2 подписчика

Инертные газы

17 июня 202317 июн 2023

4 мин

Оглавление

Особые свойства He:
Расположение, получение, применение
Химические свойства

16.1 Инертные газы. Нахождение в природе и особенности получения. Фториды ксенона. Кислородные соединения ксенона.

Немного про историю открытия....

Кавендиш в своей работе о составе воздуха отметил, что после многократного искрового разряда в образце воздуха, обогащённого O2 , остаётся небольшой остаток газа, который невозможно удалить химическими средствами. Это был Ar, но в то время он не был описан.

ТОТ Кавендиш, НЕ ЭТОТ:

Первым был открыт He. Он единственный был обнаружен сначала вне планеты (в спектре солнца во время затмения, линия спектра похожа на натрий), а затем только на Земле (спектр во время извержения вулканов).

Электронная конфигурация 1-го представителя группы- He-1s2.

Атомы остальных Ng на внешнем электронном уровне имеют по 8 валентных электронов.

Инертность Ng обусловлена наличием "стабильного октета". Каждый из них имеет самую высокую энергию ионизации в своём периоде (I).

Ng-бесцветные одноатомные газы без вкуса и запаха. Между атомами действует слабое ван-дер-ваальсово взаимодействие.

Оно усиливается с ростом порядкового номера (рост атомного радиуса, степень поляризации возрастает, уменьшается I - возрастание степени поляризуемости и уменьшение I-причина увеличения межмолекулярного взаимодействия). Температуры кипения низкие (вниз по группе увеличиваются по понятным причинам) причём у гелия самая низкая (по всем элементам из таблицы).

Особые свойства He:

Сверхтекучесть при ОЧЕНЬ низкой температуре (2,2 К могу ошибаться, вроде как называется точка лямбда)
Способность Ng (особенно He) к диффундировать (как и водород) сквозь многие материалы (например, через стекло гелий спокойно улетучивается)
He единственное вещество не существующее при атмосферном давлении в твёрдом состоянии (это к температуре кипения, для него она определяется под давлением)

Расположение, получение, применение

He - второй по распространённости (после водорода) элемент во Вселенной. В значительном количестве образуется в звёздах при термоядерном синтезе (все мы знаем эту схему - водород-->гелий бух бух)

Он чрезвычайно летуч, чтобы удерживаться гравитационным полем Земли. Поэтому наш первоначальный запас He и Ar уже утерян, существующие сейчас запасы - продукт радиоактивного распада.

Благородные газы составляют около 1% земной атмосферы. Главный компонент - Ar. Небольшое их количество содержится в магматических породах.

Воздух - сырьё для их промышленного получения.

Ne, Ar, Kr, Xe получают при сжижении и разделении воздуха. Воздух, конечно, очищен от углекислого газа и водяных паров. Точную схему не привожу, ибо всё равно никто кроме Ю. не выучит.

Небольшое количество Ar можно получить при производстве аммиака (на сколько помню у них с азотом температуры разделения примерно сходятся, хотя может не поэтому)

Извлечение He из атмосферы экономически не выгодно. Получают из природного газа.

Применение

Гелий:

заполнение аэростатов (для экологов там)
криогенная жидкость
замена азота в искусственных смесях для дыхания на большой глубине
рабочая среда в детекторах утечки газов
теплоноситель в системе охлаждения высокотемпературных ядерных реакторов
инертная атмосфера

Радон

Лечение раковых заболеваний. Продукт радиоактивного ряда урана 238. Нет стабильных изотопов, а если вспомнить, что он газ, то так себе..

Ne, Kr, Xe - разрядные лампы, те которые "неоновые".

Применение газов зависит от их экономической составляющей. Обычно используют самое дешёвое - He

Химические свойства

Из истории...

исследуя свойства гексафторида платины (PtF6) Бартлетт заметил, что со временем этот материал меняет цвет, а значит идёт реакция с кислородом.

Оказалось, что гексафторид платины сильный окислитель и на его поверхности окислялся кислород воздуха с образованием соли оксигенила - O2[[PtF6]. А первая I для кислорода сравнила с I для Rn и Xe

(О2-->О2(+)-е) Был проведён опыт с ксеноном, было получено оранжевое соединение, состав был идентифецирован недавно - строение полимерное.

Далее были получены фториды ксенона и радона.

Истинные химические соединения получены только для Kr, Xe, Rn.

Соединения радона крайне радиоактивны, их сложно изучать.

Химия ксенона:

Химия ксенона наиболее разнообразна из всех. Три фторида ксенона можно получить прямым синтезом из простых веществ. Следует строго контролировать условия протекания синтеза, иначе можно получить смесь.

XeF2: форма линия, -Xe-

Белое твёрдое кристаллическое вещество, построенное из параллельно расположенных линейных частиц .

Растворяется в воде (вообще все Ng растворимы. причём (очевидно почему) растворимость повышается по группе), раствор довольно стабилен (по Гринвуду, но по третьякову "стабилен в течение 2-х часов", но в присутствии щелочей разлагается практически мгновенно.