Главная Энциклопедия Реакции Блоги Вопросы Ещё
Авторизация:

Редактировать статью Инертные газы

• написать лс
• профиль
5.0
Оценка статьи
Всего голосов: 1
Репутация автора
• повысить репутацию
• история репутации
Инертные газы (благородные газы) – элементы, образующие 18 группу ПС (в короткопериодном варианте – главную подгруппу 8 группы): гелий He (атомный номер 2), неон Ne (Z = 10), аргон Ar (Z = 18) криптон Kr (Z = 36), ксенон Xe (Z = 54) и радон Rn (Z = 86). Инертные газы постоянно присутствуют в воздухе (в 1 м3 воздуха их содержится около 9,4 литров, главным образом Ar). Состав же воздуха ученые анализировали уже со второй половины 18 века. Однако обнаружить инертные газы долгое время не удавалось. Из-за своей химической пассивности они никак не проявляли себя в обычных реакциях и ускользали из поля зрения исследователей. Только после открытия спектрального анализа  были открыты сначала гелий и аргон, а затем и другие инертные газы. В начале 20 века человечество с удивлением узнало, что воздух, такой привычный и, казалось, изученный, содержит 6 неизвестных ранее элементов.
Инертные газы находятся в растворенном виде в воде, содержатся в некоторых горных породах. Гелий иногда входит в состав подземных газов. Такие газы являются его единственным промышленным источником. Неон, аргон, криптон и ксенон добывают из воздуха в процессе его разделения на азот и кислород.

Источником Rn служат препараты урана, радия и других радиоактивных элементов. Хотя и все инертные газы, кроме радона, стабильны, их происхождение во многом связано с радиоактивностью. Так, ядра гелия, иначе называемые ɑ-частицами, постоянно образуются в результате радиоактивного распада урана или тория. Аргон-40, преобладающий в природной смеси изотопов аргона, возникает при радиоактивном распаде изотопа калия-40. Наконец, происхождение большей части земных запасов Xe обусловлено, вероятно, самопроизвольным делением ядер урана.

Все инертные газы не имеют ни цвета, ни запаха. Внешние электронные оболочки их атомов содержат максимально возможное для соответствующих внешних оболочек число электронов: 2 у гелия и по 8 у остальных. Такие оболочки обладают высокой устойчивостью. С этим связана, во-первых, химическая пассивность инертных газов по отношению к другим элементам. А во-вторых, неспособность их атомов вступать в связь друг с другом, вследствие чего молекулы их одноатомны. Инертные газы, особенно легкие, трудно перевести в жидкое состояние. Попробуем разобраться. Почему это так. Молекулы других газов либо представляют собой постоянные диполи, как, например, HCl, либо легко становятся диполями (Cl2). У постоянных диполей «центры тяжестей» положительного и отрицательного зарядов постоянно не совпадают между собой. Образование же диполя в молекулах типа Cl2 связано со смещением в них «центров тяжести» зарядов друг относительно друга под воздействием внешних сил, в частности под действием электрических полей соседних молекул. Таким образом, и в молекулах HCl, и в молекулах Cl2 между разноименным полюсами диполей существуют силы электростатического притяжения. При определенных пониженных температурах этих сил оказывается достаточно, чтобы удержать молекулы друг возле друга. У атомов инертных газов расположение электронов вокруг ядер строго сферическое. Поэтому соседние атомы не могут вызвать смещение «центров тяжести» электрических зарядов в их атомах и привести к образованию «наведенного» диполя, как в молекулах хлора. Таким образом, ни постоянных, ни наведенных диполей в атомах инертных газов нет. А раз так, то и силы притяжения между ними при нормальных условиях практически отсутствуют. Однако ввиду постоянных колебаний атомов, «центры» зарядов могут на мгновение сместиться в разные стороны атома. Возникающие при образовании этого мгновенного диполя силы электростатического притяжения очень малы, однако при очень низких температурах их хватает для того, чтобы сконденсировать эти газы.

Долгое время попытки получить обычные химические соединения инертных газов, оканчивались неудачами. Положить конец представлениям об абсолютной химической недеятельности инертных газов удалось канадскому ученому Н. Бартлетту, который в 1962 году сообщил о синтезе соединения ксенона с гексафторидом платины PtF6. Полученное соединение ксенона имело состав Xe[PtF6]. В последующие годы было синтезировано большое количество и других соединений радона, ксенона и криптона.

Давайте рассмотрим поподробнее химические свойства инертных газов.
 
 

Ксенон

Из-за своей малой распространенности ксенон гораздо дороже более легких благородных газов. Для получения 1 м3 ксенона необходимо переработать 10 млн м3 воздуха. Таким образом, ксенон является редчайшим газом земной атмосферы.

При взаимодействии ксенона со льдом под давлением получен его гексагидрат Xe∙6H2O. Под давлением при кристаллизации фенола выделено другое клатратное соединения с фенолом Xe∙6C6H5OH. Получены и охарактеризованы триокисд ксенона XeO3 в виде бесцветных кристаллов и тетраокстд XeO4 в виде газа как чрезвычайно взрывчатые вещества. При 0°C происходит диспропорционирование:

2XeO3 = XeO4 + Xe + O2

При взаимодействии с водой тетраоксида ксенона, где ксенон в степени окисления +8, образуется сильная перксеноновая кислота H4XeO6, которую не смогли выделить в индивидуальном состоянии, но получили соли – перксенаты щелочных металлов. Только соли калия, рубидия и цезия оказались растворимы в воде.

Газообразный ксенон вступает в реакцию с гексафторидом платины PtF6 с образованием гексафторплатината ксенона Xe[PtF6]. При нагревании в вакууме он взгоняется без разложения, а в воде гидролизуется с выделением ксенона:

2Xe[PtF6] + 6H2O = 2Xe + O2 + 2PtO2 + 12HF

В дальнейшем выяснилось, что ксенон образует с гексафторидом платины 2 соединения: Xe[PtF6] и Xe[PtF6]2. При нагревании ксенона с фтором образуется XeF4, который фторирует фтор и платину:

XeF4 + 2Hg = Xe + 2HgF2
XeF4 + 2Pt = Xe + 2PtF4

В результате гидролиза XeF4 образуется неустойчивый XeO3, разлагающийся на воздухе со взрывом.

Получены также XeF2 и XeFб, последний из которых распадается со взрывом. Он чрезвычайно активен, легко реагирует с фторидами щелочных металлов:

XeF6 + RbF = Rb[XeF7]

Полученная соль рубидия разлагается при 50°C до XeF6 и RbXeF8
С озоном в щелочной среде XeO3 образует натриевую соль Na4XeO6 (перксенонат натрия). Перксенонат-анион – это самый сильный из известных окислителей. Также сильным окислителем является Xe(ClO­4)2. Это самый сильный окислитель из всех известных перхлоратов.
 

Радон

Радон образует клатраты, которые хотя и имеют постоянный состав, но химических связей с участием радона в них нет. Известны гидраты Rn∙6H2O, аддукты со спиртами, например Rn∙2C2H5OH и др. С фтором радон при высоких температурах образует соединения состава RnFn, где n = 4, 6, 2.

 

Криптон

Криптон образует клатратные соединения с водой, серной кислотой, галоген водородами, с фенолом, тоулолом и другими органическими вещества. При взаимодействии криптона с фтором можно получить его ди- и тетрафториды, устойчивые только при пониженных температурах. Дифторид проявляет свойства окислителя:

KrF2 + 2HCl = Kr + Cl2 + 2HF

2KrF2 + 2H2O = 2Kr + O2 + 4HF

Получить соединения более легких инертных газов не удалось. Теоретические расчеты показали, что соединения аргона, может быть, и будут синтезированы, а вот у гелия и неона их получить нельзя.

 


Опубликовано: 31.08.2015 | 08:50

Комментарии:

Для комментирования необходима авторизация:


ChemiDay не навязывает вам свое мнение. Все что вы делаете - делаете на свой страх и риск.
О сайте | Отзывы и предложения | Обратная связь | Страница в ВК
ChemiDay.com © 2016