Благородные газы. Примеры соединений криптона и ксенона

Элементы гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон образуют главную подгруппу VIII группы периодической системы Д. И. Менделеева. Их атомы содержат на внешнем уровне по 8 электро­нов (у гелия 2). Ранее полагали, что эти элементы не способны вступать в соединения, но в настоящее время известно большое число их соединений.

Благородные газы встречаются в земной коре и в атмосфере. Содержание их в воздухе колеблется от 10^-6 (ксенон) до 0,934 % по объему (аргон). В земной коре в наименьших количествах со­держится радон — 4•10^-17%. Содержание ксенона значительно больше — 2 • 1СГ⁹%. Содержание криптона — 1,9•10^-8%, содер­жание гелия и неона приблизительно одинаково — 8 — 5•10^-7%, и, наконец, содержание аргона достигает 4•10^-6%. Промышлен­ные природные месторождения гелия, как правило, находятся там, где в недрах земли залегают запасы природных газов, сопро­вождающих скопление нефти.

По физическим свойствам благородные газы представляют собой вещества с относительно очень низкими температурами плавления и кипения. Температура плавления гелия лежит близ­ко от абсолютного нуля (-272,3°С). По мере роста атомной массы

Таблица 27. Свойства инертных газов

температура кипения и плавления благородных газов повышает­ся и у радона достигает -71°С (см. табл. 27).

В начале 60-х годов были достигнуты крупные успехи в иссле­довании соединений элементов VIII группы. В 1962 году удалось получить тетрафторид ксенона XeF₄, после чего в широких мас­штабах началась разработка химии благородных газов, главным образом соединений криптона и ксенона. Прочность соединений криптона и ксенона значительно больше, чем прочность других благородных газов, а разнообразие соединений криптона и ксено­на оказалось очень большим.

Соединение ксенона со фтором, дифторид ксенона XeF₂, было получено в результате реакции между ксеноном и гексафторидом платины:

Xe+PtF₆=Xe⁺[PtF₆]^-

Позже для получения фторида ксенона применялись различ­ные методы: нагревание фтора с ксеноном, электрический разряд, воздействие ионизирующего излучения или ультрафиолетового облучения. В итоге удалось получить дифторид ксенона XeF₂, тетрафторид ксенона XeF₄ и гексафторид ксенона XeF₆. При нор­мальной температуре все это твердые вещества белого цвета. В

химическом отношении наиболее активен гексафторид ксенона XeF₆. Он легко взаимодействует с кремнеземом: 2XeF₆+SiO₂=2XeOF₄+SiF₄

Окситетрафторид ксенона XeOF₄ при нормальной температуре — летучая бесцветная жидкость.

Реакция тетрафторида ксенона с иодом:

5XeF₄+2I₂=4IF₅+5Xe

сопровождается воспламенением.

Все фториды ксенона взаимодействуют с водой. При этом в реакции с дифторидом и тетрафторидом ксенона образуется ксе­нон, кислород и фтороводород:

2XeF₂+2Н₂O=2Хе+О₂+4HF

XeF₄+2Н₂O=Хе+О₂+4HF

При взаимодействии с водой гексафторида ксенона получает­ся оксид ксенона (VI):

XeF₆+Н₂O= ХеO₃+6HF

Оксид ксенона (VI) ХеО₃ — бесцветное кристаллическое веще­ство, которое в твердом состоянии весьма взрывоопасно (по силе взрыва оно не уступает тринитротолуолу). В растворе же оксид ксенона (VI) устойчив и безопасен. Фториды ксенона — сильные окислители. При взаимодействии с водородом они восстанавлива­ются до ксенона:

XeF₆+3Н₂=Хе+6HF

При этом получается чистый ксенон.

Фториды ксенона проявляют окислительные свойства и по отношению к другим веществам, например:

XeF₆+6KI=Хе+3I₂+6KF

Вслед за фторидами ксенона в очень специфических условиях удалось получить фториды криптона — KrF₂ и KrF₄ — бесцветные кристаллические вещества. Они очень непрочны, разлагаются уже при комнатной температуре. Соединения неона, аргона и гелия не получены.

Из кислородных соединений помимо оксида ксенона (VI) ХеО₃ получены оксид ксенона (VIII) ХеO₄, а также соответствую­щие им кислоты Н₂ХеО₄ и Н₄ХеO₆. Сами эти кислоты неустойчи­вы, а их соли ксенаты (NaHXeO₄ и ВаХеО₄) и перксенаты (Na₄XeO₆ и Ва₂ХеО₆) при комнатной температуре представляют собой до­статочно устойчивые кристаллические вещества.

Таким образом, благородные газы способны вступать в реак­ции и образовывать соединения с обычными ковалентными свя-

зями. Вместе с тем уже известны и химические соединения благо­родных газов с ионной связью. Гексафторплатинат ксенона — твердое оранжевое вещество, имеющее ионную кристаллическую решетку.

Применение

Аргон и неон применяются для наполнения ими светящихся трубок, излучающих голубой (аргон) или красный (неон) свет. Гелий используется для наполнения аэростатов; ксенон для на­полнения специальных ламп. Аргон, получаемый в относительно больших количествах, применяют в качестве инертной среды при получении металлов и их сварке.