Скачать презентацию Благородные газы He Ne Ar Kr Xe Rn
Благородные газы He, Ne, Ar,.ppt
- Количество слайдов: 14
Скачать презентацию Благородные газы He Ne Ar Kr Xe Rn
Скачать презентацию Благородные газы He Ne Ar Kr Xe Rn
Благородные газы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Характеристики элементов
• Последствия завершенности электронных оболочек: • 1) Молекулы одноатомны • 2) Высокие значения Еи, следовательно, высокая прочность электронных оболочек и значит низкая реакционная способность. (Но с ростом порядкового номера Еи существенно уменьшается и увеличивается вероятность образования хим. соединений). • Нахождение в природе • Атмосфера (%) Ar – 0, 9; Ne – 10 3; Нe, Kr – 10 4; Xe – 10 5 • Гелий сопутствует природному газу и нефти (т. к. является продуктом радиоактивного распада). • Огромные количества гелия на Солнце и в звездах (2 -й элемент вселенной) • Rn содержится в урановых минералах и природных водах (т. к. является продуктом радиоактивного распада). Т 1/2=3, 8 суток (самый долгоживущий изотоп)
Физические свойства • • Газы без цвета и запаха. С ростом порядкового № увеличиваются Ткип и Тпл , растворимость в воде, т. к. увеличивается R и значит деформируемость электронных оболочек. Но межмолекулярное взаимодействие слабое, поэтому узкий t°-ый интервал жидкого состояния. Особые свойства гелия: при t°> 250°С при расширении не охлаждается, как все газы, а нагревается (отсутствие взаимодействия между атомами) при Т 2, 19 К не кристаллизуется без повышенного p даже при Т 0 К, теплопроводность в десятки раз больше, чем у меди (“спокойное кипение”), почти полное отсутствие вязкости (сверхтекучесть).
• Получение • В больших количествах Ar и He. • Все ректификацией жидкого воздуха. Гелий – глубоким охлаждением природного газа. • Соединения благородных газов • Клатраты – соединения образующиеся в результате включения атомов одного вещества “гостя”, в пустоты кристаллических решеток другого “хозяина”. • Известны гидраты благородных газов Ar, Kr, Xe, Rn состава Э· 5, 75 H 2 O или, правильнее [Э 8(H 2 O)46]. • Известны клатраты с фенолом, гидрохиноном и др. • Ne и He клатратов не образуют, т. к. малые размеры атомов не позволяют им удерживаться в пустотах.
• • • Химические соединения Известны для Kr, Xe, Rn наиболее изучены для Xe. Должно быть много соединений Rn, но их исследованию мешает радиоактивность. 1962 г. Бартлетт (США). Pt. F 6 (очень сильный окислитель) окисляет O 2 до O 2[Pt. F 6], но Еи(O 2)= 12, 06 э. В Еи(Хе)= 12, 13 э. В, значит должен окислять и Хе! Синтез первого истинного хим. соединения благородных газов: Xe + Pt. F 6 = Xe[Pt. F 6] Затем относительно быстро были получены многие соединения. Сейчас для Хе около 200 соединений, несколько для Кr и Rn
• • • Фториды Xe (Kr) Получение Xe + F 2 = Xe. F 2 ( Xe. F 4, Xe. F 6) Различный режим р и Т для разных фторидов ( для Xe. F 4 р – атмосферное). Фториды Xe бесцветные кристаллы, легкоплавкие (ТПЛ°С 140 Xe. F 2, 117 Xe. F 4, 49 Xe. F 6), легколетучие. Xe. F 2 молекула линейная. Хорошо растворим в воде, но растворы неустойчивы 2 Xe. F 2 + 2 H 2 O = 2 Xe + 4 HF+ O 2 Водные растворы Xe. F 2 сильные окислители (в кислой среде φ= 2, 64 В, поэтому например, окисляет Br. O 3 в Br. O 4 и т. д. ) Удобный фторирующий агент: мягче, чем F 2 (возможно избирательное замещение Н на F во фторируемых органических молекулах), менее агрессивен, чем F 2, легче дозировать (взвешиванием).
• • • Xe. F 4 молекула квадратная, Xe. F 6 молекула пятиугольная пирамида. Xe. F 4, Xe. F 6 активно гидролизуются: 6 Xe. F 4 + 12 H 2 O = 2 Xe. O 3 + 4 Xe + 3 O 2 + 24 HF Xe. F 6 + 3 H 2 O = Xe. O 3 + 6 HF Xe. F 4 более сильный окислитель, чем Xe. F 2. Мгновенно окисляет Mn 2+ в Mn. O 4 , Hg в Hg. F 2, Pt в Pt. F 4, SF 4 в SF 6 и т. д. Органические вещества при соприкосновении с твердым Xe. F 4 воспламеняются, часть - взрывается. Xe. F 6 ещё более активен, с ним нельзя работать в стеклянной и кварцевой посуде, т. к. реагирует ступенчато с Si. O 2, с образованием взрывчатого Xe. O 3 2 Xe. F 6 + Si. O 2 = 2 Xe. OF 4 + Si. F 4 2 Xe. OF 4 + Si. O 2 = 2 Xe. O 2 F 2 + Si. F 4 2 Xe. O 2 F 2 + Si. O 2 = 2 Xe. O 3+ Si. F 4 Итого : 2 Xe. F 6 + 3 Si. O 2 = 2 Xe. O 3 + 3 Si. F 4
• Строение Xe. F 2, Xe. F 4, Xe. F 6 по методу МО • (трехцентровые связи) • • Kr. F 2 - молекула линейная. Kr. F 2 бесцветные летучие кристаллы. Получение: при эл-м разряде, Т=77 К Kr + F 2 = Kr. F 2 Неустойчив, взаимодействуя с большинством веществ воспламеняется, воду разлагает со взрывом.
• Реакции с участием фторидов Xe • 1) Фториды Xe проявляют свойства кислот и оснований Льюиса (реакции присоединения): • Кислотные свойства: Xe. F 6+ Cs. F= Cs[Xe. F]7 • Основные свойства: Xe. F 6 + Sb. F 5 = [Xe. F 5][Sb. F 6] • 2) Разложение и диспропорционирование при нагревании: • 3 Xe. F 6 =Xe. F 2 + 2 Xe. F 8 2 Xe. F 2 =Xe. F 4 + Xe • 3) Гидролиз и диспропорционирование при контакте с водой: • Xe. F 6 + H 2 O = Xe. OF 4 +2 HF • Xe. OF 4+ H 2 O = Xe. O 2 F 2 +2 HF • Xe. O 2 F 2 + H 2 O = Xe. O 3+ 2 HF • Итого : Xe. F 6 + 3 H 2 O = Xe. O 3 + 6 HF • 6 Xe. F 4 + 12 H 2 O = 2 Xe. O 3 + 4 Xe + 3 O 2 + 24 HF • Xe. F 4 + 2 H 2 O = Xe + O 2 + 4 HF • 3 Xe. F 4 = 2 Xe. F 6 + Xe (при контакте с H 2 O) • 2 Xe. F 2 + 2 H 2 O = 2 Xe + 4 HF+ O 2 • Состав продуктов определяется условиями проведения реакции (t°, пропорции реагентов).
• Кислородсодержащие соединения Хе • • • Xe. O 3 - триоксид Хе - бесцветные кристаллы, легко и мощно взрывающиеся (взрыв происходит при массе >20 мг). Получение – низкотемпературный гидролиз Xe. F 4, Xe. F 6. Хорошо растворим в воде, где предполагают образование ксеноновой кислоты Н 2 Xe. О 4 Водные растворы Xe. O 3 не проводят эл-й ток, поэтому до сих пор не ясно, есть в растворе Н 2 Xe. О 4 (Н 6 Xe. О 6) или нет. Предполагают существование равновесия: Xe. O 3 +H 2 O ↔ Н 2 Xe. О 4 ↔ Н+ + НXe. О 4 которое в нейтральной среде сильно смещено влево, в сильнощелочной вправо, с образованием ксенатов состава: М+НXe. О 4 , М 2+Xe. О 4, известен плохо растворимый Ва 3 Xe. О 6 Xe. O 3 +КОH = КНXe. О 4 Xe. O 3 +Ва(ОH)2 = Ва. Xe. О 4+ H 2 O (или Ва 3 Xe. О 6) Ксенаты – бесцветные кристаллы, устойчивые до t° 150° С (Ва 3 Xe. О 6 до t > 250° С)
• Все кислородсодержащие соединения Хе+6 сильные окислители, особенно в кислой среде, например: • 5 Xe. O 3 + 6 Mn. SO 4 + 9 H 2 O = 5 Xe + 6 HMn. O 4 + 6 Н 2 SО 4 • Xe. O 3 + 6 Fe. SO 4 + 3 Н 2 SО 4 = Xe + 3 Fe 2(SО 4)3 + 3 H 2 O • Но с более сильными окислителями (например, O 3) Xe. O 3 проявляет восстановительные свойства. • Xe. О 4 - тетраоксид Хе - Светло-желтый взрывчатый газ • Получение: • при t°= 5°С: Bа 2 Xe. О 6+2 Н 2 SО 4(к)=2 Ba. SО 4↓+Xe. О 4↑+2 H 2 O • Неустойчив, при t°=0°С разлагается: • 3 Xe. О 4=2 Xe. O 3+Хе+3 O 2 • При растворении в воде образуется перксеноновая кислота Н 4 Xe. О 6 • К 1=10 -2, К 2=10 -6, К 3=10 -11 (достаточно сильная по сравнению с кислотами “соседей” Хе по периоду (Н 5 IО 6 и Н 6 Тe. О 6) • В индивидуальном состоянии не выделена; разлагается с выделением O 2 : 2 Н 4 Xe. О 6 = 2 Xe. O 3+O 2+4 H 2 O • Получены соли Н 4 Xe. О 6 - перксенаты состава М+НXe. О 6 , М 2+Xe. О 6 (М: K, Rb, Cs – растворимы в воде, Li, Na, Ba, Ag, Zn, Pb, La, Th – нерастворимы)
• Способы получения перксенатов: • 1) окисление ксенатов озоном, • 3 Xe. O 3 +12 Na. ОH + O 3= 3 Nа 4 Xe. О 6+6 H 2 O или Xe. O 3+4 Na. ОH + O 3= Nа 4 Xe. О 6+ O 2+2 H 2 O • Ва 3 Xe. О 6+ O 3= Ва 2 Xe. О 6 (Ва 3 Xe. О 5)+ O 2 • 2) щелочной гидролиз Xe. F 6 • 2 Xe. F 6+ 16 Na. ОH = Nа 4 Xe. О 6+12 Na. F +Xe + 3 O 2+8 H 2 O • 4 Xe. F 6 + 18 Ва(ОH)2 = 3 Ba 2 Xe. О 6+12 Ba. F 2 +Xe + 18 H 2 O • 3) диспропорционирование Xe. O 3 в щелочной среде • 2 Xe. O 3+4 Na. ОH = Nа 4 Xe. О 6+ Xe + 3 O 2+2 H 2 O • медленно протекает диспропорционирование ксенатов в растворе: КНXe. О 4+2 KОH= K 4 Xe. О 6+ Xe + 3 O 2 +2 H 2 O • Перксенаты (обычно кристаллогидраты) довольно устойчивы. При нагревании перксенаты разлагаются, например: Li 4 Xe. О 6 =Li 2 О+ Xe + 2 O 2 • Кислородсодержащие соединения Хе+8 очень сильные окислители (в кислой среде более сильные (φ= 2, 3 -3, 0 В), чем в щелочной (φ= 0, 9 В)). Окисляют Mn 2+ в Mn. O 4 , IO 3 в IO 4 и т. д.
• Применение благородных газов и их соединений • Не, Кr, Xe - электровакуумная техника (лампы); Не – метеорологические зонды; Не, Аr – создание инертной атмосферы; смесь гелия и кислорода – газ для дыхания водолазов (не вызывает кессонной болезни). • Соединения Хе, Кr – окислители, фторирующие агенты. • Биологическая роль • Заметной биол. активности нет, кроме радона. “Радоновые ванны” помогают излечить некоторые болезни. В больших дозах радон опасен из-за радиоактивности (больше, чем уран и радий вместе). • Проблема: присутствие радона в горных породах, грунтовых водах и, особенно, во всех строительных материалах приводит к его накоплению в помещениях и необходимости снижения его концентрации. • При работе АЭС с реакторами на уране и плутонии распад ядерного топлива дает радионуклиды Хе, трудно поглощаемые обычными сорбентами, что приводит к выбросу их в атмосферу. Для поглощения используют поглотители O 2[Sb. F 6], которые связывают Хе и Rn в твердые комплексы, например [Хе. F] [Sb 2 F 11].
Скачать презентацию Благородные газы He Ne Ar Kr Xe Rn
Благородные газы He, Ne, Ar,.ppt