Химические соединения благородных газов

Благодаря завершенности внешнего электронного уровня благородные газы химически инертны. До 1962 г. считалось, что они вообще не образуют химических соединений. В Краткой химической энциклопедии (М., 1963, т. 2) написано: «Соединений с ионной и ковалентной связями инертные газы не дают». К этому времени были получены некоторые соединения клатратного типа, в которых атом благородного газа механически удерживается в каркасе, образованном молекулами другого вещества. Например, при сильном сжатии аргона над переохлажденной водой был выделен кристаллогидрат Аг • 6Н20. В то же время все попытки заставить благородные газы вступать в реакции даже с самыми энергичными окислителями (такими, как фтор) заканчивались безрезультатно. И хотя теоретики во главе с Лайнусом Полингом предсказывали, что молекулы фторидов и оксидов ксенона могут быть устойчивы, экспериментаторы говорили: «Этого не может быть».

Везде на протяжении этой книги мы стараемся подчеркивать две важных идеи:

  • 1) в науке нет незыблемых истин;
  • 2) в химии возможно АБСОЛЮТНО ВСЕ, даже то, что на протяжении десятков лет кажется невозможным или нелепым.

Эти идеи прекрасно подтвердил канадский химик Нил Бартлетт, когда в 1962 г. получил первое химическое соединение ксенона. Вот как это было.

В одном из экспериментов с гексафторидом платины PtF6 Бартлетт получил красные кристаллы, которые по результатам химического анализа имели формулу 02PtF6 и состояли из ионов 02 и PtF6. Это означало, что PtF6 — настолько сильный окислитель, что отнимает электроны даже у молекулярного кислорода! Бартлетт решил окислить еще какое-нибудь эффектное вещество и сообразил, что отнять электроны у ксенона еще легче, чем у кислорода (потенциалы ионизации 02 12,2 эВ и Хе 12,1 эВ). Он поместил в сосуд гексафторид платины, запустил туда точно измеренное количество ксенона и через несколько часов получил гексафтороплатинат ксенона.

Сразу вслед за этой реакцией Бартлетт осуществил реакцию ксенона с фтором. Оказалось, что при нагревании в стеклянном сосуде ксенон реагирует с фтором, при этом образуется смесь фторидов.

Фторид ксенона^II) XeF2 образуется под действием дневного света на смесь ксенона с фтором при обычной температуре

или при взаимодействии ксенона и F202 при -120 °С.

Бесцветные кристаллы XeF2 растворимы в воде. Молекула XeF2 — линейная. Раствор XeF2 в воде — очень сильный окислитель, особенно в кислой среде. В щелочной среде XeF2 гидролизуется:

Фторид ксенона(Ч) XeF4 образуется при нагревании смеси ксенона с фтором до 400 °С.

XeF4 образует бесцветные кристаллы. Молекула XeF4 — квадрат с атомом ксенона в центре. XeF4 — очень сильный окислитель, используется как фторирующий агент.

При взаимодействии с водой XeF4 диспропорционирует.

Фторид ксенона(Ч1) XeF6 образуется из элементов при нагревании и повышенном давлении фтора.

XeF6 — бесцветные кристаллы. Молекула XeF6 представляет собой искаженный октаэдр с атомом ксенона в центре. Подобно другим фторидам ксенона, XeF6 — очень сильный окислитель и может использоваться как фторирующий агент.

XeF6 частично разлагается водой:

Оксид ксенона(УI) Хе03 образуется при гидролизе XeF4 (см. выше). Это белое, нелетучее, очень взрывоопасное вещество, хорошо растворимое в воде, причем раствор имеет слабокислую реакцию из-за протекания следующих реакций:

При действии озона на щелочной раствор Хе03 образуется соль ксеноновой кислоты, в которой ксенон имеет степень окисления +8.

Оксид ксенона(У1Н) Хе04 может быть получен при взаимодействии перксената бария с безводной серной кислотой при низких температурах.

Хе04 — бесцветный газ, очень взрывоопасен и разлагается при температурах выше О °С.

Из соединений других благородных газов известны KrF2, KrF4, RnF2, RnF4, RnF6, Rn03. Считается, что аналогичные соединения гелия, неона и аргона вряд ли будут когда-нибудь получены в виде индивидуальных веществ.

Выше мы утверждали, что в химии «возможно все». Сообщим поэтому, что соединения гелия, неона и аргона существуют в виде так называемых эксимерных молекул, т.е. молекул, у которых устойчивы возбужденные электронные состояния и неустойчиво основное состояние. Например, при электрическом возбуждении смеси аргона и хлора может протекать газофазная реакция с образованием эксимерной молекулы АгС1.

Аналогично при реакциях возбужденных атомов благородных газов можно получить целый набор двухатомных молекул, таких как Не2, HeNe, Ne2, NeCl, NeF, HeCl, ArF и т. д. Все эти молекулы неустойчивы и не могут быть выделены в виде индивидуальных веществ, однако их можно зарегистрировать и изучить их строение с помощью спектроскопических методов. Более того, электронные переходы в эксимерных молекулах используются для получения УФ-излучения в мощных эксимерных УФ-лазерах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >