Царегородцев Александр

Соединения благородных газов - одна из интереснейших тем в органической и неорганической химии, открытие свойств их соединений перевернуло с ног на голову представление всех ученых 20 века, потому что в то время существование таких веществ считалось невозможным, а сейчас это воспринимается как нечто нормальное, то, чему уже найдено объяснение.

Ксенон - благородный газ, которому проще всех образовывать связи с другими химическими веществами. Человечество обуздало его соединения, и они применяются в нашей жизни уже сейчас.

Представленная работа может вызвать интерес широкой публики к указанной теме.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа № 5 с углубленным изучением химии и биологии»

Учебная исследовательская работа в рамках

V Менделеевских чтений

Тема: Соединения благородных газов

Выполнил: Царегородцев
Александр, ученик 9в класса

Руководитель: Григорьева

Наталья Геннадьевна, учитель химии

Старая Русса

2017

Введение

Инертные газы - неметаллы, находящиеся в VIII-a группе. Они были открыты в конце 19 века и считались лишними в Периодической системе, однако благородные газы заняли свое место в ней.
Из-за заполненного последнего энергетического уровня долгое время считалось, что эти вещества не могут образовывать связи, т.к. и после открытия их молекулярных соединений многие ученые были в шоке и не могли этому поверить, потому что это не поддавалось законам химии, существовавшим в то время.
Неудачные попытки образования соединений благородных газов неблагоприятно сказывались на энтузиазме ученых, однако это не помешало развиваться данной отрасли.
Я попытаюсь вызвать интерес у присутствующих в аудитории, перед которыми я представляю свою работу.

Цель моей работы : изучить историю создания и свойства неорганических соединений ксенона.

Задачи :

1. Ознакомиться с историей получения соединений благородных газов
2. Ознакомиться со свойствами фтористых и кислородных соединений
3. Донести результаты моей работы до учеников

Историческая справка

Ксенон был открыт в 1898 году, и сразу же через несколько лет были получены его гидраты, а также ксенона и криптона, которые все назывались клатратами.
В 1916 году Кессель, основываясь на значениях степеней ионизации инертных газов, предсказал образование их прямых химических соединений.
Большинство ученых 1 четверти 20 века считали, что благородные газы находятся в нулевой группе Периодической системы и имеют валентность 0, но в 1924 году А. фон Антропов вопреки мнениям остальных химиков отнес данные элементы к восьмой группе, из чего следовало, что высшая валентность в их соединениях - 8. Также он предсказал то, что они должны образовывать связи с галогенами, то есть неметаллами VII-a группы.
В 1933 году Полинг предсказал формулы возможные соединений криптона и ксенона: устойчивые гексафторид криптона и ксенона (KrF 6 и XeF 6 ), неустойчивый октафторид ксенона (XeF 8 ) и кислоту ксенона (H 4 XeO 6 ). В этом же году Г.Оддо попытался синтезировать ксенон и фтор путем пропускания электрического тока, но не смог отчистить получившееся вещество от продуктов коррозии сосуда, в котором проводилась эта реакция. С этого момента у ученых пропал интерес к данной теме, и вплоть до 60-х годов этим почти никто не занимался.
Прямым доказательством того, что соединения благородных газов возможны, стало синтезирование британским ученым Нилом Бартлеттом гексафторплатината диоксигенила (O 2 ). Гексафторид платины обладает окислительной способностью вдове большей, чем у фтора. 23 марта 1962 года Нил Бартлетт провел синтез ксенона и гексафторида платины, и он получил то, что желал: первое существующее соединение благородных газов - твердое вещество желтого цвета Xe. После этого все силы ученых того времени были брошены на создание фтористых соединений ксенона.

Фтористые соединения ксенона и их свойства

Первым молекулярным соединением являлся гексафторидплатинат ксенона с формулой XePtF 6 . Это твердое вещество, снаружи желтого цвета, а внутри кирпично-красного; при нагревании 115°С становится стеклообразным на вид, при нагревании в 165°С начинает разлагаться с выделением XeF 4 .

Также его можно получить при взаимодействии ксенона и пероксида фтора:

И также при взаимодействии ксенона и фторида кислорода под высокой температурой и давлением:

XeF2 это бесцветные кристаллы, растворимые в воде. В растворе он проявляет очень сильные окислительные свойства, однако они не превышают способности фтора. Самое прочное соединение.

1.При взаимодействии со щелочами ксенон восстанавливается:

2.Можно восстановить ксенон из этого фторида при взаимодействии с водородом:

3.При возгонке дифторида ксенона получается тетрафторид ксенона и сам ксенон:

Фторид ксенона (IV) XeF4 был получен также, как как и дифторид, но при температуре в 400°C:

XeF 4 – это кристаллы белого цвета, является сильным окислителем. О свойствах этого вещества можно сказать следующее.

1. Является сильным фторирующим агентом, то есть при взаимодействии с другими веществами способен передавать им молекулы фтора:

2.При взаимодействии с водой тетрафторид ксенона образует оксид ксенона (III):

3.Восстанавливается до ксенона при взаимодействии с водородом:

Фторид ксенона (VI) XeF 6 образуется при еще большей температуре и при повышенном давлении:

XeF 6 это бледно-зеленоватые кристаллы, также имеющие сильные окислительные свойства.

1. Как и фторид ксенона (IV) является фторирующим агентом:

2. При гидролизе образует ксеноновую кислоту

Кислородные соединения ксенона и их свойства
Оксид ксенона (III) XeO 3 - это белое, нелетучее, взрывчатое вещество, хорошо растворимое в воде. Оно получается при гидролизе фторида ксенона (IV):

1.При действии озона на щелочной раствор образует соль ксеноновой кислоты, в которой ксенон имеет степень окисления +8:

2.При взаимодействии соли ксенона с концентрированной серной кислотой образуется оксид ксенона (IV):

ХеО 4 - при температуре ниже -36°С кристаллы желтого цвета, при температуре выше - бесцветный взрывоопасный газ, разлагающийся при температуре 0°С:

В итоге у нас выходит, что фториды ксенона - это белые либо бесцветные кристаллы, растворяющиеся в воде, обладающие сильными окислительными свойствами и химической активностью, а оксиды легко высвобождают тепловую энергию и следствием этого является их взрывоопасность.

Применение и потенциал

Из-за своих свойств соединения ксенона могут быть использованы:

• Для производства ракетного топлива
• Для производства лекарственных препаратов и медицинского оборудования
• Для производства взрывчатки
• Как сильные окислители в органической и неорганической химии
• Как способ транспортировки химически активного фтора

Заключение

Соединения благородных газов - одна из интереснейших тем в органической и неорганической химии, открытие свойств их соединений перевернуло с ног на голову представление всех ученых 20 века, потому что в то время существование таких веществ считалось невозможным, а сейчас это воспринимается как нечто нормальное, то, чему уже найдено объяснение.

Ксенон - благородный газ, которому проще всех образовывать связи с другими химическими веществами. Человечество обуздало его соединения, и они применяются в нашей жизни уже сейчас.

Я считаю, что полностью достиг цели своего исследования: как можно точнее раскрыл тему, содержание работы полностью соответствует его теме, изучена история создания и свойств неорганических соединений ксенона.

Список литературы

1. Кузьменко Н.Е «Краткий курс химии. Пособие для поступающих в вузы» //Издательство Высшая школа, 2002, стр. 267

2. Пушлёнков М.Ф «Соединения благородных газов»//Атомиздат, 1965

3. Фримантл М. «Химия в действии» Часть 2//издательство Мир, 1998, стр. 290-291

4. Интернет ресурсы

http://him.1september.ru/article.php?ID=200701901
http://rudocs.exdat.com/docs/index-160337.html
https://ru.wikipedia.org/wiki/Фторид_ксенона(II)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Фторид_ксенона(IV)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Фторид_ксенона(VI)
http://edu.sernam.ru/book_act_chem2.php?id=96
http://chemistry.ru/course/content/chapter8/section/paragraph2/subparagraph7.html#.WLMQ5FPyjGg

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Фтористые и кислородные соединения благородных газов. Соединения ксенона Выполнил: Царегородцев Александр, ученик 9 в класса МАОУ СОШ№5 Руководитель: Григорьева Наталья Геннадьевна, учитель химии

Введение Инертные газы - неметаллы, находящиеся в VIII - a группе. Они были открыты в конце 19 века и считались лишними в Периодической системе, однако благородные газы заняли свое место в ней. Из-за заполненного последнего энергетического уровня долгое время считалось, что эти вещества не могут образовывать связи, и после открытия их молекулярных соединений многие ученые были в шоке и не могли этому поверить, потому что это не поддавалось законам химии, существовавшим в то время. Неудачные попытки образования соединений благородных газов неблагоприятно сказывались на энтузиазме ученых, однако это не помешало развиваться данной отрасли. Я попытаюсь вызвать интерес у присутствующих в аудитории, перед которыми я представляю свою работу.

Цели и задачи Цель работы: изучить историю создания и свойства неорганических соединений ксенона. Задачи: 1. Ознакомиться с историей получения соединения благородных газов 2. Понять, почему образования данных соединений возможны 3. Ознакомиться со свойствами фтористых и кислородных соединений 4. Донести результаты моей работы до сверстников

История создания Все попытки получения этих соединений были безуспешными, ученые лишь могли предполагать, как будут выглядеть их формулы и примерные свойства. Самым продуктивным химиком в этой области являлся Нил Бартлетт. Его главная заслуга – получение гексафторплатината ксенона Xe [ PtF 6 ].

Фториды ксенона Фторид ксенона (II) Фторид ксенона (IV) Фторид ксенона (VI)

Оксиды ксенона Оксид ксенона (VI) Оксид ксенона (VIII) ВЗРЫВООПАСНО!!!

Применение соединений ксенона Для производства ракетного топлива Для создания лекарств и медицинского оборудования Для производства взрывчатки Как способ перевозки фтора Как окислители в органической и неорганической химии

Заключение Соединения благородных газов - одна из интереснейших тем в органической и неорганической химии, открытие свойств их соединений перевернуло с ног на голову представление всех ученых 20 века, потому что в то время существование таких веществ считалось невозможным, а сейчас это воспринимается как нечто нормальное, то, чему уже найдено объяснение.

Спасибо за внимание!

Связи с завершенностью внешнего электронного уровня благородные газы чрезвычайно химически инертны. До 1962 г. считалось, что они вообще не образуют химических соединений. К этому времени были получены некоторые соединения клатрат-ного типа, в которых атом благородного газа механически (без образования химических связей) удерживается в каркасе, образованном молекулами другого вещества. Например, при сильном сжатии аргона над переохлажденной водой был выделен кристаллогидрат Аг 6Н20. В то же время все попытки заставить благородные газы вступать в реакции даже с самыми энергичными окислителями (такими, как фтор) заканчивались безрезультатно. Первое химическое соединение, в котором атом благородного газа образует химические связи с другими элементами, получил в 1962 г. Н. Бартлетт. В одном из экспериментов с гексафторидом платаны PtF* Бартлетт получил красные кристаллы, которые по результатам химического анализа имели формулу 02PtF6 и состояли из ионов С>2* и PtF6~. Это означало, что PtFfi - настолько сильный окислитель, что отнимает электроны даже у кислорода. Бартлетт решил окислить еще какое-нибудь эффектное вещество и сообразил, что отнять электроны у ксенона еще легче, чем у кислорода (потенциалы ионизации: 12,2 эВ у О* и 12,1 эВ у Хе). Он поместил в сосуд гексафторид платины, запустил туда точно измеренное количество ксенона и через несколько часов получил гексафтороплатинат ксенона: Вскоре Бартлетт осуществил и реакцию ксенона с фтором. Оказалось, что ксенон хорошо реагирует с фгором при нагревании в стеклянном сосуде, при этом образуется смесь фторидов. Фторид ксенона (II) XeF2 образуется под действием дневного света на смесь ксенона с фтором при обычной температуре: или при взаимодействии ксенона и F202 при -120 °С: XeF2 - бесцветные кристаллы, растворимые в воде. Молекула XeF2 линейна. Раствор XeF2 в воде - очень сильный окислитель, особенно в кислой среде, где он способен окислять бром и марганец до их высшей степени окисления (+7). В щелочной среде XeF2 гидролизуется по уравнению: Фторид ксенона (IV) XeF4 образуется при нагревании смеси ксенона с фтором до 40Q °С: XeF* представляет собой бесцветные кристаллы. Молекула XeF4 - «квадрат» с атомом ксенона в центре. XeF4 - очень сильный окислитель, используется как фторирующий агент: При взаимодействии с водой XeF4 диспропорционирует: Фторид ксенона (VI) XeF6 образуется из элементов при нагревании и повышенном давлении фтора: XeFe - бесцветные кристаллы. Молекула XeF« представляет собой искаженный октаэдр с атомом ксенона в центре. Подобно другим фторидам ксенона, XeF6 - очень сильный окислитель, может использоваться как фторирующий агент: Водой XeF6 частично разлагается: Оксид ксенона (VI) Хе03 образуется при гидролизе XeF4 (см. выше). Это - белое, нелетучее, очень взрывчатое вещество, хорошо растворимо в воде, причем раствор имеет слабокислую среду за счет реакции: При действии озона на щелочной раствор ХЮ3 образуется соль ксеноновой кислоты, в которой ксенон имеет степень окисления 4-8: Оксид ксенона (VIII) Хе04 может быть получен при взаимодействии перкссната бария с безводной серной кислотой при низких температурах: Хе04 - бесцветный газ, который очень взрывоопасен и разлагается при температурах выше О °С: Из соединений других благородных газов известны KrF2, KtF4, RnF2, RnF4, RnF6, Rn03. Считается, что аналогичные соединения гелия, неона и аргона вряд ли будут когда-нибудь получены в виде индивидуальных веществ. Тем не менее химические соединения гелия, неона и аргона существуют в виде так называемых эксимерных молекул, т. е. молекул, у которых устойчивы возбужденные электронные состояния и неустойчиво основное состояние. Например, при электрическом возбуждении смеси аргона и хлора возможна газофазная реакция с образованием зксимерной молекулы ArCL Аналогично, при реакциях возбужденных атомов благородных газов можно получить целый набор двухатомных молекул, таких, как Нег, Ne2, NeF и т. д. Все эти молекулы неустойчивы и не могут быть выделены в виде индивидуальных веществ, однако их можно зарегистрировать и изучить строение их молекул с помощью спектроскопических методов.

Благородные газы имеют электронную конфигурацию ns 2 np 6 (у гелия 1s 2) и составляют VIIIA подгруппу. По мере возрастания порядкового номера, растут радиусы атомов и их поляризуемость. Это приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, к повышению температур плавления и кипения, к увеличению растворимости газов в воде и других растворителях. Для благородных газов известны следующие группы соединений: молекулярные ионы, соединения включения и валентные соединения.

Молекула благородного газа Э 2 существовать не может – (s) 2 (s*) 2 . Но если удалить один электрон, то заполнение верхней разрыхляющей орбитали лишь наполовину – (s) 2 (s*) 1 является энергетической основой существования молекулярных ионов благородных газов Э 2 + .

Соединения включения, или клатраты , известны только в твердом состоянии. В ряду Не – Rn устойчивость клатратов возрастает. Например, гидраты типа Э. 6Н 2 О образуются при высоких давлениях и низких температурах. При 0 0 С гидраты Xe, Kr, Ar и Ne устойчивы при давлениях соответственно ~1,1 . 10 5 , 1,5 . 10 6 , 1,5 . 10 7 , 3 . 10 7 Па. Клатратные соединения используют для разделения и хранения благородных газов. Kr и Хе получают при ректификации жидкого воздуха.

Соединения с валентными связями Э(II), Э(IV), Э(VI), Э(VIII) хорошо изучены на примере фторидов Kr и Хе, полученных по схеме:

Химическая связь в соединениях благородных газов не может быть описана с позиций МВС, поскольку в соответствии с этим методом в образовании связи должны участвовать d - орбитали. Однако возбуждение атома Хе от состояния 5s 2 5p 6 в 5s 2 5p 5 6s 1 или 5s 2 5p 5 5d 1 требует 795 или 963 кДж. моль –1 , а возбуждение 5s 2 5p 4 5d 2 и 5s 2 5p 4 5d 1 6s 1 ‑ 1758 и 1926 кДж·моль –1 , что не компенсируется энергией образования связи.

В рамках ММО строение ХеF 2 объясняется схемой из трех орбиталей – одной от Хе и двух от атомов фтора:

Тетрафторид ксенона – сильный окислитель:

Pt + XeF 4 + 2HF = H 2 + Xe,

4KI + XeF 4 = Xe + 2I 2 + 4KF.

При нагревании и гидролизе фториды ксенона диспропорционируют:

2ХеF 2 = XeF 4 + Xe

3ХеF 4 = 2XeF 6 + Xe

6XeF 4 + 12H 2 O = 2XeO 3 + 4Xe + 3O 2 + 24HF.

Для шестивалентного Хе известны фторид ХеF 6 , оксид ХеО 3 , оксофториды ХеОF 4 и ХеО 2 F 2 , гидроксид Xe(OH) 6 , а также комплексные ионы типа ХеО 4 2– и ХеО 6 6– .

ХеО 3 хорошо растворим в воде и образует сильную кислоту:

ХеО 3 + Н 2 О⇆ Н 2 ХеО 4 ® Н + + НХеО 4 ¯ .

Гексафторид очень активен, реагирует с кварцем:

2ХеF 6 + SiO 2 = 2XeOF 4 + SiF 4 .

Производные Хе(VI) – сильные окислители, например:

Хе(ОН) 6 + 6KI + 6HCl = Xe + 3I 2 + 6KCl + 6H 2 O.

Для Хе(VIII) известны, кроме того, ХеF 8 , XeO 4 , XeOF 6 , XeO 6 4– .

В обычных условиях ХеО 4 медленно разлагается:

3ХеО 4 = Хе + 2ХеО 3 + 3О 2 .

По мере увеличения степени окисления ксенона устойчивость бинарных и солеподобных соединений падает, а анионных комплексов – возрастает.

Для криптона получены лишь KrF 2 , KrF 4 , неустойчивая криптоновая кислота KrO 3 · H 2 O и ее соль ВаKrO 4 .

Гелий используется в низкотемпературных процессах для создания инертной атмосферы в лабораторных аппаратах, при сварке и в газозаполненных электрических лампах, неон – в газоразрядных трубках.

Соединения благородных газов используются в качестве сильных окислителей. В виде фторидов ксенона хранят фтор и ксенон.

Вопросы для самопроверки

I. 1) Место водорода в периодической системе.

2) Классификация соединений водорода.

II. 1) s - Элементы: степени окисления, изменение радиусов и энергий ионизации, кислотно-основные и восстановительные свойства соединений.

2) Соединения s - элементов:

а) гидриды s- элементов (природа связи, свойства);

б) соединения с кислородом; гидроксиды.

III. 1) Что определяет валентные возможности р -элементов?

2) Как изменяется устойчивость высших и низших степеней окисления в подгруппах с ростом Z?

IV. Анализируя изменение Т пл. оксидов, ответьте на следующие вопросы:

1) Почему при переходе от СО 2 к SiO 2 резко повышается температура плавления?

2) Почему PbO 2 термически менее стабилен, чем другие оксиды IVA подгруппы?

V. Энергия связи в молекулах водорода и галогенов характеризуется следующими величинами:

1) Чем объясняется значительно большая энергия связи в Н 2 ?

2) Почему энергия связи в Г 2 сначала увеличивается с ростом Z, а затем уменьшается?

VI. Как и почему изменяются кислотно-основные свойства бескислородных (Н n Э) и кислородсодержащих Э(ОН) n , Н n ЭО m соединений р - элементов в периоде и группе?

VII. Водородные соединения р - элементов:

1) Связь, периодичность свойств, устойчивость.

2) Склонность к образованию Н-связи.

3) Особенность химической связи в В 2 Н 6 (ММО).

VIII. Оксиды р - элементов. Связь и свойства.

IX. Соединения р - элементов – полупроводники.

1) Факторы, определяющие ширину запрещенной зоны.

2) Элементарные полупроводники и соединения с полупроводниковыми свойствами. Их место в периодической системе.

Х. Алмазоподобные соединения. Положение элементов, их образующих, в периодической системе. Связь и свойства.

ХI. 1) Cоединения благородных газов и способы их получения.

2) Приведите схему МО для ХеF 2.

3) Напишите уравнения реакции диспропорционирования ХеF 2 , XeF 4 .

Экспериментальная часть

Наиболее изученными соединениями благородных газов являются фториды ксенона.

Фторид ксенона (II), или днфторид ксенона. Это соединение может быть получено прямым взаимодействием ксенона и фтора при освещении ртутной дуговой лампой. Его можно также получить взаимодействием ксенона с при температуре - 120 С:

Дифторид ксенона состоит из линейных молекул. В присутствии щелочей он гидролизуется с выделением кислорода:

Кроме дифторида ксенона известны также дифторид криптона и дифторид радона

Фторид ксенона (IV), или тетрафторид ксенони. Это соединение получают прямым взаимодействием ксенона и фтора при температуре 400 °С:

(В скобках справа показана плоская квадратная структура молекул тетрафторида ксенона.) Это соединение диспропорционирует в воде с образованием оксида и свободного ксенона:

Фторид или гексафторид ксенона. Это соединение получают прямым взаимодействием ксенона с фтором при температуре 300 °С и повышенном давлении. Оно имеет структуру искаженного октаэдра. Гексафторид ксенона реагирует с кремнеземом, образуя оксотетрафторид

Аргон, криптон и ксенон образуют также клатратные соединения, или соединения включения. Например, гидрат ксенона представляет собой каркас из молекул воды с включенными в него атомами ксенона. Молекулы воды удерживаются в этом каркасе водородными связями. Если из водного раствора гидрохинона находящегося в атмосфере ксенона, криптона или аргона под давлением, кристаллизовать гидрохинон, получаются клатратные соединения соответствующих благородных газов с гидрохиноном.

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ В ПРИРОДЕ, ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЯ

Неон, аргон, криптон и ксенон существуют только в атмосферном воздухе (табл. 16.20).

Гелий встречается не только в атмосферном воздухе, но также в месторождениях природного газа. По распространенности во Вселенной этот элемент занимает второе место вслед за водородом. Радон содержится в микроскопических количествах в земной атмосфере. Этот элемент радиоактивен. Его наиболее распространенный изотоп, радон-222, имеет период полураспада 3,823 сут. Этот изотоп образуется при

Таблица 16.20. Содержание благородных газов в земной атмосфере

Распаде радия:

По имеющимся оценкам, каждая квадратная миля (приблизительно 2,5 кв. км) почвы на Земле, в слое глубиной шесть дюймов (около 15 см), содержит приблизительно 1 г радия.

Благородные газы получают из жидкого воздуха путем фракционной перегонки с последующей абсорбцией активированным углем.

Применения

Плотность гелия вдвое больше, чем у водорода. Однако он намного безопаснее водорода и поэтому используется для наполнения аэростатов и метеорологических зондов; кроме того, он применяется в космической технике.

Смесь из 80% гелия и 20% кислорода используется в качестве искусственной атмосферы для дыхания водолазов. Преимуществом такой атмосферы является то, что гелий обладает гораздо меньшей растворимостью в крови, чем азот, и поэтому применение искусственной атмосферы позволяет избавить водолазов от «кессонной болезни» (вскипания крови из-за выделения растворенного в ней азота при быстром подъеме с больших глубин). Гелий и аргон служат для создания инертной атмосферы при сварке. Кроме того, гелий применяется для создания защитной атмосферы при выращивании сверхчистых кристаллов германия и кремния.

Аргоном наполняют электролампы и различные типы флюоресцентных трубок и фотоумножителей.

Криптон, ксенон и радон характеризуются меньшими значениями ионизационных потенциалов, чем типические элементы (Не, Ne, Лг), поэтому они способны давать соединения обычного типа. Лишь в 1962 г. Н. Бартлетту удалось получить первое такое соединение - гексафторплатинат ксенона Xe + |PtF 6 |. Вслед за этим были получены фториды криптона, радона и их многочисленные производные. Сведения о некоторых соединениях ксенона приведены в табл. 17.2.

Таблица 17.2

Характеристика соединений ксенона

Условия получения соединений благородных газов не совсем простые с точки зрения обычных представлений.

Дифторид ксенона XeF 2 получают при взаимодействии Хе с F 2 при высоком давлении. Вещество растворимо в воде. В присутствии кислот процесс гидролиза протекает медленно, а в присутствии щелочей гидролиз усиливается:

XeF 2 - сильный окислитель, например при взаимодействии с НС1 протекает реакция

Тетрафторид ксенона XeF 4 образуется при длительном нагревании и высоком давлении (400°С и 607 кПа) из ксенона и фтора в соотношении 1:5. По свойствам тстрафторид ксенона идентичен XeF„ но устойчив к гидролизу. Во влажном воздухе подвергается диспропорционированию:

Гексафторид ксенона XeF 6 можно получать из XeF 4:

или непосредственно из Хе и F 2 при 250°С и давлении более 5065 кПа. Эго соединение обладает высокой реакционной способностью, что видно на примере его взаимодействия с кварцем:

Как кислота Льюиса, XeF (i легко реагирует с фторидами щелочных металлов (кроме LiF), образуя гептафтор- и октафторксенат-аниопы:

Гидролиз XcF 6 может сопровождаться образованием Хе0 3 и соответствующей ему неустойчивой кислоты Льюиса XeOF 4:

Фториды ксенона являются окислителями:

Гексафторплатинат ксенона Xe получают взаимодействием PtF 6 и Хе при комнатной температуре, т.е. из двух газообразных веществ образуется твердое вещество оранжево-желтого цвета, устойчивое при обычных условиях:

Хе[ PtF c | возгоняется без разложения. При действии воды гидролизуется:

Позднее были получены еще несколько соединений ксенона с гексафторидами рутения, родия п плутония: Xe, Xe, Xe.

Оксотетрафторид ксенона XeOF 4 обладает амфотерными признаками, о чем можно судить по соответствующим катионным комплексам, например .

Оксид ксенона(У1) Хе0 3 представляет собой белое, нелетучее соединение, образующее устойчивые водные растворы. Молекула Хе0 3 имеет структуру тригоналыюй пирамиды. В щелочной среде образует ксенат(У1)-ион:

НХе0 4 вследствие диспропорционирования постепенно превращается в перксенат(УШ)-ион:

Оксид ксенона(УШ) Хе0 4 имеет форму тетраэдра с атомом Хе в центре. Получают Хе0 4 из оксоксената бария действием H 2 S0 4:

Перксенат-ион ХеОф образует устойчивые соли - перксенаты, среди них Na 4 Xe0 8 -6H 2 0, Na 4 Xe0 G -8H 2 0, Ba 2 XeO G -1,5Н 2 0 устойчивы, в воде плохо растворимы.

Криптон образует соединения, которые но составу, структуре и свойствам молекул идентичны соединениям ксенона. Так, кристаллический дифторид криптона получают под воздействием тихого электрического разряда на реакционную смесь при -183°С и давлении -2,7 кПа.

Фторид криптона(Н), или дифторид криптона, KrF 2 при комнатной температуре неустойчив, но при -78°С его можно хранить длительное время. KrF 2 - очень сильный окислитель. При действии на НС1 он вытесняет хлор, а из воды - кислород. Получены также соединения криптона с переходными металлами: KrFMeF 6 . Аналогичного типа соединения получены и с мышьяком, и сурьмой: Kr 2 F 3 AsF 6 , Kr 2 F 3 SbF G и KrFSb 2 F u .

В настоящее время описано значительное число соединений ксенона. Также успешно развивается химия соединений криптона. Что касается радона, то вследствие его высокой а-радиоактивности получение и изучение свойств его производных крайне затруднены.

Применение благородных газов. Гелий благодаря таким свойствам, как инертность, легкость, подвижность и высокая теплопроводность, находит широкое применение. Например, передавливание легковоспламеняющихся веществ из одного сосуда в другой безопасно произвести с помощью гелия.

Фундаментальный вклад в изучении свойств жидкого гелия внесли выдающиеся российские физики, лауреаты Нобелевской премии Л. Д. Ландау и П. Л. Капица.

Биологические исследования показали, что гелиевая атмосфера не влияет на генетический аппарат человека, так как не действует на развитие клеток и частоту мутаций. Дыхание гелиевым воздухом (воздух, в котором азот частично или полностью заменен на гелий) усиливает обмен кислорода в легких, предотвращает азотную эмболию (кессонную болезнь).

Неон часто используют в технике вместо гелия. Широко применяют его для изготовления газосветных неоновых ламп.

Аргон более доступен, чем гелий и неон. Этот газ широко используют в металлургии, обычно им пользуются при горячей обработке титана, ниобия, гафния, урана, тория, щелочных металлов, где исключается контакт с кислородом, азотом, водой и оксидом углерода(1У). Широкое внедрение нашел метод дуговой электросварки в среде аргона.

Криптон главным образом используют при производстве электроламп.

Ксенон широко применяют в производстве ксеноновых ламп, характеризующихся правильной цветопередачей. Ксенон является рентгеноконтрастным веществом, широко используемым при рентгеноскопии головного мозга.

В виде фторидов ксенона удобно хранить и транспортировать ксенон и высокоагрессивный фтор, что имеет важное экологическое значение. Оксиды ксенона могут использоваться как взрывчатые вещества или как сильные окислители.

Радон хотя и радиоактивен, но в ультрамикродозах оказывает положительное влияние на центральную нервную систему, поэтому его используют в курортологии и физиотерапии (радоновые ванны).

Резюме

Электронная оболочка гелия (она единственная) имеет конфигурацию Is 2 , а у остальных элементов наружный энергетический уровень завершен и содержит восемь электронов (конфигурация ...ns 2 np c>), чем объясняется их чрезвычайно низкая активность. Эти элементы объединяют общим термином «благородные газы». Старое название элементов данной группы «инертные газы» применимо фактически только к гелию и неону, поскольку электронное строение их атомов не допускает никакой возможности образования ковалентных соединений, в отличие от остальных, для которых удалось получить химические соединения.

Вопросы и задания

• 1. Приведите электронные конфигурации благородных газов и исходя из этого объясните, почему благородные газы нс образуют двухатомных молекул.
• 2. Почему гелий и неон нс способны к образованию соединений с другими элементами?
• 3. Каков предполагаемый механизм формирования связей с участием криптона и ксенона?
• 4. Охарактеризуйте известные вам соединения ксенона.