Глава 8. Химические свойства элементов

8.2.7. Благородные газы

Благородные газы имеют электронную конфигурацию ns²np⁶ (у гелия 1s²) и составляют VIIIА группу. По мере возрастания порядкового номера растут радиусы атомов и их поляризуемость. Это приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, к повышению температур плавления и кипения, к увеличению растворимости газов в воде и других растворителях. Для благородных газов известны следующие группы соединений: молекулярные ионы, соединения включения и валентные соединения.

Молекула благородного газа существовать не может – . Но если удалить один электрон, то заполнение верхней разрыхляющей орбитали лишь наполовину – является – энергетической основой существования молекулярных ионов благородных газов

Соединения включения, или клатраты, известны только в твердом состоянии. Например, гидраты типа Э∙6H₂O образуются при действии сжатых благородных газов на кристаллизующуюся переохлажденную воду и существуют в кристаллической решетке льда при низких температурах и повышенных давлениях. В ряду Ar–Rn давление газа над кристаллогидратами при 0 °С падает с 98 атм до 0,4 атм, что обусловлено оптимизацией соотношения размеров атома и занимаемой им полости в структуре льда, а также различием в поляризуемости атомов, и указывает на большую прочность гидратов тяжелых газов. Клатратные соединения используют для разделения и хранения благородных газов.

Соединения с валентными связями Э (II), Э (IV), Э (VI), Э (VIII) хорошо изучены на примере фторидов Kr и Xe, полученных по схеме

Химическая связь в соединениях благородных газов не может быть описана с позиций МВС, поскольку в соответствии с этим методом в образовании связи должны участвовать d-орбитали. Однако возбуждение одного электрона с p- на d-орбиталь требует для ксенона около 100 кДж/атом, что не компенсируется энергией образования связи.

В рамках ММО строение XeF₂ объясняется схемой, в которой d-орбитали не участвуют:

1

Рисунок 8.9

Тетрафторид ксенона является сильным окислителем:

При нагревании и гидролизе XeF₄ диспропорционирует:

Для шестивалентного Xe известны фторид XeF₆, оксид XeO₃, XeOF₄ – оксофторид, Xe(OH)₆ – гидроксид, а также комплексные ионы типа и

XeO₃ хорошо растворим в воде и образует сильную кислоту

Гексафторид очень активен, реагирует с кварцем:

Производные Xe (VI) – сильные окислители, например:

Для Xe (VIII) известны, кроме того, XeF₈, XeO₄, XeOF₆,

В обычных условиях XeO₄ медленно разлагается:

По мере увеличения степени окисления ксенона устойчивость бинарных и солеподобных соединений падает, а анионных комплексов – возрастает.

Для криптона получены лишь KrF₂, KrF₄, неустойчивая криптоновая кислота KrO₃∙H₂O и ее соль BaKrO₄.

2

Рисунок 8.10 Инертные газы используются как наполнители газоразрядных ламп

Гелий используется в низкотемпературных процессах для создания инертной атмосферы в лабораторных аппаратах, при сварке и в газонаполненных электрических лампах, неон – в газоразрядных трубках, аргон – для создания инертной атмосферы в химическом синтезе и сварочных работах.

Соединения благородных газов используются в качестве сильных окислителей. В виде фторидов ксенона хранят фтор и ксенон.