Соединения благородных газов

Соединения благородных газов

Соединения благородных газовЭлементы, составляющие главную подгруппу восьмой группы: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон,— были названы инертными за их упорное нежелание вступать в какие-либо химические реакции. Строение атомов инертных элементов, имеющих на внешнем энергетическом уровне два (гелий) или восемь электронов, позволило выдвинуть гипотезу об особой устойчивости наружного двух- и восьми электронного квантового слоя. Эта гипотеза легла в основу теории химической связи, и логический круг таким образом замкнулся. Строение электронных оболочек атомов благородных газов стало главным доказательством их неспособности к образованию химических связей. Ведь атомы других элементов стремятся окружить себя электронной оболочкой благородного газа; значит, она абсолютно устойчива. Именно благодаря такому рассуждению инертность элементов главной подгруппы восьмой группы была возведена в абсолют. И веру в эту абсолютную инертность не смогли подорвать даже многочисленные случаи нарушения правила октета, рассмотренные нами на примере PF5 и SF6.

Посмотрим, однако, на значения потенциалов ионизации некоторых элементов главных подгрупп IV—VIII групп периодической системы (в эв) смотрим рис. выше.

Энергия ионизации атома азота выше энергий ионизации атомов криптона, ксенона и радона. А, как известно, вырвать электрон из атома азота можно; именно в таком состоянии он находится в молекуле HNO3.Следовательно, атомы радона, ксенона и криптона также можно химическим путем перевести в положительно заряженные ионы. Для этого требуется только очень сильный окислитель.

В июне 1962 г. молодому канадскому химику Нейлу Бартлетту удалось при смешении гексафторида платины PtF6 с ксеноном получить первое ионное соединение ксенона — Xe+[PtF6]. В следующем году он сообщил о синтезе аналогичного родиевого соединения — Xe+[RhF6]-_ С этого времени началось интенсивное изучение химии благородных газов. Оказалось, что под действием электрического разряда или ультрафиолетовых лучей криптон, ксенон и радон соединяются со фтором, образуя различные по составу фториды: KrF2, XeF2, RnF2, XeF4, XeF6, представляющие собой довольно устойчивые бесцветные кристаллические вещества. Эти соединения легко вступают в реакцию с водородом, давая фтороводород и свободный благородный газ, например:

XeF4 + 2H2=Xe + 4HF

При взаимодействии XeF6 с оксидом кремния (IV) образуется новое соединение — оксотетрафторид ксенона:

2XeF6 + SiО2 = 2XeOF4 + SiF4

Несколько различно протекает реакция фторидов ксенона с водой. В то время как дифторид XeF2 гидролизуется с выделением газообразного ксенона:

2XeF2 + 2Н2О = 2Хе + 4HF + О2,

тетра- и гексафториды переходят при этом соответственно в дигидрат оксида ксенона (IV) ХеО2•2Н2О и оксид ксенона (VI) ХеО3. Последнее соединение чрезвычайно взрывчато и обладает сильными окислительными свойствами. Его растворы легко окисляют спирты и карбоновые кислоты до углекислого газа и воды.

Пропусканием озона в щелочные растворы ХеО3 удается получить соли восьмивалентного ксенона — перксенаты, например Nа4ХеО6 и Ва2ХеО6. При взаимодействии перксенатов с серной кислотой выделяется тетраоксид ксенона ХеO4:

Ва2ХеО6 + 2H2SO4 = XeO4 + 2BaS)4 + 2Н2O

Возможность образования ковалентных связей атомами благородных газов объясняется появлением не спаренных электронов при возбуждении. Легче всего такое возбуждение протекает у радона (VI период), а труднее всего— у аргона (III период). У атомов гелия и неона ковалентные связи возникнуть не могут, так как у них отсутствуют свободные d-подуровни.

Энергетические затраты на возбуждение электронов в атомах инертных элементов окупаются за счет образования химических связей Кr—F, Хе—F или Rn—F. Кислород менее электроотрицателен, чем фтор, поэтому оксиды благородных газов эндотермичны. По той же самой причине их хлориды должны быть малоустойчивыми соединениями.

Статья на тему Соединения благородных газов