Михаил Бармин - Общая и Неорганическая химия с примерами решения задач

1. Нахождение в природе;

2. Структура;

3. Получение в промышленности;

4. Химические свойства;

5. Наиболее известные производные и их свойства;

6. Применение

Часть II

Неорганическая химия

Лекция 15

Химия элементов и их соединений. Инертные газы

Химия элементов и их соединений. Инертные газы

Самостоятельно: водород, кислород, озон, перекись водорода, вода.

Впервые инертные газы были получены в 1785 году Кавендишем. Но эти годы не были индефицированы. При проверке гипотезы Проута ( все элементы можно представить в виде сум-мы атомов водорода) выдающийся английский физик Рэлей установил различие атомных масс азота, полученного из воздуха

при разложения неорганических соединений (NH4NO2).

дальнейшим инертные газы (ИГ) впервые открыты с использованием современных спектроскопических методов Рэлеем и Ролуаем. Основные физические свойства приведены в следующей таблице:

Свойства

He

Ne

Ar

Kr

Xe

Rn

Электронное строение

2

2 6

2 6

2 6

2 6

2 6

1s

2s 2p

3s 3p

4s 4p

5s 5p

6s 6p

R атома

1,22

1,6

1,92

1,98

2,18

2,14

ρ, г/л

0,18

1,9

1,78

3,71

5,85

9,73

J, э/в

24,58

21,56

15,75

14

12,13

10,75

Содержание, в Н %

5·10-4

16·10-4

0.93

10-4

10-6

10-12

Получение:

Все инертные газы полиизотопны. И.Г. в настоящее время получены при сжижении воздуха с последующей отгонкой O2 и N2.

И.Г. располагаются в несжижающейся части воздуха. Не и Ne и некоторые другие газы пполучают с помощью вымораживания или с помощью хромотографических методов разделения.

Физические свойства И.Г.

И.Г. – одноатомны, являются газообразными веществами, бесцветны, не обладают запахом и вкусом. Из этих элементов –

Rn (радон) является радиоактивным элементом. Ограничено растворение их в жидкости. Например, в 100 объемах воды растворяется 1 объем He, 6 объемов Ar, 50 объемов Rn. И.Г. имеет низкие температуры кипения и плавления. tкип He = 2,19° K

He – является «Квантовой жидкостью». Он обладает свойствами сверхтекучести и сверхпроводимости.

Химические свойства

Впервые в 30–е годы Л.Поменгом была предсказана возможность образования химических соединений при взаимодействии И.Г. с сильными окислителями (F). Но эксперименты по обнаружению их не увенчались успехом. В тоже время известно, что некоторые И.Г. образуют некоторые соединения включения или клатрат. Клатраные соединения (кристаллической структуры), в полости могут находиться атомы И.Г. В этом случае не происходит образование химической связи ковалентного типа, а образуются межмолекулярные химические связи.

Xe ∙ 6H2O

В 1967 г. Дж. Бартлетт впервые показал, что при взаимодействии сильного PtF6 происходит образование кристаллического вещества по следующей схеме:

Xe+PtF6 = Xe[PtF6] – компл. соединение (крист.оранж.цвета)

При повышении температуры и давления удалось получить:

XeF2, XeF4, XeF6, XeF8

Затем удалось получить производные Kr; KrF2; KrF4; производные Rn и, как считается в литературе, производная Ar. В настоящее время не известны соединения Ne, He. Oказалось, что эти соединения могут взаимодействовать с различными хими-ческими веществами:

XeF2 + H2 = Xe + 2HF

NeF2 + KJ = Xe + KF + J2

NeF6 + SiO2 = NeOF2 + SiF4

Все производные И.Г. c F – сильные окислители. При взаимодействии их с водой происходит образование оксидов:

XeF6 + H2O → XeO3 + HF

Оксид Xe: XeO3 – является ангидридом Xe-ой кислоты (H6XeO6), кислоты неустойчивой, но известны ее соли:

Na6XeO6, Ba3XeO6

XeO3 представляет собой сильный окислитель (кристаллическое вещество, устойчивое при нормальных условиях), обладает сильными взрывчатыми свойствами, рассматривается как перспективный окислитель ракетных топлив. В настоящее время

известно свыше 300 химических производных И.Г. (за исключением He и Ne).

Примечание:

широкое применение в ядерной энергетики, при создании аппаратов искусственного дыхания, используется при создании новых конструкционных материалов

в газосветных лампах (оранжевый цвет).

в металлургии, при получении урана, тория, циркония и др. элементов, используемых при сварке металлов, в лампах накаливания (голубой цвет)

в медицине (наркотик)

ЛЕКЦИЯ №16.

VIII – B – элементы (d-элементы). Группа железа.

Свойства

Fe

Rn

Os

Электронное строение

6 2

7 1

6 2

3d 4s

4d 5s

5d 6s

R, нм

0,126

0,134

0,135

J, эв

7,89

7,36