Загальна характеристика інертних газів
Інертні або благородні гази знаходяться в VIIIA групі Періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва - це гелій, неон, аргон, криптон, ксенон і радон.
Кожен період Періодичної системи закінчується інертним газом, крім гелію, всі вони мають на зовнішньому енергетичному рівні по 8 електронів, що утворюють дуже стійку систему, в зв'язку з чим ці елементи отримали назву інертних. Незважаючи на те, що електронна оболонка гелію складається з двох електронів, вона також дуже стійка. У зв'язку з цим явищем атоми інертних газів мають високі значеннями енергій іонізації і, як правило, негативними значеннями енергії спорідненості до електрону.
Електронна конфігурація зовнішнього енергетичного рівня інертних газів - 1s 2 (He) і ns 2 np 6 для інших інертних газів.
Спочатку припускали, що атоми інертних газів не здатні до утворення хімічних зв'язків з іншими елементами. Були відомі лише кілька нестійких з'єднань благородних газів - гідрати аргону, криптону і ксенону (Ar × 6H2 O, Kr × 6H2 O, Xe × 6H2 O), які виходили при дії інертних газів на кристаллизующуюся переохолоджену воду.
Пізніше, було встановлено, що Kr, Xe і Rn вступають в реакції взаємодії з іншими речовинами, наприклад, з фтором, при нагріванні або електричному розряді. Для ксенону відомі оксид - XeO3 і гідроксід- Xe (OH) 6.
Найбільше практичне застосування серед всіх благородних газів знаходять аргон, неон і гелій.
За фізичними властивостями гелій найбільш близький до молекулярного водню. У зв'язку з малою поляризуемостью атома гелію, у нього найнижчі температури кипіння і плавлення, в порівнянні з іншими елементами VIIIA групи. Однак, він гірше, ніж інші інертні гази розчинний у воді.
У звичайних умовах гелій хімічно інертний, але в збудженому стані він здатний утворювати нестійкі молекулярні іони He2 + або іонізовані молекули HeH +.
Гелій - найбільш поширений з елементів космосу, після водню і складається з двох ізотопів - 4 He і 3 He. Доведено присутність гелію в атмосфері Сонця, зірок і в метеоритах.
Гелій отримують з деяких природних газів методом глибокого охолодження, при цьому гелій залишається в газоподібному стані, в той час як інші гази конденсуються.
Гелій знайшов застосування в атомній енергетиці, при автогенної зварюванні металів, в фізичних лабораторіях в якості холодоносія. Ізотоп гелію 3 He - єдина речовина, придатне для вимірювання температур нижче 1К.
Неон. Аргон
Основна відмінність неону від гелію - велика поляризованість атома, схильність до утворення міжмолекулярних зв'язків, дещо більша розчинність і здатність адсорбуватися.
Агрон, як і неон, має 8 електронів на зовнішньому енергетичному рівні і, внаслідок високої стійкості електронної структури атома неону, він не здатний до утворення сполук валентного типу. Аргон утворює молекулярні сполуки включення - клатрати - з водою, фенолом, толуолом та іншими речовинами. З седіненіямі H2 S, SO2. CO2. HCl аргон дає подвійні гідрати, тобто змішані клатрати.
Неон і аргон застосовують як наповнювач для ламп розжарювання, газосвітних трубок (для неону характерно червоне свічення, для аргону - синьо-блакитне). Аргон, як найбільш доступний з інертних газів, використовують в металургії, зокрема при аргонно-дугового зварювання алюмінієвих і алюмініевомагніевих сплавів.
підгрупа криптону
Енергія іонізації елементів підгрупи криптону (Kr, Xe, Rn) характеризуються меншими значеннями енергії іонізації, ніж типові елементи VIIIA групи, тому можуть утворювати з'єднання звичайного типу. Так, ксенон може проявляти ступені окиснення «+2», «+4», «+6», «+8».
Криптон застосовують в електровакуумної техніці, в суміші з ксеноном його використовують в якості наповнювача для різного виду освітлювальних ламп і трубок. Радіоактивний радон використовують в медицині.
Приклади розв'язання задач
При взаємодії сульфату марганцю з фтором-будинок ксенону (II) у водному розчині виділилося 4,8 л газу (при температурі 20 ° С і нормальному атмосферному тиску). Чому дорівнює маса утворилася марганцевої кислоти?
Запишемо рівняння реакції:
Знайдемо кількість речовини ксенону:
v (Хе) = РV / RТ = 101,3. 4,8 / (8,31. 293) = 0,20 моль
Відповідно до рівняння, кількість марганцевої кислоти в 2,5 рази менше кількості ксенону:
v (НМnО4) = v (Хе) × 2/5 = 0,08 моль
Знайдемо масу марганцевої кислоти:
m (НМnО4) = v × М = 0,08 × 120 = 9,6 г