Реферат: Инертные газы

           Британская Международная Школа

Реферат по химии

“Инертные газы и их свойства”

Ученика 9б класса

Соколенко Алексея

                                   Руководитель:

                                      Чернышева И.В.

Москва

2003

Содержание:

I Вступление……………………………………………………………………………2

1.1 Инертные газы –элементы VIIIА группы……………………………………...2

1.2 Аргон на земле и вовселенной………………………………………………….5

II История открытия газов…………………………………………………..................7

  2.1 Аргон………………………………………………………………………………7

   2.2 Гелий…………………..…………………………………………………………..8

   2.3Криптон………………………………………………………..…………………..9

   2.4 Неон……………………………………………………………..…………………9

   2.5Ксенон……………………………………………………………….…………….9

   2.6Радон………………………………………………………………..…………….10

III Свойства инертных газов и их соединений…………………………………….....10

   3.1 Физические свойства инертных газов………………………………………….10

   3.2 Химическиесвойства инертных газов……………………………………….....11

   3.3Получение Аргона…………………………………………………...…………..14

   3.4 Физиологические свойства инертных газов……………………………………15

IV Применение инертных газов…………………………………………………..…..16

Списокиспользованной литературы………………………………………………....18

 I Вступление.

 Везде и по всюду нас окружает атмосферный воздух. Изчего он состоит? Ответ не составляет труда: из 78,08 процента азота, 20,9процента кислорода, 0,03 процента углекислого газа, 0,00005 процента водорода,около 0,94 процента приходится на долю так называемых инертных газов. Последниебыли открыты всего лишь в конце прошлого столетия.

Радон образуется при радиоактивном распаде радия и вничтожных количествах встречается в содержащих уран материалах, а также внекоторых природных водах. Гелий являющийся продуктом радиоактивногоα-распада элементов, иногда в заметном количества содержится в природномгазе и газе, выделяющемся из нефтяных скважин. В огромных количествах этотэлемент содержится на Солнце и на других звездах. Это второй элемент пораспространенности во вселенной (после водорода). 

1.1         Инертные газы –элементы 8А группы.

Конфигурация внешнего электронного слояатомов гелия 1s2, остальных элементов подгруппы VIII – ns2np6.

/>

/>/>

На Земле аргона намного больше, чем всех прочих элементов его группы,вместе взятых. Его среднее содержание в земной коре (кларк) в 14 раз больше,чем гелия, и в 57 раз больше, чем неона. Есть аргон и в воде, до 0,3 см3в литре морской и до 0,55 см3 в литре пресной воды. Любопытно,что в воздухе плавательного пузыря рыб аргона находят больше, чем в атмосферномвоздухе. Это потому, что в воде аргон растворим лучше, чем азот… Главное«хранилище» земного аргона – атмосфера. Его в ней (по весу) 1,286%, причем99,6% атмосферного аргона – это самый тяжелый изотоп – аргон-40. Еще большедоля этого изотопа в аргоне земной коры. Между тем у подавляющего большинствалегких элементов картина обратная – преобладают легкие изотопы. Причина этойаномалии обнаружена в 1943 г. В земной коре находится мощный источникаргона-40 – радиоактивный изотоп калия 40К. Этого изотопа на первыйвзгляд в недрах немного – всего 0,0119% от общего содержания калия. Однакоабсолютное количество калия-40 велико, поскольку калий – один из самыхраспространенных на нашей планете элементов. В каждой тонне изверженных пород3,1 г калия-40. Радиоактивный распад атомных ядер калия-40 идетодновременно двумя путями. Примерно 88% калия-40 подвергается бета распаду ипревращается в кальций-40. Но в 12 случаях из 100 (в среднем) ядра калия-40 неизлучают, а, наоборот, захватывают по одному электрону с ближайшей к ядруК-орбиты («К-захват»). Захваченный электрон соединяется с протоном – образуетсяновый нейтрон в ядре и излучается нейтрино. Атомный номер элемента уменьшаетсяна единицу, а масса ядра остается практически неизменной. Так калийпревращается в аргон. Период полураспада 40К достаточно велик –1,3 млрд лет. Поэтому процесс образования 40Аr в недрахЗемли будет продолжаться еще долго, очень долго. Поэтому, хотя и чрезвычайномедленно, но неуклонно будет возрастать содержание аргона в земной коре иатмосфере, куда аргон «выдыхается» литосферой в результате вулканическихпроцессов, выветривания и перекристаллизации горных пород, а также воднымиисточниками. Правда, за время существования Земли запас радиоактивного калияосновательно истощился – он стал в 10 раз меньше (если возраст Земли считатьравным 4,5 млрд лет.). Соотношение изотопов 40Аr: 40Ки 40Ar: 36Аr в горных породах легло в основу аргонногометода определения абсолютного возраста минералов. Очевидно, чем больше этиотношения, тем древнее порода. Аргонный метод считается наиболее надежным дляопределения возраста изверженных пород и большинства калийных минералов. Заразработку этого метода профессор Э.К. Герлинг в 1963 году удостоенЛенинской премии. Итак, весь или почти весь аргон-40 произошел на Земле откалия-40. Поэтому тяжелый изотоп и доминирует в земном аргоне. Этим факторомобъясняется, кстати, одна из аномалий периодической системы. Вопрекипервоначальному принципу ее построения – принципу атомных весов – аргонпоставлен в таблице впереди калия. Если бы в аргоне, как и в соседнихэлементах, преобладали легкие изотопы (как это, по-видимому, имеет место вкосмосе), то атомный вес аргона был бы на две-три единицыменьше...                                                                                 Теперь о легких изотопах.                                                                                                   Откудаберутся 36Аr и 38Аr? Не исключено, что какая-то частьэтих атомов реликтового происхождения, т.е. часть легкого аргона пришла вземную атмосферу из космоса при формировании нашей планеты и ее атмосферы. Нобольшая часть легких изотопов аргона родилась на Земле в результате ядерныхпроцессов. Вероятно, еще не все такие процессы обнаружены. Скорее всегонекоторые из них давно прекратились, так как исчерпались короткоживущие атомы-«родители»,но есть и поныне протекающие ядерные процессы, в которых рождаются аргон-36 иаргон-38. Это бета-распад хлора-36, обстрел альфа-частицами (в урановыхминералах) серы-33 и хлора-35:

3617Cl β–→ 3618Ar + 0–1e + ν.

3316S + 42He → 3618Ar + 10n.

3517Cl + 42He → 3818Ar + 10n + 0+1e.

В материи Вселенной аргон представлен еще обильнее, чем на нашейпланете. Особенно много его в веществе горячих звезд и планетарных туманностей.Подсчитано, что аргона в космосе больше, чем хлора, фосфора, кальция, калия – элементов,весьма распространенных на Земле. В космическом аргоне главенствуют изотопы 36Аrи 38Аr, аргона-40 во Вселенной очень мало. На это указываетмасс-спектральный анализ аргона из метеоритов. В том же убеждают подсчетыраспространенности калия. Оказывается, в космосе калия примерно в 50 тыс. разменьше, чем аргона, в то время как на Земле их соотношение явно в пользу калия– 660 : 1. А раз мало калия, то откуда же взяться аргону-40?!

II Историяоткрытия инертных газов.

  К концу 18 века были обнаружены многие из известныхгазов. К ним относились: кислород – газ, поддерживающий горение; углекислый газ– его можно было легко обнаружить по весьма примечательному свойству: он мутилизвестковую воду; и, наконец, азот, горение не поддерживающий и на известковуюводу не действующий. Таков был представлении химиков того времени составатмосферы, и некто, кроме известного английского ученого лорда Кавендиша, несомневался в этом.

 И у него был повод для сомнения.

 В 1785 году он проделал довольно простой опыт. Преждевсего он удалил из воздуха углекислый газ. На оставшуюся смесь азота икислорода он подействовал электрической искрой. Азот, реагируя с кислородом,давал бурные пары оксидов азота, которые, растворяясь в воде, превращались вазотную кислоту. Эта операция повторялась многократно.

 Однако немного менее одной сотой части объемавоздуха, взятого для опыта, оставалась неизменной. К сожалению, этот эпизод былзабыт не многие годы.

2.1 Аргон.

 В1785 г. английский химик и физик Г. Кавендиш обнаружил в воздухекакой-то новый газ, необыкновенно устойчивый химически. На долю этого газаприходилась примерно одна сто двадцатая часть объема воздуха. Но что это загаз, Кавендишу выяснить не удалось. Об этом опыте вспомнили 107 лет спустя,когда Джон Уильям Стратт (лорд Рэлей) натолкнулся на ту же примесь, заметив,что азот воздуха тяжелее, чем азот, выделенный из соединений. Не найдядостоверного объяснения аномалии, Рэлей через журнал «Nature» обратился кколлегам-естествоиспытателям с предложением вместе подумать и поработать надразгадкой ее причин… Спустя два года Рэлей и У. Рамзай установили, что вазоте воздуха действительно есть примесь неизвестного газа, более тяжелого, чемазот, и крайне инертного химически. Когда они выступили с публичным сообщениемо своем открытии, это произвело ошеломляющее впечатление. Многим казалосьневероятным, чтобы несколько поколений ученых, выполнивших тысячи анализоввоздуха, проглядели его составную часть, да еще такую заметную – почти процент!Кстати, именно в этот день и час, 13 августа 1894 г., аргон и получил своеимя, которое в переводе с греческого значит «недеятельный». Его предложилпредседательствовавший на собрании доктор Медан. Между тем нет ничегоудивительного в том, что аргон так долго ускользал от ученых. Ведь в природе онсебя решительно ничем не проявлял! Напрашивается параллель с ядерной энергией:говоря о трудностях ее выявления, А. Эйнштейн заметил, что нелегкораспознать богача, если он не тратит своих денег… Скепсис ученых был быстроразвеян экспериментальной проверкой и установлением физических констант аргона.Но не обошлось без моральных издержек: расстроенный нападками коллег (главнымобразом химиков) Рэлей оставил изучение аргона и химию вообще и сосредоточилсвои интересы на физических проблемах. Большой ученый, он и в физике достигвыдающихся результатов, за что в 1904 г. был удостоен Нобелевской премии.Тогда в Стокгольме он вновь встретился с Рамзаем, который в тот же день получалНобелевскую премию за открытие и исследование благородных газов, в том числе иаргона.

2.2 Гелий.

/>

В феврале 1895 года  Размай получил письмоот лондонского метеоролога Маерса, где тот сообщал об опытах американскогогеолога Гиллебранда, который               кипятил в серной кислоте редкиеминералы урана и наблюдал выделение газа, по свойствам своим напоминающий азот.Чем больше урана содержится в минералах, тем больше выделялось газа. Гиллебрандусловно предположил, что этот газ является азотом. “А может быть это аргон?” –спрашивал автор письма.

Вскоре Размай послал своих помощников влондонские химические магазины за урановым минералом клевеитом. Было куплено 30грамм клевеита, и в тот же день Размай со своим помощником Метьюзом извлекнесколько кубических сантиметров газа. Размай подверг этот газспектраскопическому исследованию. Он увидел яркую желтую линию, очень похожуюна линию натрия и в тоже время отличающуюся от нее по своему положению вспектре. Размай был на столько удивлен, что разобрал спектроскоп, почистил его,но при новом опыте снова обнаружил яркую желтую линию, не совпадавшую с линейнатрия. Размай просмотрел спектры всех элементов. Наконец он вспомнил озагадочной линии в спектре солнечной короны.

/>

В 1868 году во время солнечного затменияфранцузский исследователь Жансен и англичанин Локьер обнаружили в спектресолнечных протуберанцев яркую желтую линию, которой не оказалось в земномспектре источников света. В 1871 году Локьер высказал предположение, не принадлежитли эта линия спектру неизвестного на Земле вещества.

Он назвал этот гипотетический элемент гелием, то есть“солнечным”. Но на земле он обнаружен не был. Физики и химики им незаинтересовались: на Солнце, мол, совершенно другие условия, там и водородсойдет за гелий.

Так неужели в его руках этот самый гелий? Размай почтиуверен в этом, но он хочет услышать подтверждение от известного спектроскопистаКрукса. Размай посылает ему газ на исследование и пишет о том, что нашелкакой-то новый газ, названый им криптоном, по-гречески означает “скрытый”.Телеграмма от Крукса гласила: “Криптон есть гелий”.

2.3 Криптон.

/>

К 1895 году открыли два инертных газа.Было ясно, что между ними должен находится еще один газ, свойства которогоРазмай описал по примеру Менделеева. Лекок де Буабодран предсказал даже веснеоткрытого газа – 20,0945.

И неизвестно, обнаружил бы ученый новыеинертные газы, если бы во время его поисков Линде в Генмании и Хемпсон в Англиине взяли одновременно патент на машину, сжижжающую воздух.

Эта машина словно была специальносоздана для обнаружения инертных газов. Принцип ее действия основан наизвестном физическом явлении, если сжать воздуж, в затем дать ему быстрорасшириться, он охлаждается. Охлажденным воздухом охлаждают новую порциювоздуха, поступающую в машину, и т.д., пока воздух не превратится в жидкость.

Испарив почти весь азот и кислород, Размай оставшийсяжидкий воздух поместил в газометр. Он думал найти в нем гелий, так как считал,что этот газ испаряется медленнее, чем кислород и азот. Он очистил газ вгазометре от примеси кислорода и азота и снял спектр, в котором снял две ранеене известных линии.

Далее Размай поместил 15 литров аргона в баллоне вжидкий воздух. Для того чтобы найти инертный газ, по расчетам, более легкий,чем аргон и криптон, Размай собрал первые порции испарения аргона. Получилсяновый спектр с ярко-красными линиями. Размай назвал выделенный газ неоном, чтопо-гречески означает “новый”.   

2.4 Неон.

Далее Размай поместил 15 литров аргона в баллоне вжидкий воздух. Для того чтобы найти инертный газ, по расчетам, более легкий,чем аргон и криптон, Размай собрал первые порции испарения аргона. Получилсяновый спектр с ярко-красными линиями. Размай назвал новый газ неоном, что     по-гречески означает “новый”.

2.5 Ксенон.

В 1888 году помощник Размая Треверс построил машинуспособную давать температуру -2530С. С помощью ее был получентвердый аргон. Были отогнаны все газы, кроме криптона. И уже в неочищенномкриптоне был найден ксенон (“чужой”). Для  того чтобы получить 300 кубическихсантиметров ксенона, ученым пришлось в течении 2 лет переработать 77,5 миллионалитров атмосферного воздуха.

2.6 Радон.

Уже было сказано, что гелий присутствует в урановыхминералах. Чем больше в клевеите урана, тем больше гелия. Размай долго пыталсянайти взаимосвязь между содержанием урана и гелия, но это ему не удалось.Разгадка пришла с другой стороны; она была связана с открытием радиоактивности.

Обнаружили, что радий выделяет газообразное вещество,названное эманацией. 1 грамм радия в сутки выделял один кубический  миллиметрэманации. В 1903 году Размай и известный физик Содди занялись изучениемэманации. Они имели в своем распоряжении всего 50 миллиграммов бромистогорадия; одновременно у них было не более 0.1 кубического миллиметра эманации.

Для выполнения работ Размай построилсверхчувствительные весы, показывающие четыре миллиардные доли грамма. Вскореисследователи выяснили, что эманация является последним представителемсемейства инертных газов .

Имдолго не удавалось рассмотреть спектр эманации. Как-то, оставив трубку сэманацией на несколько дней, они поставили ее в спектроскоп и были удивлены,увидев в спектроскопе известные линии гелия.

Этотфакт подтвердил  предположение Резерфорда и Содди о том, что радиоактивноепревращение связано с превращением атомов. Радий, самопроизвольно распадался,превращался в эманацию и выделял ядро атома гелия. Один элемент превращался вдругой.

Ученым стало понятно, почему гелий обнаруживается вурановых материалах; он один из продуктов распада урана. В 1923 году по решениюМеждународного комитета по химическим элементам эманация была переименована врадон.

III Свойства инертных газов и их соединений.

3.1Физические свойства инертных газов.

        Благородные газы  –бесцветные одноатомные газ без цвета и запаха.

Инертные газы обладают более высокойэлектропроводностью по сравнению с другими газами и при прохождении через нихтока ярко светятся: гелий ярко-жёлтым светом, потому что в его сравнительнопростом спектре двойная жёлтая линия преобладает над всеми другими; неоногненно красным светом, так как самые яркие его линии лежат в красной частиспектра.

Насыщенный характер атомных молекул инертных газовсказывается и в том, что инертные газы имеют более низкие точки сжижения изамерзания, чем другие газы с тем же молекулярным весом. Из подгруппы тяжелыхинертных газов аргон самый легкий. Он тяжелее воздуха в 1,38 раза. Жидкостьюстановится при – 185,9°C, затвердевает при – 189,4°C (в условиях нормальногодавления).

/>

 В отличие от гелия и неона, он довольно хорошоадсорбируется на поверхностях твердых тел и растворяется в воде (3,29 см3в 100 г воды при 20°C). Еще лучше растворяется аргон во многихорганических жидкостях. Зато он практически нерастворим в металлах и недиффундирует сквозь них.

3.2 Химические свойства инертных газов.

Долгое время не находили условий, при которыхблагородные газы могли бы вступать в химическое взаимодействие. Они не образовывалиистинных химических соединений. Иными словами их валентность равнялась нулю. Наэтом основании было решено новую группу химических элементов считать нулевой.Малая химическая активность благородных газов объясняется жёсткойвосьмиэлектронной конфигурацией внешнего электронного слоя. Поляризуемостьатомов растёт с увеличением числа электронных слоёв. Следовательно, она должнаувеличиваться при переходе от гелия к радону. В этом же направлении должнаувеличиваться и реакционная способность благородных газов.

/>

/>

/>

Так, уже в 1924 году высказывалась идея, что некоторыесоединения тяжелых инертных газов (в частности, фториды и хлориды ксенона)термодинамически вполне стабильны и могут существовать при обычных условиях.Через девять лет эту идею поддержали и развили известные теоретики — Полинг иОддо. Изучение электронной структуры оболочек криптона и ксенона с позицийквантовой механики привело к заключению, что эти газы в состоянии образовыватьустойчивые соединения с фтором. Нашлись и экспериментаторы, решившие проверитьгипотезу, но шло время, ставились опыты, а фторид ксенона не получался. Врезультате почти все работы в этой области были прекращены, и мнение обабсолютной инертности благородных газов утвердилось окончательно.

Однако в 1961 году Бартлетт, сотрудник одного изуниверситетов Канады, изучая свойства гексафторида платины, соединения болееактивного, чем сам фтор, установил, что потенциал ионизации у ксенона ниже, чему кислорода (12, 13 и 12, 20 эв соответственно). Между тем кислород образовывалс гексафторидом платины соединение состава O2PtF6…Бартлетт ставит опыт и при комнатной температуре из газообразного гексафторидаплатины и газообразного ксенона получает твердое оранжево — желтое вещество —гексафторплатинат ксенона XePtF6, поведение которого ничем неотличается от поведения обычных химических соединений. При нагревании в вакуумеXePtF6 возгоняется без разложения, в воде гидролизуется, выделяяксенон:

2XePtF6 + 6Н2О = 2Хе + О2+ 2PtО2 + 12HF

Последующие работы Бартлетта позволили установить, чтоксенон в зависимости от условий реакции образует два соединения с гексафторидомплатины: XePtF6 и Xe (PtF6) 2; при гидролизеих получаются одни и те же конечные продукты. Убедившись, что ксенондействительно вступил в реакцию с гексафторидом платины, Бартлетт выступил сдокладом и в 1962 году опубликовал в журнале “Proceedings of the ChemicalSociety” статью, посвященную сделанному им открытию. Статья вызвала огромныйинтерес, хотя многие химики отнеслись к ней с нескрываемым недоверием. Но ужечерез три недели эксперимент Бартлетта повторила группа американскихисследователей во главе с Черником в Аргоннской национальной лаборатории. Крометого, они впервые синтезировали аналогичные соединения ксенона с гексафторидамирутения, родия и плутония. Так были открыты первые пять соединений ксенона:XePtF6, Xe (PtF6)2, XeRuF6, XeRhF6,XePuF6 — миф об абсолютной инертности благородных газов развеян изаложено начало химии ксенона.Настало время проверить правильностьгипотезы о возможности прямого взаимодействия ксенона с фтором.

Смесь газов (1 часть ксенона и 5 частей фтора)поместили в никелевый (поскольку никель наиболее устойчив к действию фтора)сосуд и нагрели под сравнительно небольшим давлением. Через час сосуд быстроохладили, а оставшийся в нем газ откачали и проанализировали. Это был фтор.Весь ксенон прореагировал! Вскрыли сосуд и обнаружили в нем бесцветныекристаллы XeF4. Тетрафторид ксенона оказался вполне устойчивымсоединением, молекула его имеет форму квадрата с ионами фтора по углам иксеноном в центре. Тетрафторид ксенона фторирует ртуть:

ХеF4 + 2Hg = Хe + 2HgF2

/>

Кристаллы XeF4

Платина тоже фторируется этим веществом, но толькорастворенным во фтористом водороде.

Интересно в химии ксенона то, что, меняя условияреакции, можно получить не только XeF4, но и другие фториды—XeF2,XeF6.

Советские химики В. М. Хуторецкий и В. А. Шпанский показали, что длясинтеза дифторида ксенона совсем не обязательны жесткие условия. Попредложенному ими способу смесь ксенона и фтора (в молекулярном отношении 1:1)подается в сосуд из никеля или нержавеющей стали, и при повышении давления до35 атм начинается самопроизвольная реакция.

XeF2 — единственный фторид ксенона, которыйможно получить, не пользуясь элементарным фтором. Он образуется при действииэлектрического разряда на смесь ксенона и четырехфтористого углерода. Возможен,конечно, и прямой синтез. Очень чистый ХеF2 получается, если смеськсенона и фтора облучить ультрафиолетом. Растворимость дифторида в воденевелика, однако раствор его — сильнейший окислитель. Постепенно онсаморазлагается на ксенон, кислород и фтористый водород; особенно быстроразложение идет в щелочной среде. Дифторид имеет резкий специфический запах.Большой теоретический интерес представляет метод синтеза дифторида ксенона,основанный на воздействии на смесь газов ультрафиолетового излучения (длинаволн порядка 2500—3500 А). Излучение вызывает расщепление молекул фтора насвободные атомы. В этом и заключается причина образования дифторида: атомарныйфтор необычайно активен. Для получения XeF6 требуются более жесткиеусловия: 700° С и 200 атм. В таких условиях в смеси ксенона и фтора (отношениеот 1:4 до 1:20) практически весь ксенон превращается в XeF6.Гексафторид ксенона чрезвычайно активен и разлагается со взрывом. Он легкореагируете фторидами щелочных металлов (кроме LiF):

 XeF6 + RbF =RbXeF7,

 но при 50° С эта соль разлагается:

2RbXeF7= XeF6 + Rb2XeF8

 Сообщалось также о синтезе высшего фторида XeF8,устойчивого лишь при температуре ниже минус 196° C.

Синтез первых соединений ксенона поставил передхимиками вопрос о месте инертных газов в периодической системе. Преждеблагородные газы были выделены в отдельную нулевую группу, что вполне отвечалопредставлению об их валентности. Но, когда ксенон вступил в химическую реакцию,когда стал известен его высший фторид, в котором валентность ксенона равнавосьми (а это вполне согласуется со строением его электронной оболочки),инертные газы решили перенести в VIII группу. Нулевая группа пересталасуществовать.

 Заставитьксенон вступить в реакцию без участия фтора (или некоторых его соединений) покане удалось. Все известные ныне соединения ксенона получены из его фторидов. Этивещества обладают повышенной реакционной способностью. Лучше всего изученовзаимодействие фторидов ксенона с водой. Гидролиз ХеF4 в кислойсреде ведет к образованию окиси ксенона ХеО3 — бесцветных,расплывающихся на воздухе кристаллов. Молекула ХеО3 имеет структуруприплюснутой треугольной пирамиды с атомом ксенона в вершине. Это соединениекрайне неустойчиво; при его разложении мощность взрыва приближается к мощностивзрыва тротила. Достаточно несколько сотен миллиграммов ХеО3, чтобыэксикатор разнесло в куски. Не исключено, что со временем трехокись ксенонабудут использовать как взрывчатое вещество дробящего действия. Такая взрывчаткабыла бы очень удобна, потому что все продукты взрывной реакции — газы. Пока жеиспользовать для этой цели трехокись ксенона слишком дорого — ведь ксенона ватмосфере меньше, чем золота в морской воде, и процесс его выделения слишкомтрудоемок. Напомним, что для получения 1 м3 ксенона нужнопереработать 11 млн. м3 воздуха. Соответствующая трехокисинеустойчивая кислота шестивалентного ксенона H6XeO6образуется в результате гидролиза XeF6 при 0° С:

XeF6 + 6H2О = 6HF + H6XeO6

Если к продуктам этой реакции быстро добавить Ва (ОН)2,выпадает белый аморфный осадок Ва3ХеО6. При 125° С онразлагается на окись бария, ксенон и кислород. Получены аналогичныесоли—ксенонаты натрия и калия. При действии озона на раствор ХеО3 водномолярном едком натре образуется соль высшей кислоты ксенона Na4ХеО6.Перксенонат натрия может быть выделен в виде бесцветного кристаллогидратаNa4XeO6 · 6Н2О. К образованию перксенонатов приводит и гидролиз XeF6в гидроокисях натрия и калия. Если твердую соль Na4XeO6обработать раствором нитрата свинца, серебра или уранила, то получаютсясоответствующие перксенонаты: PbXeO6 и (UO2) 2XeO6желтого цвета и Ag4XeO6 — черного. Аналогичные соли даюткалий, литий, цезий, кальций.

Окисел, соответствующий высшей кислоте ксенона,получают взаимодействием Na4XeO6 с безводной охлажденнойсерной кислотой. Это четырехокись ксенона ХеO4. В ней, как и воктафториде, валентность ксенона равна восьми. Твердая четырехокись притемпературе выше 0° С разлагается на ксенон и кислород, а газообразная (прикомнатной температуре) — на трехокись ксенона, ксенон и кислород. Молекула ХеO4имеет форму тетраэдра с атомом ксенона в центре. В зависимости от условийгидролиз гексафторида ксенона может идти двумя путями; в одном случаеполучается тетраоксифторид XeOF4, другом — диоксифторид XeO2F2.Прямой синтез из элементов приводит к образованию оксифторида ХеОF2.Все это бесцветные твердые вещества, устойчивые в обычных условиях.

Очень интересна изученная недавно реакция дифторида ксенонас безводной НС1O4. В результате этой реакции получено новоесоединение ксенона ХеСlO4 — чрезвычайно мощный окислитель, вероятно,самый сильный из всех перхлоратов.

Синтезированы также соединения ксенона, не содержащиекислорода. Преимущественно это двойные соли, продукты взаимодействия фторидовксенона с фторидами сурьмы, мышьяка, бора, тантала: XeF2 · SbF5,ХеF6 · AsF3, ХеF6 · ВF3 и ХеF2· 2ТаF5. И наконец, получены вещества типа XeSbF6,устойчивые при комнатной температуре, и XeSiF6 — нестойкий комплекс.

В распоряжении химиков имеются весьма незначительныеколичества радона, тем не мене удалось установить, что он также взаимодействуетс фтором, образуя нелетучие фториды. Для криптона выделены и изучены дифторид KrF2и тетрафторид KrF4 посвойствам, напоминающим соединения ксенона.

3.3 Получение Аргона.

Земная атмосфера содержит 66 · 1013 т аргона.Этот источник аргона неисчерпаем, тем более что практически весь аргон рано илипоздно возвращается в атмосферу, поскольку при использовании он не претерпеваетникаких физических или химических изменений. Исключение составляют весьманезначительные количества изотопов аргона, расходуемые на получение в ядерныхреакциях новых элементов и изотопов. Получают аргон как побочный продукт приразделении воздуха на кислород и азот. Обычно используют воздухоразделительныеаппараты двукратной ректификации, состоящие из нижней колонны высокого давления(предварительное разделение), верхней колонны низкого давления и промежуточногоконденсатора-испарителя. В конечном счете азот отводится сверху, а кислород –из пространства над конденсатором. Летучесть аргона больше, чем кислорода, номеньше, чем азота. Поэтому аргонную фракцию отбирают в точке, находящейсяпримерно на трети высоты верхней колонны, и отводят в специальную колонну.Состав аргонной фракции: 10...12% аргона, до 0,5% азота, остальное – кислород.В «аргонной» колонне, присоединенной к основному аппарату, получают аргон спримесью 3...10% кислорода и 3...5% азота. Дальше следует очистка «сырого»аргона от кислорода (химическим путем или адсорбцией) и от азота(ректификацией). В промышленных масштабах ныне получают аргон до 99,99%-нойчистоты. Аргон извлекают также из отходов аммиачного производства – из азота,оставшегося после того, как большую его часть связали водородом. Аргон хранят итранспортируют в баллонах емкостью 40 л, окрашенных в серый цвет с зеленойполосой и зеленой надписью. Давление в них 150 атм. Более экономичнаперевозка сжиженного аргона, для чего используют сосуды Дюара и специальныецистерны. Искусственные радиоизотопы аргона получены при облучении некоторыхстабильных и радиоактивных изотопов (37Cl, 36Аr, 40Аr,40Са) протонами и дейтонами, а также при облучении нейтронамипродуктов, образовавшихся в ядерных реакторах при распаде урана. Изотопы 37Аrи 41Аr используются как радиоактивные индикаторы: первый – вмедицине и фармакологии, второй – при исследовании газовых потоков,эффективности спетом вентиляции и в разнообразных научных исследованиях. Но,конечно, не эти применения аргона самые важные.

3.4 Физиологическое действие инертных газов.

Естественно было ожидать, что столь химически инертныевещества, как инертные газы, не должны влиять и на живые организмы. Но это нетак. Вдыхание высших инертных газов (конечно в смеси с кислородом) приводитчеловека в состояние, сходное с опьянением алкоголем. Наркотическое действиеинертных газов обуславливается растворением в нервных тканях. Чем выше атомныйвес инертного газа, тем больше его растворимость и тем сильнее егонаркотическое действие.

Теперь о влиянии аргона на живой организм. При вдыхании смеси из 69%Ar, 11% азота и 20% кислорода под давлением 4 атм возникают явлениянаркоза, которые выражены гораздо сильнее, чем при вдыхании воздуха под тем жедавлением. Наркоз мгновенно исчезает после прекращения подачи аргона. Причина –в неполярности молекул аргона, повышенное же давление усиливает растворимостьаргона в нервных тканях. Биологи нашли, что аргон благоприятствует ростурастений. Даже в атмосфере чистого аргона семена риса, кукурузы, огурцов и рживыкинули ростки. Лук, морковь и салат хорошо прорастают в атмосфере, состоящейиз 98% аргона и только 2% кислорода.

IV Применениеинертных газов.

Гелий является важным источником низких температур.При температуре жидкого гелия тепловое движение атомов и свободных электронов втвердых телах практически отсутствует, что позволяет изучать многие новыеявления, например сверхпроводимость в твердом состоянии.

Газообразный гелий используют как легкий газ длянаполнения воздушных шаров. Поскольку он негорюч, его добавляют к водороду для заполненияоболочки дирижабля.

/>/>

Так как гелий хуже растворим в крови, чем азот,большие количества гелия применяют в дыхательных смесях для работ поддавлением, например при морских погружениях, при создании подводных тоннелей исооружений. При использовании гелия декомпрессия (выделение растворенного газаиз крови) у водолаза протекает менее болезненно, менее вероятна кессоннаяболезнь, исключается такое явление, как азотный наркоз, – постоянный и опасныйспутник работы водолаза. Смеси He–O2 применяют, благодаря их низкойвязкости, для снятия приступов астмы и при различных заболеваниях дыхательныхпутей.

Гелий используют как инертную среду для дуговойсварки, особенно магния и его сплавов, при получении Si, Ge, Ti и Zr, дляохлаждения ядерных реакторов.

Другие применения гелия – для газовой смазкиподшипников, в счетчиках нейтронов (гелий-3), газовых термометрах,рентгеновской спектроскопии, для хранения пищи, в переключателях высокогонапряжения. В смеси с другими благородными газами гелий используется в наружнойнеоновой рекламе (в газоразрядных трубках). Жидкий гелий выгоден для охлаждениямагнитных сверхпроводников, ускорителей частиц и других устройств. Необычнымприменением гелия в качестве хладагента является процесс непрерывного смешения 3Heи 4He для создания и поддержания температур ниже 0,005 K

Области применения ксенона разнообразны и порой неожиданны. Человекиспользует и его инертность и его чудесную способность вступать в реакцию софтором. В светотехнике признание получили ксеноновые лампы высокого давления. Втаких лампах светит дуговой разряд в ксеноне, находящемся под давлением внесколько десятков атмосфер. Свет в ксеноновых лампах появляется сразу послевключения, он ярок и имеет непрерывный спектр — от ультрафиолетового до ближнейобласти инфракрасного. Ксеноном пользуются и медики — при рентгеноскопическихобследованиях головного мозга. Как и баритовая каша, применяющаяся припросвечивании кишечника, ксенон сильно поглощает рентгеновское излучение ипомогает найти места поражения. При этом он совершенно безвреден. Активныйизотоп элемента № 54, ксенон — 133, используют при исследовании функциональнойдеятельности легких и сердца.

Продувкой аргона через жидкую сталь из нее удаляют газовые включения.Это улучшает свойства металла.

/>

Все шире применяется дуговая электросварка в среде аргона. В аргоннойструе можно сваривать тонкостенные изделия и металлы, которые прежде считалисьтрудносвариваемыми. Не будет преувеличением сказать, что электрическая дуга варгонной атмосфере внесла переворот в технику резки металлов. Процесс намногоускорился, появилась возможность резать толстые листы самых тугоплавкихметаллов. Продуваемый вдоль столба дуги аргон (в смеси с водородом)предохраняет кромки разреза и вольфрамовый электрод от образования окисных,нитридных и иных пленок. Одновременно он сжимает и концентрирует дугу на малойповерхности, отчего температура в зоне резки достигает 4000—6000° С. К тому жеэта газовая струя выдувает продукты резки. При сварке в аргонной струе нетнадобности во флюсах и электродных покрытиях, а стало быть, и в зачистке шва отшлака и остатков флюса.

Неон и аргон используются, как наполнители в неоновых лампах и лампахдневного свата Криптоном наполняют обычные лампы с целью уменьшения испарения иувеличения яркости свечения вольфрамовой нити. Ксеноном наполняют кварцевыелампы высокого давления, являющиеся наиболее мощными источниками света. Гелий иаргон используется в газовых лазерах.  

/>  

Список использованной литературы

1. Петров М.М., Михилев Л.А., Кукушкин Ю.Н.“Неорганическая химия”

2. Гузей Л.С. Лекции по общей химии”

3. Ахметов Н.С. “Общая и неорганическая химия”

4. Некрасов Б.В. “Учебник общей химии”

5. Глинка Н.Л. “Общая химия

6. Ходаков Ю.В. “Общая и неорганическая химия”