Благородные газы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Характеристики элементов

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). Т1/2=3,8 суток (самый долгоживущий изотоп)

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).



.

–глубоким охлаждением природного газа.
Соединения благородных газов
Клатраты 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 H2O или, правильнее [Э8(H2O)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.

быть много соединений Rn, но их исследованию мешает радиоактивность.
1962 г.

Бартлетт (США). PtF6 (очень сильный окислитель) окисляет O2 до O2[PtF6],
но Еи(O2)= 12,06 эВ  Еи(Хе)= 12,13 эВ, значит должен окислять и Хе!
Синтез первого истинного хим. соединения благородных газов: Xe + PtF6 = Xe[PtF6]
Затем относительно быстро были получены многие соединения. Сейчас для Хе около 200 соединений, несколько для Кr и Rn

XeF6)
Различный режим р и Т для разных фторидов ( для

XeF4
р – атмосферное).
Фториды Xe бесцветные кристаллы, легкоплавкие (ТПЛ°С 140 XeF2, 117 XeF4, 49 XeF6), легколетучие.
XeF2 молекула линейная.
Хорошо растворим в воде, но растворы неустойчивы
2XeF2 + 2H2O = 2Xe + 4HF+ O2
Водные растворы XeF2 сильные окислители (в кислой среде φ= 2,64 В, поэтому например, окисляет BrO3 в BrO4 и т.д.)
Удобный фторирующий агент: мягче, чем F2 (возможно избирательное замещение Н на F во фторируемых органических молекулах), менее агрессивен, чем F2, легче дозировать (взвешиванием).

+ 12H2O = 2XeO3 + 4Xe + 3O2 + 24HF
XeF6

+ 3H2O = XeO3 + 6HF
XeF4 более сильный окислитель, чем XeF2.
Мгновенно окисляет Mn2+ в MnO4, Hg в HgF2, Pt в PtF4, SF4 в SF6 и т.д. Органические вещества при соприкосновении с твердым XeF4 воспламеняются, часть - взрывается.
XeF6 ещё более активен, с ним нельзя работать в стеклянной и кварцевой посуде, т.к. реагирует ступенчато с SiO2, с образованием взрывчатого XeO3
2XeF6 + SiO2 = 2XeOF4 + SiF4
2XeOF4 + SiO2 = 2XeO2F2 + SiF4
2XeO2F2 + SiO2 = 2XeO3+ SiF4
Итого : 2XeF6 + 3SiO2 = 2XeO3 + 3SiF4

молекула линейная.
KrF2 бесцветные летучие кристаллы.
Получение: при эл-м разряде, Т=77К Kr +

F2 = KrF2
Неустойчив, взаимодействуя с большинством веществ воспламеняется, воду разлагает со взрывом.

и оснований Льюиса (реакции присоединения):
Кислотные свойства: XeF6+ CsF= Cs[XeF]7
Основные

свойства: XeF6 + SbF5 = [XeF5][SbF6]
2) Разложение и диспропорционирование при нагревании:
3XeF6 =XeF2 + 2XeF8 2XeF2 =XeF4 + Xe
3) Гидролиз и диспропорционирование при контакте с водой:
XeF6 + H2O = XeOF4 +2HF
XeOF4+ H2O = XeO2F2 +2HF
XeO2F2 + H2O = XeO3+ 2HF
Итого : XeF6 + 3H2O = XeO3 + 6HF
6XeF4 + 12H2O = 2XeO3 + 4Xe + 3O2 + 24HF
XeF4 + 2H2O = Xe + O2 + 4HF
3XeF4 = 2XeF6 + Xe (при контакте с H2O)
2XeF2 + 2H2O = 2Xe + 4HF+ O2
Состав продуктов определяется условиями проведения реакции (t°, пропорции реагентов).

и мощно взрывающиеся (взрыв происходит при массе >20 мг).
Получение –

низкотемпературный гидролиз XeF4, XeF6.
Хорошо растворим в воде, где предполагают образование ксеноновой кислоты Н2XeО4
Водные растворы XeO3 не проводят эл-й ток, поэтому до сих пор не ясно, есть в растворе Н2XeО4 (Н6XeО6) или нет.
Предполагают существование равновесия:
XeO3 +H2O ↔ Н2XeО4 ↔ Н+ + НXeО4
которое в нейтральной среде сильно смещено влево,
в сильнощелочной вправо, с образованием ксенатов состава: М+НXeО4 , М2+XeО4, М2+XeО4, известен плохо растворимый Ва3XeО6
XeO3 +КОH = КНXeО4
XeO3 +Ва(ОH)2 = ВаXeО4+ H2O (или Ва3XeО6)
Ксенаты – бесцветные кристаллы, устойчивые до t° 150° С (Ва3XeО6 до t > 250° С)

например:
5XeO3 + 6MnSO4 + 9H2O = 5Xe

+ 6HMnO4 + 6Н2SО4
XeO3 + 6FeSO4 + 3Н2SО4 = Xe + 3Fe2(SО4)3 + 3H2O
Но с более сильными окислителями (например, O3) XeO3 проявляет восстановительные свойства.
XeО4 - тетраоксид Хе - Светло-желтый взрывчатый газ
Получение:
при t°=5°С: Bа2XeО6+2Н2SО4(к)=2BaSО4↓+XeО4↑+2H2O
Неустойчив, при t°=0°С разлагается:
3XeО4=2XeO3+Хе+3O2
При растворении в воде образуется перксеноновая кислота Н4XeО6
К1=10-2, К2=10-6, К3=10-11 (достаточно сильная по сравнению с кислотами “соседей” Хе по периоду (Н5IО6 и Н6ТeО6)
В индивидуальном состоянии не выделена; разлагается с выделением O2 : 2Н4XeО6 = 2XeO3+O2+4H2O
Получены соли Н4XeО6 - перксенаты состава М+НXeО6 , М2+XeО6, М2+XeО6 (М: K, Rb, Cs – растворимы в воде, Li, Na, Ba, Ag, Zn, Pb, La, Th – нерастворимы)

3XeO3 +12NaОH + O3= 3Nа4XeО6+6H2O
или

XeO3+4NaОH + O3= Nа4XeО6+ O2+2H2O
Ва3XeО6+ O3= Ва2XeО6 (Ва3XeО5)+ O2
2) щелочной гидролиз XeF6
2XeF6+ 16NaОH = Nа4XeО6+12NaF +Xe + 3O2+8H2O
4XeF6 + 18Ва(ОH)2 = 3Ba2XeО6+12BaF2 +Xe + 18H2O
3) диспропорционирование XeO3 в щелочной среде
2XeO3+4NaОH = Nа4XeО6+ Xe + 3O2+2H2O
медленно протекает диспропорционирование ксенатов в растворе: КНXeО4+2KОH= K4XeО6+ Xe + 3O2 +2H2O
Перксенаты (обычно кристаллогидраты) довольно устойчивы. При нагревании перксенаты разлагаются, например: Li4XeО6 =Li2О+ Xe + 2O2
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 Mn2+ в MnO4, IO3 в IO4 и т.д.

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 O2[SbF6], которые связывают Хе и Rn в твердые комплексы, например [ХеF] [Sb2F11].