Химия инертных газов

ХИМИЯ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ

Уже в опытах Рамзая с открытыми им газами было предпринято множество попыток получить  сколько-нибудь прочные соединения этих газов с кислородом, водородом, хлором, металлами, парами воды и иными активными реагентами. Прибегали к стимуляции высокими и низкими температурами и давлениями, катализаторами, электрическими разрядами, световыми импульсами — химические процессы упорно не шли. Постепенно сложилось убеждение о беспримерной химической инертности безвалентных, как тогда их называли, газов.
 
Однако в перечне реагентов, которыми испытывались эти газы на химическую активность, отсутствовал фтор. Это не было досадной случайностью. Хотя свободный фтор был впервые получен Myассаном еще в 1876 г., долгие десятилетия спустя мало кто отваживался работать с ним, так как токсичность и коррозионная агрессивность фтора необычайно велики. Если бы Рамзай и его последователи включили в свои эксперименты фтор, то изучение химии благородных газов началось бы на полстолетие раньше.
 
Однако постепенно накапливались сведения, приводившие к сомнению в абсолютной химической инертности наших газов. Например, было твердо установлено, что в электрическом разряде возникают ионизованные двухатомные молекулы всех инертных газов, даже гелия:
        —ē
2Не  Не2.
       +ē
 
Так, при температуре 89° К и давлении 2,7 ат была зарегистрирована ассоциация 2% атомов неона; с понижением температуры число ионизованных молекул быстро увеличивается . Но вне разряда такие ионы, захватывая по электрону, мгновенно распадаются на нейтральные атомы.
 
Было также показано (путем анализа образующихся полосатых спектров), что в тлеющем разряде появляются ионизованные молекулы из атомов различных инертных газов:
 
(АrХе), (КrХе)+, (NeAr)+, (АrКr)+.
 
Там возникают также молекулярные ионы из атомов инертных газов и ионов водорода и ртути:
 
(HеН)+, (HgHe)+, (HgNe)+ и др.
 
В научной печати временами публиковались теоретические исследования электронных структур инертных газов, приводившие авторов к выводу о возможности образования устойчивых соединений тяжелых элементов этой группы.
Так, выдающийся американский химик Л. Полинг, руководствуясь развитой им квантовомеханической теорией валентных связей, в 1934 г. пришел к заключению, что октеты ксенона и криптона могут обладать достаточной энергией для образования устойчивых соединений с фтором и даже с хлором. Аналогичное предсказание сделал в 1951 г. Ж. Пиментель исходя из квантовомеханической теории молекулярных орбиталей.
 
Прогнозы нуждались в опытной проверке, но нашлись лишь единичные экспериментаторы, пожелавшие потратить силы и время на столь малоперспективное, как тогда полагали, занятие. Так как пробные эксперименты не дали положительных результатов, то предсказания теоретиков на время были преданы забвению .
 
Естественно, не было недостатка и в противоположных мнениях. В частности, считалось, что окислы и галогениды благородных газов (скажем, окисел гелия, фторид неона) если и будут получены, долго не просуществуют, так как должны быть сильно эндотермичными; при образовании они неизбежно поглотят сотни килокалорий на грамм-молекулу, а такие количества внутренней энергии сделают молекулы очень неустойчивыми, «взорвут» их изнутри.
 
Эта полемика примечательна тем, что последующее развитие событий выявило справедливость обоих, казалось бы, взаимоисключающих суждений. Секрет тут прост: позитивные прогнозы опирались на параметры самых тяжелых инертных газов, а негативные — на параметры легких газов. В самых общих чертах причина такого различия кроется в том, что по мере увеличения числа экранирующих электронных слоев прочность связи внешних электронов с ядром уменьшается, и это облегчает переход отдельных внешних электронов в неспаренное состояние даже при наличии октетной конфигурации. Эту мысль можно выразить и так: чем тяжелее атом инертного газа, тем меньше величина энергии, необходимая для перевода атома в состояние, характеризующееся наличием на орбиталях неспаренных электронов — носителей химической активности атома. Оттого и деформируемость электронной оболочки у атома ксенона в 20 раз больше, чем у атома гелия.
Статья на тему Химия инертных газов