. Els càlculs suggereixen que la presència d’aquest parell solitari d’electrons s’associa a un debilitament considerable dels enllaços individuals de nitrogen a nitrogen en compostos on es produeixen aquests enllaços. No obstant això, a la molècula de nitrogen diatòmic, l'enllaç és d’una varietat diferent: es troben enllaços triples entre els àtoms. Es creu que el triple enllaç no es veu afectat (no es pot afeblir) pels parells solitaris d’electrons dels àtoms de nitrogen, i aquesta se suposa que és la raó per la qual el nitrogen “prefereix” existir com a molècules diatòmiques gasoses enllaçades per triples en lloc de condensar-se individualment polímer sòlid unit. Es podria esperar que el mateix efecte sigui operable amb la resta d’elements del grup nitrogenat, que també contenen parells d’electrons solitaris a les seves closques més externes. No obstant això, altres càlculs revelen que l'efecte de debilitament de l'enllaç del parell solitari és molt menys acusat amb aquests elements que amb el nitrogen. Com a resultat, amb aquests elements s’afavoreixen els enllaços simples sobre múltiples enllaços i l'estat diatòmic de les molècules no és la forma preferida. Electronegativitats relatives També es podria esperar que l'efecte debilitant del parell solitari s’observés en els compostos dels elements del grup nitrogen. La imatge és més complicada aquí perquè els vincles en discussió es formen entre diferents tipus d’àtoms. Atès que els diferents elements difereixen en electronegativitat, els vincles entre els àtoms de diferents elements són inevitablement polars. A efectes de discussió, es pot suposar que els enllaços polars consisteixen en mescles d'enllaços covalents no polars i enllaços iònics completament polars. Aleshores es pot demostrar que una quantitat relativament petita de caràcter iònic contribuirà a una proporció desproporcionada de la força global de l'enllaç. Com que l'efecte debilitant del parell solitari només es nota a la porció covalent de l'enllaç polar, en lloc de a la porció iònica, els enllaços menys polars presentaran els majors efectes de debilitament del parell solitari. Aquestes consideracions esdevenen importants per comparar el comportament químic dels elements del grup nitrogen. La mateixa electronegativitat del nitrogen χN = 3,04, encara que inferior a la de l’oxigen χO = 3,44, és substancialment superior a la de qualsevol dels altres elements d’aquest grup (χP = 2,19, χAs = 2,18, χSb = 2,05, χBi = 2,02). Els enllaços entre nitrogen i oxigen, per tant, seran considerablement menys polars que els que hi ha entre oxigen i fòsfor, o oxigen i arsènic, antimoni o bismut. En conseqüència, només per aquest motiu, la contribució covalent a l'energia dels enllaços nitrogen-oxigen serà relativament més important que no pas amb els enllaços entre l'oxigen i els elements més pesats del grup. Per tant, és probable que el debilitament d’un enllaç simple per part del parell solitari —i una tendència corresponent a la multiplicitat d’enllaços— sigui molt més gran amb els òxids de nitrogen que amb els òxids dels elements del grup de nitrogen més pesats. Referències


text: El grup del carboni, o grup 14 de la taula periòdica, està constituït pels elements químics que tenen configuració electrònica ns2 np2, i conté els següents sis elements: carboni (C), silici (Si), germani (Ge), estany (Sn), plom (Pb) i flerovi (Fl). Excepte el germani i el flerovi produït artificialment, tots aquests elements els trobem normalment, ja sigui com a element pur o en forma de compostos, encara que, excepte el silici, cap d'ells és particularment abundant en l'escorça terrestre. Història El carboni (l'origen llatí del mot prové del carbó, carbo -ōnis), fou descobert a la prehistòria, i ja era conegut a l'antiguitat en la que es manufacturava mitjançant la combustió incompleta de materials orgànics, és a dir, partir de la crema de llenya en manca d'oxigen. L'objectiu de l'ofici de carboner era l'obtenció de carbó. Els diamants, també coneguts des de fa molt temps, són considerats la pedra preciosa per excel·lència, atesa la seva gran duresa i lluentor. L'anglès Isacc Newton, el 1704, intuí que podien ser combustibles, però no s'aconseguí cremar un diamant fins a l'any 1772, any en què el químic francès Antoine Laurent Lavoisier demostrà que en la reacció de combustió es produïa diòxid de carboni. L'anglès Smithson Tennant demostrà que el diamant era carboni pur l'any 1797. Per la seva fàcil utilització, el plom fou un dels primers metalls usats per l'home, i se sap que prop de l'any 4000 aC a l'Antic Egipte ja l'usaven en cosmètica. Els xinesos foren els primers a utilitzar-lo en el seu sistema monetari. A l'antiga Grècia l'usaren a les seves colònies i els fenicis a les seves factories explotaren prop de l'any 2000 aC mines de plom a tota la península Ibèrica, que posteriorment, durant la dominació de la Península pels romans se seguiren explotant, degut a l'ampli ús que se'n donava a l'antiga Roma. El plom s'utilitzava per elaborar vaixelles, varetes per escriure, en el sistema monetari, en les mesures de pes, en el refinatge de l'argent i principalment, en canonades per desplaçar l'aigua pels aqüeductes. El plom és esmentat diverses vegades a la Bíblia i a Babilònia, on fou emprat en làmines soldades per aguantar la terra i la humitat dels famosos jardins suspesos. L'extracció i la utilització de l'estany pot ser datada en els inicis de l'edat del bronze, al voltant del 3000 aC, quan s'observà que els objectes de coure fabricats a partir de menes constituïdes per minerals amb diferents continguts de metalls no tenien les mateixes propietats físiques. Els primers objectes de bronze tenien un contingut d'estany o arsènic inferior al 2 %, per això es pensa que són el resultat d'un aliatge no intencional causat pel contingut de diferents metalls en el mineral de coure. Aviat es descobrí que l'addició d'estany o d'arsènic al coure augmentava la seva duresa i feia la fosa molt més fàcil, això revolucionà les tècniques de treballar el metall i portà a la humanitat de l'Edat del coure o eneolític a l'Edat del bronze al voltant del 3000 aC. La primera explotació de l'estany sembla haver-se centrat en dipòsits de cassiterita de tipus placer (detrític). El silici (del llatí sílex, sílice) fou identificat per primera vegada pel químic francès Antoine Lavoisier el 1787, i posteriorment identificat com a element per l'anglès Humphry Davy el 1800. El 1811, els francesos Joseph-Louis Gay-Lussac i Louis-Jacques Thénard, probablement, prepararen silici amorf impur escalfant potassi amb tetrafluorur de silici. El 1824, el químic suec Jöns Jacob Berzelius preparà silici amorf emprant un mètode semblant al de Gay-Lussac, purificant després el producte mitjançant rentats successius fins a aïllar l'element. La propietats del germani (del llatí Germania, Alemanya) foren predites el 1871 per Dmitri Mendeléiev en funció de la seva posició a la taula periòdica, element que anomenà eka-silici. L'alemany Clemens Alexander Winkler demostrà el 1886 l'existència d'aquest element, descobriment que serví per a confirmar la validesa de la taula periòdica tenint en compte les similituds entre les propietats predites i les observades. La primera síntesi del flerovi tingué lloc el 1998 a l'Institut de Recerca Nuclear de Dubna a Rússia. Utilitzant un objectiu de plutoni 244, produït per Kenton Moody al Laboratori Nacional Lawrence Livermore a Califòrnia, l'equip dirigit per Iuri Oganessian i Vladimir Utyonkov a Dubna llançaren contra ell un flux de calci 48, un isòtop rar de calci però que es produeix de manera natural. El bombardeig durà 40 dies, durant els quals es dispararen a l'accelerador un 5 milions de bilions de cations calci 48. Es descobrir un sol àtom de l'isòtop 289 del flerovi, amb un període de semidesintegració de 30,4 s.^244_94Pu + ^48_20Ca -> ^289_114Fl + 3 ^1_0n Propietats Les propietats dels elements del grup de carboni i les dels seus compostos es troben a mig camí de les propietats dels elements dels grups adjacents a la taula periòdica, el grup de bor (12 de la taula periòdica) i del nitrogen o dels pnicurs (14 de la taula periòdica). En tots els grups, les propietats metàl·liques, resultants de la tendència a mantenir els electrons de valència més fluixos, augmenten amb el nombre atòmic, això és, en davallar dins del grup. En el grup del carboni aquesta variació és particularment evident. El carboni, situat a damunt, és un no-metall típic i el plom, situat a baix, és un veritable metall. El silici és gairebé no-metall; l'estany és gairebé metall; i el germani té una aparença metàl·lica i té diverses altres propietats físiques, però les propietats de molts dels seus compostos són les de derivats de no-metalls. Aquests canvis són conseqüències de l’augment del volum atòmic amb un tamisatge substancial de la càrrega nuclear més gran mitjançant la intervenció de escorces electròniques, com ho demostren la disminució de l'energia de ionització (energia necessària per eliminar un electró) i la potència de l'electronegativitat per atreure electrons amb un nombre atòmic creixent. Volum atòmic La majoria de les variacions de les propietats des del carboni al plom augmenten paral·lelament amb el volum atòmic i són comparables a les dels elements dels altres grups del bloc p (12, 14, 15 i 16). Les tendències generals són aproximadament les mateixes que les que s'observen al grup del bor i al dels pnicurs, situats al costats del grup de carboni. Els punts de fusió i ebullició significativament més alts dels elements del grup del carboni reflecteixen la seva tendència a existir com a molècules gegants, a diferència de les tendències dels elements de les famílies adjacents a existir com a molècules discretes més petites. Com és cert per a l'element més lleugers de cada grup d'elements, les propietats físiques del carboni difereixen substancialment de les dels altres membres de la seva família. En gran manera, aquestes diferències reflecteixen la concentració substancialment més alta de la càrrega positiva al nucli de carboni en relació amb el volum de l'àtom de carboni. És a dir, el nucli de carboni només conté sis electrons en dos nivells energètics (l'1 i el 2) i, per tant, els manté propers; el nucli de plom, en canvi, té 82 electrons distribuïts en sis nivells. L’atracció entre el nucli de plom i els seus electrons més externs és inferior a la del carboni, perquè els nivells interns del plom apantallen la càrrega nuclear positiva als electrons externs, els de valència. Les diferències estructurals entre el diamant i el grafit produeixen profundes diferències entre ells en termes de duresa, conductivitat elèctrica, densitat, capacitat calorífica i altres propietats. En la mesura que el grafit és una formació cristal·lina única entre els elements, les seves propietats no s’han de comparar directament amb les dels altres elements de la família. Estructura cristal·lina A l'estat sòlid, el carboni elemental, el silici, el germani i l'estany gris existeixen com a cristalls cúbics, basats en una disposició tridimensional d'enllaços. Cada àtom s’uneix covalentment a quatre àtoms veïns de manera que formen les cantonades d’un tetraedre. Un resultat pràctic és que no existeixen molècules discretes d’aquests elements, com el dinitrogen N2 o el tetrafòsfor P4; en lloc d'això, qualsevol fragment sòlid d'un d'aquests elements, independentment de la mida, està unit uniformement a tot arreu i, per tant, tot el fragment es pot considerar com una molècula gegant. La disminució dels punts de fusió, els punts d’ebullició i la disminució de les energies calorífiques associades a la fusió, la sublimació i la vaporització entre aquests quatre elements, amb un nombre atòmic i un volum atòmica creixents, indiquen un debilitament paral·lel dels enllaços covalents en aquest tipus d’estructura. Sovint és impossible determinar la disposició real o probable dels electrons de valència i, en canvi, es tenen en compte els estats d'energia relativa dels electrons en l'estat fonamental, o menys energètic, de l'àtom. Per tant, la mateixa tendència de no metàl·lic cap a estats metàl·lics s’indica per la disminució de la duresa i la disminució de l'energia d’unió d’unió entre els àtoms. El carboni cristal·litza en dues formes, com a diamant i com a grafit; el diamant es distingeix de totes les altres formes elementals en l'extrema estabilitat de la seva estructura cristal·lina, mentre que el grafit té una estructura de capes. Com és d’esperar, la divisió entre capes de grafit és molt més fàcil d’efectuar que la ruptura dins d’una capa. Les estructures cristal·lines de l'estany beta (β) blanc i el plom elemental són estructures clarament metàl·liques. En un metall, els electrons de valència es poden moure lliurement d’un àtom a un àtom i donen al metall la seva conductivitat elèctrica. Configuracions electròniques Les configuracions electròniques d'estat fonamental dels àtoms d'aquests elements del grup de carboni mostren que cadascun té quatre electrons a les seves capes més externes. Si n representa la capa més externa (n és dos per al carboni, tres per al silici, etc.), aquests quatre electrons es representen mitjançant els símbols ns2np2. Aquesta configuració suggereix la importància de referir-se a la configuració relativament estable de l'àtom de gas noble que precedeix cada element per determinar les propietats de l'element, en particular les seves propietats químiques. La pèrdua de quatre electrons per un àtom de carboni o un àtom de silici per donar ions amb una càrrega positiva de quatre (o +4, escrits C4+ o Si4+) amb les configuracions electròniques dels anteriors àtoms de gas noble està exclosa per la ionització considerable energies. No existeixen ions de càrrega +4, ni hi ha evidència que es puguin formar ions de carboni o silici de càrrega +2 per la pèrdua de només dos electrons no aparellats (np més externs). La pèrdua d'electrons per àtoms dels elements més pesats de la família és més fàcil, però no pot conduir a ions amb configuracions d'àtoms de gas nobles a causa de la presència de disposicions subjacents (és a dir, d10) d'electrons dins de la capa més externa. De nou és improbable que els ions +4 de germani, estany i plom (en els símbols Ge4+, Sn4+ i Pb4+) existeixin en compostos coneguts, però és cert que la inertesa del parell d’electrons ns2 (que són, en termes d’estats d’energia, més propers al nucli que al parell np2) augmenta substancialment amb l’augment del nombre atòmic de la família i permet així eliminar els electrons np2 per separat, formant almenys els ions Sn2+ i Pb2+. Els estats d’oxidació de +2 i +4 es poden assignar en compostos covalents de cadascun d’aquests elements amb elements més electronegatius (és a dir, que tenen una major afinitat pels electrons). Propietats químiques Els elements de l'esquerra del grup del carboni tenen menys de quatre electrons a la capa de valència i solen perdre’ls per convertir-se en cations. Els no-metalls (excepte el bor) es troben als grups a la dreta del grup del carboni; cadascun té més de quatre electrons a la seva capa més externa i tendeix a adquirir electrons per completar el seu octet, formant anions. Tots els àtoms del grup de carboni, que tenen quatre electrons de valència, formen enllaços covalents amb àtoms no-metàl·lics; el carboni i el silici no poden perdre ni guanyar electrons per formar ions lliures, mentre que el germani, l'estany i el plom formen cations metàl·lics però només amb dues càrregues positives. Fins i tot el plom, el més metàl·lic dels àtoms del grup de carboni, no pot perdre els quatre electrons de valència, ja que, a mesura que s’elimina cadascun, la resta es manté amb més força per l’augment de la càrrega positiva. Entre els compostos dels elements del grup del carboni es poden trobar exemples d’enllaços sigma i pi, així com d’enllaç iònic. Encadenament El carboni és únic entre els elements en quan a la capacitat gairebé infinita dels seus àtoms per unir-se entre si en llargues cadenes, un procés anomenat encadenament. Aquesta característica reflecteix la força de l'enllaç entre àtoms de carboni adjacents a la molècula, tant en relació amb enllaços similars que impliquen altres elements de la família del carboni com en relació amb enllaços entre àtoms de carboni i àtoms de molts altres elements. Només els enllaços simples carboni-hidrogen, carboni-fluor i carboni-oxigen (C–H 98 kcal/mol, C–F 116 kcal/mol i C–O 79 kcal/mol) són més forts que l'enllaç simple carboni-carboni (C–C 81 kcal/mol), i cadascun d’ells és més feble que els enllaços múltiples carboni-carboni (C=C 145 kcal/mol o C≡C 198 kcal/mol). Experimentalment, sembla que no hi ha cap límit pràctic superior a l'encadenament amb carboni. Aquest fenomen en tres dimensions produeix el diamant i en dues dimensions les capes en grafit. L'encadenament, mitjançant enllaços simples o múltiples o ambdós, combinada amb diversos altres factors permet que el carboni formi més compostos que qualsevol altre element. Aquests factors són: (1) l'estabilitat de determinats enllaços de carboni, en particular de l'enllaç C–H; (2) l'existència d'àtoms de carboni tant en tres tipus d'hibridacions sp, sp2 i sp3; (3) la capacitat del carboni per formar tant cadenes com compostos cíclics (en els quals la cadena d’àtoms s’uneix de punta a punta per formar un anell) basada en àtoms de carboni sols o en àtoms de carboni en combinació amb els d’altres metalls (per exemple, oxigen, sofre, nitrogen) i mitjançant enllaç simple o múltiple; i (4) la capacitat de molts compostos de carboni d’existir en formes isomèriques (molècules amb un nombre idèntic dels mateixos àtoms units en diferents disposicions i que presenten propietats força diferents). Tots els compostos de carboni, excepte molt pocs, s’anomenen compostos orgànics, malgrat siguin sintètics. D'altra banda, l'enllaç simple silici-silici (Si–Si 42 kcal/mol) és més feble que altres enllaços simples que impliquen un àtom d'altres elements amb l'àtom de silici (Si–H 70 kcal/mol, Si–O 88 kcal/mol, Si–F 129 kcal/mol. El mateix passa, sens dubte, amb els enllaços individuals germani-germani i estany-estany (Ge–Ge 40 kcal/mol, Sn–Sn 37 kcal/mol) en relació amb els enllaços covalents individuals entre els àtoms d'aquests elements i els àtoms d'altres elements (Ge–H 74 kcal/mol, Ge–Cl 85 kcal/mol, Sn–H 71 kcal/mol, Sn–Cl 82 kcal/mol). L'encadenament també s'exhibeix en gran manera pel silici elemental, el germani i l'estany, però està estrictament limitada en compostos d'aquests elements; el silici pot tenir fins a catorze àtoms en una cadena; el germani, nou; i l'estany, només dos o tres, principalment en hidrurs (compostos que contenen hidrogen). Els enllaços dobles i triples en cadenes es limiten al carboni i al silici. Reaccions Amb un reactiu determinat, el diamant sol ser menys reactiu que el grafit i, per tant, requereix condicions de reacció més rigoroses, com ara una temperatura més alta; els productes finals, però, són els mateixos. El silici cristal·lí és menys reactiu que el silici finament dividit i, possiblement, amorf. El germani elemental s’assembla força al silici. L'estany i el plom es comporten generalment com a metalls i, per tant, produeixen almenys alguns productes iònics en reaccions força diferents de les dels altres elements. El carboni elemental té una importància especial com a agent reductor d’alta temperatura (un reactiu que dona electrons) en el processament metal·lúrgic d’òxids metàl·lics, una reacció que allibera el metall. Per exemple, l'estany es pot obtenir a partir del mineral cassiterita mitjançant la reducció amb carboni en forma de carbó vegetal. Així, per citar només algunes de les aplicacions més importants del carboni, el carboni s’utilitza directament en la producció de fòsfor elemental, arsènic, bismut, estany, plom, zinc i cadmi i, indirectament, com a monòxid de carboni, en la producció de ferro. El silici elemental, en l'aliatge ferro-silici ferrosilici, també és un fort agent reductor i s'ha utilitzat com a tal per alliberar magnesi del seu òxid. Aplicacions Carboni El principal ús que es fa del carboni és com a component bàsic dels combustibles fòssils (carbó, gas natural i petroli). Del petroli, a més dels diferents combustibles que proporciona (benzina, gasoil, querosè...) també proporciona olis lubrificants i és matèria primera per a la síntesi industrial de plàstics i d'altres composts químics. L'acer al carboni és un aliatge de ferro i carboni que s'empra en la fabricació d'estructures metàl·liques i utensilis. L'isòtop carboni 14 s'utilitza en un sistema de datació amb què es pot determinar l'edat de roques i fòssils del Quaternari, i especialment restes orgàniques. Per les propietats de resistència i lleugeresa que presenten, els compòsits amb fibres de carboni s'usen molt en la fabricació de materials esportius. Silici El silici ultrapur s'usa en components electrònics i elèctrics, com ara cèl·lules fotoelèctriques i solars, microxips i rectificadors. El ferrosilici s'utilitza en les foneries per a millorar les propietats de l'acer. El silici metall s’utilitza per millorar les propietats de l'alumini en el procés de fosa. Una combinació del silici amb l'oxigen dona lloc a un polímer anomenat silicona, que s'utilitza per a fabricar lubricants, adhesius, recipients per a forn, aïllaments de cables elèctrics, pròtesis valvulars i implants mamaris. La combinació del silici amb el carboni a temperatura alta forma el carbur de silici (nom comercial: carborúndum)SiC, un material de duresa 9 en l'escala de Mohs (el diamant té el màxim, 10) que s'empra com a abrasiu i antilliscant; és un material resistent i bon aïllant elèctric. El diòxid de silici hidratat és un component abrasiu de les pastes dentifrícies. El gel de sílice és una forma porosa del diòxid de silici fabricada sintèticament a partir de silicat de sodi i que esdevé un agent dessecant de gran utilitat. Germani El germani metàl·lic pur, en forma de discos col·locats dins l'òptica, s'usa en equips de visió nocturna, ja que és transparent als raigs infrarojos i és útil en càmeres tèrmiques per a detectar punts calents als boscos i en instal·lacions elèctriques. Té propietats de semiconductor i, amb el silici, s'empra en circuits integrats d'alta velocitat, i substitueix l'arsenur de gal·li en dispositius de comunicació sense fils. Encara s'utilitza el germani en els díodes per a transformar el corrent altern en continu i en els transistors, tot i que està sent substituït cada cop més pel silici. També és emprat com a material fosforescent (fosforòfor) en bombetes fluorescents i en la fabricació de LED. L'òxid de germani(IV) és usat en els catalitzadors per a la polimerització en la producció del politereftalat d'etilè (PET). També, gràcies a que presenta un alt índex de refracció (n = 1,7) i una dispersió òptica baixa, permet emprar-lo en la fabricació d'òptiques de gran angle en càmeres fotogràfiques, microscopis, en fibra òptica i en làsers. El tel·lurur d'antimoni i germani GeSbTe és usat en la producció de les capes de gravació de discos Blu-ray regravables. Estany L'aliatge de coure i estany (al 12 %) s'anomena bronze i és emprada des d'antic per fabricar canons i escultures, especialment les que s'han d'ubicar a llocs públics. Amb l’aliatge 85 %–75 % d'estany i 15 %–25 % de plom es fabriquen els tubs d’orgue. L'estany augmenta la resistència dels aliatges de titani. S'utilitza com a recobriment de la làmina d'acer (estanyat) en la fabricació de llaunes, que representa el 40 % del consum mundial d'estany; aquestes llaunes es fan servir principalment com a envasos per a productes alimentaris, pintura, oli, etc. S'usa en les soldadures, ja que s'adhereix als metalls a baixes temperatures. L'estany, combinat amb plom, es fa servir en soldadures, en la industria elèctrica, en soldadures d'automòbils i en fontaneria. També s'empren aliatges d'estany i zinc per a soldar alumini; i d'estany, antimoni i argent, per a aplicacions on es necessiti una alta resistència mecànica final. L'estany s'utilitza en la fabricació de vidre mitjançant el procés de Pilkington, en què el vidre sura sobre un llit d'estany fos. S'usa junt amb l'indi en la fabricació de pantalles planes, i junt al gal·li, el coure i el seleni en la fabricació de panells solars. La forma al·lotròpica -Sn és utilitzada en el camp dels semiconductors. L'aliatge de gal·li, indi i estany (galinstan) s'usa en substitució del mercuri en termòmetres clínics. Plom Actualment l'aplicació més important del plom és la fabricació de les bateries de plom i àcid, utilitzades en la major part dels vehicles, en alimentació d'equips electrònics i com a font elèctrica d'emergència en empreses, centres de comunicacions i de càlcul. També s'empra en la fabricació de planxes i maons que serveixen de blindatge contra les radiacions ionitzants en les dependències dels hospitals on es realitzen radiografies, tomografies computades, medicina nuclear, etc. Es preveu que al voltant de l'any 2050 el plom fos s'utilitzi com a refrigerant en els reactors nuclears ràpids de quarta generació de tipus LFR (de l'anglès lead-cooled fast reactor, reactor ràpid refredat amb plom). Des d'antic el plom s'ha emprat per a unir els vidres dels vitralls (vidre emplomat). L'òxid de plom(II), afegit al vidre que s'utilitza en joieria i en la fabricació de certs vidres (decantadors i copes de vi), hi proporciona un nivell més alt de refracció i més brillantor. S'empra també en la fabricació del vidre plomat, protector enfront de radiacions ionitzants. Aliat amb l'estany i l'argent, s'utilitza en soldadures que han de tenir resistència mecànica. Referències Vegeu també Flerovi Grups d'elements químics


text: El gòtic és una llengua extinta de la branca oriental (o òstic) de les llengües germàniques. És propera al burgundi i era la llengua pròpia dels gots, tant dels ostrogots com dels visigots. Història El gòtic es parlava en certes àrees de l'actual Alemanya oriental als primers segles de la nostra era, però el seu ús es va estendre per gran part d'Europa (des de Bulgària i Crimea fins a Itàlia, Catalunya i Espanya) arran de les invasions godes dels segles IV i V. El gòtic va anar decaient a mitjans del , a causa en part de la derrota militar que van patir els gots a mans dels francs, l'eliminació dels gots a la península d'Itàlia, la conversió massiva al catolicisme romà de parla llatina i l'aïllament geogràfic. La llengua va sobreviure a Espanya no més enllà del , i l'autor franc Walafrid Strabo va escriure que encara es parlava a la zona baixa del Danubi i en regions muntanyoses aïllades a Crimea a principis del (vegeu gòtic de Crimea). En manuscrits posteriors al , han aparegut expressions semblants al gòtic que poden no pertànyer ja a aquesta llengua per les diferències tremendes en qüestió de morfologia i fonètica. Cap al , es considera extinta amb una particular excepció: fins al , va resistir una petita població de parla gòtica a Crimea. El descobriment d'aquesta comunitat va succeir al . Hi ha una carta de l'ambaixador flamenc en l'Imperi otomà, Oghier Ghislain de Busbecq, explicant que s'havia reunit amb dos representants d'un poble que semblaven parlar una llengua germànica i tenien costums de tipus germànic. Ell mateix va registrar un petit lèxic de paraules i frases, 18 números i les tres primeres estrofes d'una cançó. Avui en dia, es pensa que aquesta llengua supervivent prové del dialecte ostrogot. Tot i això, el gòtic antic ens ha arribat enregistrat gràcies a l'obra del bisbe Úlfila, missioner a la zona del Danubi a mitjans del s. IV. El bisbe Ufilas va traduir la Bíblia al gòtic i, per fer-ho, va inventar un alfabet, l'alfabet gòtic, format per 27 lletres (25 preses de l'alfabet grec i 2 del rúnic). Amb aquest alfabet, s'escrivia de dreta a esquerra i amb escriptura contínua (sense separació entre paraules). Aquesta Bíblia no ha arribat sencera sinó de manera fragmentària fins als nostres dies. La majoria de fragments van ser descoberts al s. VI al nord d'Itàlia. Deixant a part unes quantes inscripcions en alfabet rúnic, aquests registres gòtics són els més antics que han arribat fins avui d'una llengua germànica. Entre el gòtic antic i el gòtic de Crimea s'ha pogut reconstruir amb alta fiabilitat aquesta llengua. Morfologia El gòtic preserva molts trets arcaics indoeuropeus que no sempre estan presents en llengües germanes modernes; en particular, té una declinació molt rica i complexa. Té els casos nominatiu, acusatiu, genitiu i datiu, així com certs vestigis del cas vocatiu, que era de vegades idèntic al nominatiu i en d'altres a l'acusatiu. Té tres gèneres gramaticals; masculí, femení i neutre, que encara en moltes llengües germàniques es mantenen, com ara l'alemany, l'islandès i relativament en el neerlandès, danès, noruec i suec. Una de les característiques que criden més l'atenció de les llengües germàniques és la divisió dels noms entre aquells amb declinació feble i aquells amb declinació forta. Aquesta separació és particularment important en el gòtic. Mentre un nom només pot pertànyer a una classe de declinació, depenent de la seva arrel, alguns adjectius poden ser declinats amb les dues formes, depenent del seu significat. Un adjectiu emprat amb un significat particular i acompanyat per un article díctic, com els pronoms demostratius sa, þata, o so, que actuen com a articles definits, prenen una declinació feble, mentre que adjectius usats amb articles indefinits prenen una declinació forta. Aquest procés s'observa en l'alemany i el suec, en què els adjectius són declinats no solament segons el gènere i el nombre, sinó també segons la seva forma determinada / indeterminada: Filiació: llengua indoeuropea, germànica, germànica oriental. Gramàtica Fa distinció entre vocal breu i llarga. Té dos gèneres (masculí i femení) i dos nombres (singular i plural). Presenta quatre casos declinatius (nominatiu, acusatiu, genitiu i datiu), que afecten també els adjectius. El verb es conjuga en indicatiu i subjuntiu, en dos temps (present i pretèrit) i en tres nombres (singular, plural i dual). Lèxic Ou ada Pedra ael Poma apel Mal atochta Barba bars No ni Tot allata 1 ains 2 twai 3 theija 4 fidwor 5 fimf 6 saihs 7 sibun 8 ahtau 9 niun 10 taihun Dialectes Ostrogot Visigot Got de Crimea Referències Bibliografia W. H. Bennett, An Introduction to the Gothic Language, New York, 1980 W. Braune - E. Ebbinghaus, Gotische Grammatik, 1966, Tübingen Fausto Cercignani, The Reduplicating Syllable and Internal Open Juncture in Gothic, a Zeitschrift für vergleichende Sprachforschung, 93/1, 1979, pp. 126-132 Fausto Cercignani, The Development of the Gothic Short/Lax Subsystem, a Zeitschrift für vergleichende Sprachforschung, 93/2, 1979, pp. 272-278 Fausto Cercignani, Alleged Gothic Umlauts, a Indogermanische Forschungen, 85, 1980, pp. 207-213 Fausto Cercignani, The Enfants Terribles of Gothic Breaking: hiri, aiþþau, etc., a The Journal of Indo-European Studies, 12/3-4, 1984, pp. 315-344 Fausto Cercignani, The Development of the Gothic Vocalic System, a Germanic Dialects: Linguistic and Philological Investigations, a cura de Bela Brogyanyi i Thomas Krömmelbein, Amsterdam/Philadelphia, Benjamins, 1986, pp. 121-151. W. Krause, Handbuch des Gotischen, 1968, München. F. Mossé, Manuel de la langue gotique, Aubier Éditions Montaigne, 1942 Walter William Skeat, A Moeso-Gothic glossary, London, 1868 Irmengard Rauch, Gothic Language: Grammar, Genetic Provenance and Typology. Readings, Peter Lang Publishing Inc., 2011 Wilhelm Streitberg, Die gotische Bibel , 1965, Heidelberg Joseph Wright, Grammar of the Gothic language, Oxford, 1981 Enllaços externs Llengües germàniques extintes


text: El grup 13 de la taula periòdica, o grup del bor, està format pels sis elements químics que tenen configuració electrònica ns2 np1, que són: bor (B), alumini (Al), gal·li (Ga), indi (In), tal·li (Tl) i nihoni (Nh), situats en els períodes de la taula periòdica del 2 al 7, respectivament. El bor es classifica habitualment com a metal·loide mentre que la resta, amb el possible dubte del nihoni, es consideren metalls de post-transició. El bor es molt escàs, només representa el 0,001 % de la composició de l'escorça terrestre. L'alumini, en canvi, és molt abundant a la Terra, essent, amb el 8,13 %, el tercer element més abundant de l'escorça terrestre, i el primer entre els metalls. El gal·li es troba a l'escorça terrestre amb una proporció del 0,001 69 % però no es estat lliure, i en forma de mineral només es troba la gal·lita, molt rar i econòmicament insignificant. L'escorça terrestre contindria un 0,000 005 % del seu pes d'indi, mentre que el tal·li en representaria un 0,000 1 %. No es coneix cap ocurrència natural del nihoni, només se'l coneix com a element sintètic. Aquests elements solen actuar amb estat d'oxidació +3, tot i que també els podem trobar amb altres estats d'oxidació menys freqüents. Història L’ús d’un compost de bor conegut com a bòrax (tetraborat de sodi, Na2B4O7.10H2O) es pot remuntar als antics egipcis, que l’utilitzaven com a flux metal·lúrgic (una substància que ajuda a unir la calor o soldar metalls), en medicina, i en la momificació. Durant el , Marco Polo donà a conèixer el bòrax a Europa, però no fou fins a mitjans del , quan es descobriren grans dipòsits de borats al desert de Mojave, Califòrnia, que el bòrax esdevingué relativament comú. El 1808, Humphry Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac i Louis Jacques Thénard obtingueren bor amb una puresa del 50 % aproximadament, encara que cap d'ells reconegué la substància com un nou element, cosa que faria el suec Jöns Jacob Berzelius en 1824. El bor pur fou produït per primera vegada pel químic nord-americà W. Weintraub, el 1909. Els antics egipcis, grecs i romans utilitzaven un compost d'alumini conegut com alum (el compost sulfat d'alumini i potassi) per tenyir com a mordent, és a dir, una substància que fixa les molècules de colorant a la tela. El lapislàtzuli, un rar mineral blau fosc (el compost de silicat de sodi i alumini que conté sofre), ha estat àmpliament utilitzat com a pedra semipreciosa al llarg de la història. L'alumini s'aïllà per primera vegada a principis del , però no fou fins que es desenvolupà el procés electrolític modern basat en l'ús de mineral de bauxita que la producció comercial d'alumini fou econòmicament factible. Generalment es reconeix a Friedrich Wöhler l'aïllament de l'alumini el 1827. Així i tot, el metall va ser obtingut, impur, dos anys abans pel físic i químic danès Hans Christian Ørsted. El 1807, Humphry Davy va detectar un metall a la base de l'alum i va proposar el nom alumini per a aquell metall encara no descobert. Altres tres elements del grup de bor (gal·li, indi i tal·li) es detectaren per primera vegada de manera espectroscòpica (és a dir, mitjançant l’anàlisi de la llum emesa per les substàncies que contenen l'element o que la travessa), a finals del segle XIX. El químic rus, Dmitri Ivànovitx Mendeléiv, predigué l'existència i les propietats del gal·li sobre la base de la taula periòdica dels elements que havia desenvolupat; el descobriment definitiu del gal·li i la precisió de la seva descripció de les propietats de l'element llavors desconegut convenceren els científics de la solidesa teòrica de la taula. El gal·li és un dels dos metalls (l’altre és el cesi) els punts de fusió dels quals són prou baixos perquè es converteixin en líquids quan es mantenen a la mà. El gal·li fou descobert per mitjà d'espectroscòpia atòmica pel químic francès Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1838-1912) el 1875 pel seu característic espectre (dues línies ultraviolades) a l'examinar una blenda de zinc procedent de la mina Pierrefitte, ubicada a la vall d'Argilèrs al departament dels Alts Pirineus. L'indi fou identificat pels químics alemanys Ferdinand Reich (1799-1882) i Hieronymus Theodor Richter (1824-1898), el 1863, quan estaven buscant tal·li, que s'havia descobert feia poc, en unes mostres del mineral esfalerita (sulfur de zinc) per mitjà d'un espectrògraf. Detectaren en l'espectre atòmic d'aquestes mostres una nova línia a una longitud d'ona de 451 nm de color indi –color entre el cel i el violat, conegut també com a anyil– que no es corresponia a cap dels elements coneguts, per la qual cosa havia de correspondre a un nou element que anomenaren indi. Fou aïllat per primera vegada pel mateix Ritcher el 1867. El tal·li (en grec θαλλός, thal·lós, que vol dir 'branca verda') va ser descobert per Sir William Crookes el 1861 a Anglaterra, mentre feia determinacions espectroscòpiques pel tel·luri sobre residus d'una planta d'àcid sulfúric. El nom ve de la llum verda del seu espectre d'emissió. El 1862 Crookes i Claude Auguste Lamy aïllaren el metall. Els investigadors del Centre RIKEN Nishina —Center for Accelerator-based Science, (RNC)— aconseguiren generar una cadena de sis desintegracions alfa consecutives, produïdes en els experiments realitzats a la fàbrica de radioisòtops RIKEN —Radioisotope Beam Factory (RIBF)—, identificat de manera concloent el nihoni a través de les desintegracions a núclids fills ben coneguts. El resultat fou publicat en la revista Journal of Physical Society del Japó. Propietats químiques Tots els elements del grup del bor tenen tres electrons a la seva capa de valència (configuració ns2 np1), i per a cada element es produeix un fort salt en la quantitat d'energia necessària per eliminar un quart electró, que reflecteix el fet que aquest electró ha de ser eliminat d’una capa interior, la n-1. En conseqüència, els elements del grup tenen uns nombres d’oxidació màxims de tres, corresponents a la pèrdua dels tres primers electrons, i formen ions amb tres càrregues positives. La forma aparentment erràtica en què les energies d’ionització varien entre els elements del grup es deu a la presència dels orbitals interiors plens al gal·li, a l’indi i al tal·li, i a l’orbital f del tal·li, que no protegeix els electrons més externs del tirada de la càrrega nuclear amb la mateixa eficàcia que els electrons s i p interns. Als grups dels alcalins i alcalinoterris (grups 1 i 2), a diferència del grup del bor, els electrons de la capa externa (sempre anomenada n) estan protegits en tots els casos per un conjunt intern constant d’electrons, en el (n-1)s2 (n-1)p6, i les energies d’ionització d’aquests elements del grup 1 i del 2 disminueixen regularment en el grup. Les energies d’ionització del gal·li, l’indi i el tal·li són, per tant, superiors a les esperades dels seus homòlegs del grup 2 perquè els seus electrons externs, mal protegits pels electrons d i f interns, estan més fortament units al nucli. Aquest efecte de protecció també fa que els àtoms de gal·li, indi i tal·li siguin més petits que els àtoms dels seus veïns del grup 1 i 2, fent que els electrons externs s’acostin cap al nucli. La gran quantitat d'energia necessària per eliminar completament tres electrons d'un àtom de bor fa impossible la formació de sals que contenen el catió B^3+; fins i tot l'aigua d'hidratació associada a aquests ions estaria massa deformada per ser estable. Es necessita molta menys energia per promoure electrons dels orbitals 2s a orbitals 2p en àtoms de bor, amb el resultat que els compostos del bor sempre són covalents. Els orbitals del bor s’hibriden amb la configuració sp2 o sp3. L'estat M^3+ del gal·li, l’indi i el tal·li és energèticament menys favorable que Al^3+ perquè les energies d’ionització elevades d’aquests tres elements no sempre poden estar equilibrades per les energies cristallines dels possibles productes de reacció. Per exemple, dels compostos simples i anhidres del tal·li en estat d’oxidació +3, només el trifluorur de tal·li, TlF3, és un compost iònic. Per tant, per al conjunt del grup, l'estat iònic M^3+ és l'excepció més que la regla. Més comunament, els elements del grup formen enllaços covalents i aconsegueixen un estat d’oxidació +3 mitjançant la promoció d’un electró de l’orbital ns a l'orbital np, el desplaçament permet la formació d’orbitals híbrids sp2. Cada cop més cap avall del grup hi ha una tendència a la formació de cations M+, i en el tal·li l'estat d’oxidació +1 és el més estable. La basicitat (una propietat dels metalls) dels elements també augmenta en baixar pel grup, tal com mostren els òxids que formen: el triòxid de dibor B2O3 és àcid; els tres òxids següents, d’alumini, gal i indi (Al2O3, Ga2O3 i In2O3) són amfòters; i l’òxid de tal·li(III) Tl2O3 és totalment bàsic. Tot i que els cations M^3+ simples són poc freqüents en els compostos anhidres dels elements del grup bor, els ions hidratats (combinats amb aigua) d’alumini, gal, indi i tal·li són ben coneguts en la solució aquosa. Els estudis de ressonància magnètica nuclear revelen que sis molècules d’aigua estan fortament subjectes per aquests ions positius en solució, i les seves sals sovint es poden cristal·litzar a partir d’una solució combinada amb sis molècules d’aigua. L'elevada càrrega del catió central d’aquests hidrats indueix la ionització de protons, o nuclis d’hidrogen, sobre les molècules d’aigua coordinades i, per tant, condueix a la formació de sals bàsiques. Aquesta reacció d'hidròlisi es representa en les següents equacions d'equilibri químic: M(H2O)_{n}^3+ <=> (HO)M(H2O)_{n-1}^2+ + H_{(aq)}+ <=> (HO)2M(H2O)_{n-2}^+ + 2 H_{(aq)}+ <=> M(OH)3 + + 3H_{(aq)}+ en què, M representa un ió d’un dels elements del grup bor, n és el nombre de molècules d’aigua que s’hi uneixen, (HO)M representa un grup hidròxid unit a l’ió metàl·lic i H_{(aq)}+ és un ió hidrogen hidratat. Quan s’afegeix àcid a aquestes solucions aquoses, deprimeix els processos hidrolítics invertint les reaccions anteriors. No obstant això, a concentracions elevades d’àcids es formen anions complexos (ions negatius), especialment amb els halogenurs d’hidrogen aquosos. La següent equació il·lustra això:Ga_{(aq)}^3+ + 4HX -> GaX4- + 4H+ X és clor, brom o iode. Els ions complexos intermedis, MX^2+ i MX2+, es poden detectar en diversos casos. La conductivitat elèctrica del clorur d’alumini sòlid AlCl3, format per cations Al^3+ i anions Cl-, augmenta ràpidament a mesura que la temperatura s’eleva cap al punt de fusió, en què la conductivitat cau sobtadament a zero. Aquest fenomen es produeix perquè els cations alumini(3+) i els anions clorur formen una xarxa iònica que condueix parcialment l'electricitat, però en fondre's, el compost canvia a covalent, que no conductor. L'explicació és que la distribució de l'energia en estat líquid és insuficient per compensar l'energia d’ionització necessària per separar els ions Al^3+ i Cl-, i aquests adquireixen enllaços covalents. El líquid consta de molècules dobles o dimèriques amb la fórmula Al2Cl6. El delicat equilibri energètic entre l'enllaç iònic i l'enllaç covalent de l’alumini en estat d’oxidació +3 també fa que el fluorur d’alumini sòlid AlF3, és iònic com el clorur, però el bromur d’alumini AlBr3 forma cristalls moleculars que contenen dímers, amb la fórmula Al2Br6. En contrast amb els dímers, els trihalurs simples o monomèrics dels elements del grup del bor tenen estructures planes trigonals. Els trihalurs del bor tenen aquesta configuració en totes les fases, mentre que els trihalurs d’alumini, gal·li, indi i tal·li es converteixen en monomèrics només en escalfar-se en fase gasosa. En les molècules MX3, l'àtom central M ha afegit tres electrons al seu propi, formant només sis electrons a la capa externa, tot i que es necessiten vuit per aconseguir la configuració de gas inert desitjada. Per tant, aquests halurs accepten fàcilment dos electrons més de moltes molècules donants, com ara èters, alcohols, amines i fosfines, que porten parells d’electrons no compartits. Un cas típic, la reacció del tribromur de gal·li amb la trimetilamina, es representa en la següent equació: GaBr3 + N(CH3)3 -> GaBr3N(CH3)3 L’àtom central de gal·li està coordinat o unit a tres àtoms de brom i a l'àtom de nitrogen de la trimetilamina. El donador d'electrons també pot ser un ió halogen, en aquest cas resulta l'anió complex tetraèdric: GaBr3 + Br- -> GaBr4- Les energies d'ionització suggereixen que la formació de sals dels ions M^2+ podria ser factible. Malgrat es poden produir halogenurs de gal·li amb la fórmula GaX2 i es donen casos similars amb els altres metalls d’aquest grup, aquests compostos generalment es troben en un estat d’oxidació mixt; és a dir, contenen àtoms metàl·lics en estats d’oxidació +1 i +3. L'aproximació més propera als derivats de M^2+ es produeix en el sulfur de gal·li(II) GaS, el selenur de gal·li(II) GaSe i el tel·lurur de gal·li(II) GaTe, que es produeixen escalfant gal·li amb quantitats estequiomètriques de sofre, seleni i tel·luri, respectivament. Els estudis sobre l'estructura d’aquests compostos mitjançant mètodes de raigs X mostren que contenen enllaços Ga–Ga i cadascun s'uneix a tres àtoms de sofre; l'acoblament dels àtoms de gal·li de tal manera emparella els electrons disponibles per als enllaços i, per tant, explica el diamagnetisme dels compostos (el diamagnetisme és una propietat associada a electrons aparellats). Aplicacions Bor El principal ús del bor, concretament en forma de borosilicat d'alumini i sodi, és la fabricació de vidre de borosilicat, d'alta resistència, ja que hi aporta un baix coeficient d'expansió tèrmica i, per tant resistent a altes temperatures. S'empren massivament als laboratoris. Els borats s’utilitzen en la fabricació de ceràmiques, fibra de vidre i esmalts. El perborat de sodi NaBO3 s'utilitza com a font d'oxigen actiu, amb efectes blanquejants, en detergents i altres productes de neteja. També es troba en la pasta dentifrícia com a blanquejador de les dents. A més, s'usa en la producció de focs d'artifici de color verd. El bor és un important dopant dels semiconductors de silici i de germani. El carbur de bor B4C s'utilitza en les barres reguladores de les centrals nuclears amb reactors d'aigua bullent. El bor es fa servir com a absorbent de neutrons en les piscines d'aigua borada que s'usen per a refredar els elements combustibles gastats. El carbur de bor, material amb una duresa de 9,3 sobre 10 a l'escala de Mohs, s'utilitza en la fabricació de blindatges de tancs i armilles antibales. L'energia que desprèn la ràpida combustió del bor amorf s'utilitza com a propulsor dels coixins de seguretat dels vehicles (airbags). Alumini La lleugeresa de l'alumini i la seva gran resistència mecànica fan que sigui un metall òptim per a la construcció d'edificis i la fabricació de vehicles (avions, automòbils, helicòpters, trens, bicicletes). L'alumini és utilitzat en aliatges com el simagal (silici, magnesi i alumini), al qual confereix una elevada resistència mecànica, o el duralumini (alumini, coure, manganès i ferro), del qual incrementa les propietats mecàniques. També és molt bon conductor elèctric (conductivitat elèctrica σ = 36,9 × 106 S/m), només superat per l'or, el coure i l'argent, s'usa en la fabricació de cables elèctrics i components electrònics. La indústria elèctrica ha substituït el coure per l'alumini progressivament en alta, mitjana i baixa tensió, perquè és més econòmic per a transportar electricitat, encara que el cable hagi de tenir més secció. En la indústria alimentària, l'alumini és emprat en la fabricació de llaunes de begudes i tetrabricks perquè és un material higiènic i no afecta el gust dels productes. També en forma laminada constitueix el paper d'alumini. En cosmètica s'utilitzen compostos d'alumini com a desodorants, perquè frenen la suor i impedeixen que creixin bacteris que provoquen mala olor. Gal·li El selenur de gal·li, indi i coure (CIGS) és un semiconductor que s'utilitza en la fabricació de la capa fina conductora de les cèl·lules solars primes; és una alternativa eficaç al silici cristal·lí. L'aliatge de gal·li amb alumini proporciona una font d'hidrogen mitjançant una reacció amb l'aigua. Aquest mètode es pot utilitzar per a fer funcionar motors i piles de combustible amb hidrogen. L'arsenur de gal·li GaAs i el nitrur de gal·li GaN s'utilitzen com a semiconductors en la fabricació de díodes emissors de llum o LED de llum blava, en els flaixos de les càmeres fotogràfiques, els llums de les bicicletes i en la il·luminació interior de vehicles de transport públic (autobusos, trens i avions). L'arsenur de gal·li s'usa també en la fabricació de circuits integrats. L'aliatge de gal·li, indi i estany (galinstan) s'usa en substitució del mercuri en termòmetres clínics. El nitrat de gal·li Ga(NO3)3 és usat com a medicament intravenós per a tractar la hipercalcèmia, malaltia associada al càncer d'ossos. Els radioisòtop gal·li 68 es fa servir per a valorar processos inflamatoris en general, però sobretot en els pulmons i els ossos. Indi L'òxid d'indi i estany (ITO) s'utilitza com a recobriment dels elèctrodes no visibles en les pantalles de cristall líquid (LCD), de plasma i en les pantalles tàctils, ja que és un conductor elèctric òpticament transparent. El germani dopat amb indi es fa servir per a fabricar transistors i components elèctrics com rectificadors i fotoconductors. Els compostos d'indi són usats en la fabricació de LED i de díodes de làser (LD). L'indi s'utilitza en les barres de control de les centrals nuclears per a absorbir neutrons. El selenur de gal·li, indi i coure (CIGS) és un semiconductor utilitzat en la fabricació de la capa fina conductora de les cèl·lules solars primes i flexibles. L'indi s'utilitza en la fabricació de miralls de la mateixa qualitat que els fabricats amb argent, però amb una resistència més alta a la corrosió. L'aliatge format per indi (24 %) i gal·li (76 %) s'utilitza en algunes amalgames dentals. Els raigs gamma emesos per l'indi 111 s'utilitzen en la detecció i valoració de tumors neuroendocrins en combinació amb tomografia per emissió de positrons (PET), amb fluor 18. Tal·li S’usa el tal·li com a dopant dels cristalls de iodur de sodi en detectors de radioactivitat (escintil·lòmetres). També en la fabricació de fotocèl·lules i detectors d’infrarojos. El tal·li s’usa en la fabricació de senyals lluminoses de socors a les quals dona un color verd intens a l'encendre’s. Al vidre, li incrementa la seva densitat i l'índex de refracció. S’havien utilitzat les sals de tal·li com un dels millors raticides coneguts. Actualment està prohibit el seu ús donat la potència verinosa de l'element. També s’utilitzava l’isòtop tal·li 201 (emissor de radiació gamma) per comprovar el bon funcionament del miocardi, durant els anys 1970-1980, amb gammagrafia (SPECT), però va quedar substituït pel tecneci 99m molt més eficient i no verinós. El tal·li és un verí molt potent i cancerigen, fins i tot a través de la pell. El millor antídot que té és el blau de Prússia (ferrocianur fèrric) que l’absorbeix. Referències Vegeu també Bòrax Borat Grups d'elements químics


text: La garriga o garrigar és un agrupament vegetal, on predomina el garric, en geobotànica, inclòs dins l'aliança fitosociològica Rhamno-Quercion cocciferae. Per extensió, s'anomena garriga a les formacions arbustives baixes, on una persona dreta hi sobresurt, tant si el garric hi és present com si no. De fet, a les illes Balears el terme garriga és prou estès tot i que el garric hi és molt escàs. La garriga pròpiament dita (o sigui, la garriga dominada pel garric) es troba als dominis climàcics de l'alzinar amb marfull i de la màquia litoral sobre terrenys calcaris i es veu molt afavorida per incendis repetits que impedeixen la seva evolució cap al bosc o la màquia. Ambdues característiques lliguen força amb les preferències del garric, que és una planta calcícola i que rebrota vigorosament després del foc. El terme garriga apareix en força topònims, com ara la comarca de les Garrigues i la població de la Garriga (Vallès Oriental). Referències Vegeu també Erm Bosc Enllaços externs Geobotànica


text: El garric (Quercus coccifera) és una planta semblant a l'alzina però de port arbustiu. El seu fruit és una gla. Històricament, el garric s'ha utilitzat com aliment per al kermes, per extraure un tint de color roig anomenat carmesí. Noms En català, aquesta planta se la coneix amb molts noms populars: Coscoll i els seus derivats, comuns a les Illes Balears, País Valencià, Penedès, Ribera d'Ebre, Baix Ebre i Montsià, entre altres llocs: coscoll roig, coscoll roger, coscoll ver, coscó o cuscó, coscona, coscolla. Garriga i els seus derivats: garriguella, garroll, garrolla, garric roig. Grana i els seus derivats: grana d'escarlata, graneta, grana vermelló. Alzina ravell. Blaca (a Talteüll, nord del Rosselló; terme molt més vivaç en occità.) etc. Descripció El garric, de la família de les fagàcies, és un arbust o petit arbret molt ramificat que sol arribar fins als 2 metres d'alçada. Cobert de fulles perennes de color verd intens, dures i amb els marges punxants, arriba a crear formacions molt denses i comunitats permanents. El seu fruit és una aglà de peduncle curt i cúpula eriçada. Floreix d'abril a maig i fructifica durant l'agost de l'any següent. És una espècie que viu en zones seques i assolellades; accepta precipitacions anuals entre els 400 i els 800 mm, preferiblement. Hàbitat Prolifera sobre terrenys calcaris, pedregosos i sòls pobres. A la serralada litoral o prelitoral catalana, hi localitzem els millors exemplars del territori, sobretot vers el sud del massís del Garraf. Referències Vegeu també Garriga. Arbusts Quercus