Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Давление диссоциации (р) кристаллогидратов возрастает от ксенона к аргону; так, при 0°С значение р для Хе—1,5, Кг— 14,5, Аг— 105 ат, а для N6 оно должно быть еще выше, т. е. соединение Ые - (НгО)в может существовать только при очень высоком давлении.
Химические соединения. Неоднократные сообщения (1938— 1961 гг.) о синтезе валентных химических соединений инертных газов опровергались последующей проверкой; но на основании теоретических исследований подчеркивалось, что соединения тяжелых инертных газов (особенно Хе) с фтором должны быть термодинамически стабильны даже при обычных условиях. В последние десятилетия больших успехов достигла химия фтора. Как известно, разделение изотопов урана (и235 и и238) достигнуто на основе получения газообразного соединения 11Рб и применения диффузионного метода разделения газообразной смеси изотопов урана. Возник интерес к получению фтористых соединений всех металлов группы платины (Оэ, 1г, Р<з, Ни, НИ). В Аргоннской национальной лаборатории получены ОэРв, РгР6. В 1960 г. Бартлетт выделил ИиРв, ИггРв; он тщательно изучил наиболее активное из этих соединений — РгРб и показал, что оно реагирует с кислородом с образованием 02РгР6. Так как потенциалы ионизации кислорода и ксенона примерно равны, то казалось возможным химическое взаимодействие ксенона с фтором.
Подлинной сенсацией оказалось сообщение Бартлетта (1962 г.) [12] о том, что даже при комнатной температуре газообразная РШв взаимодействует с ксеноном с образованием твердого оранжево-желтого вещества — гексафторидплатината ксенона ХеРгРв. Это сообщение вскоре подтвердилось, и было доказано существование соединений ксенона с аналогами РтР6 — гексафторидами рутения (ХеИиРв), родия (ХеЕпРб) и плутония (ХеРиРе) [13].
Вполне естественным было стремление осуществить непосредственный синтез ксенона и фтора; смесь этих газов нагревали под давлением в никелевом сосуде емкостью 90 см3. Были получены бесцветные кристаллы нового., химического соединения ксенона, а именно ХеР4 [14]. При комнатной температуре дав-
39
38
ление насыщенных паров ХеР4 примерно 3 мм рт. ст. Техника получения этого соединения сравнительно проста — через накаленную никелевую трубку пропускают смесь фтора и ксенона, а образующийся продукт собирают в охлаждаемой (—78° С) ловушке [15]. Изменением условий опыта (температуры, соотношения Хе : И) можно получить не только ХеРч, но и Хе?%, ХеР6. Дифторид ксенона ХеР2 получен пропусканием электрического разряда через сосуд со смесью Хе : Р=1 : 2 при давлении 700—800 мм рт. ст., а также воздействием УФ-излучения. Температуры плавления ХеРг, ХеР4, ХеР6 соответственно равны 140, 114 и 46° С. ХеР2 хорошо растворяется в воде с постепенным разложением на ксенон и фтор; последний вытесняет из воды кислород с образованием НР. В обычных условиях ХеР2 — устойчивое бесцветное кристаллическое вещество. !
При соотношении Хе:Р=1:4 (и выше), давлении 25— 250 ат, температуре около 300° С получают ХеР6; давление насыщенных паров при 0° С примерно 6—7 мм рт. ст.
Ксенон непосредственно не взаимодействует с кислородом, но его соединения с кислородом получены при взаимодействии ХеР6 и 5Ю2:
2ХеР6 + 5Ю2 -> 2ХеОР4 + &Р4.
При последующем взаимодействии ХеОР4 с 5Ю2 происходит дальнейшее связывание атомов фтора и кремния с образованием Хе03. Это соединение неустойчиво и взрывается не хуже тротила. Трехокись ксенона ХеОз может быть также получена при взаимодействии ХеР6 или ХеР4 с водой:
6ХеР4 + 12Н20 4Хе + 302 + 2Хе08 4- 24НР.
ХеОз растворяется в воде; предположено, что при этом образуется ксеноновая кислота Н2Хе04.
Реакционная способность криптона выражена значительно слабее. Однако при пропускании через охлажденную смесь криптона и фтора высоковольтных электрических разрядов удалось получить прозрачное кристаллическое вещество КгР4, которое сохраняется лишь при —78° С (и ниже). Выделен в незначительных количествах второй фторид криптона —,КгР2. Что же касается аргона, неона и гелия, то они характеризуются все возрастающей величиной потенциала ионизации (см. табл. 2.4), и отрыв электронов с их внешних электрЪнных слоев требует колоссальной затраты энергии; возможность получения их химических соединений маловероятна. Бесспорно существование химии ксенона и криптона — соединений этих газов с фтором и кислородом (Хе03, ХеОР4 и др.) [16—19].
Химия инертных газов находится в начальной стадии развития, и дальнейшие исследования в этом направлении представляют большой теоретический и практический интерес; так, используя большое различие в активности химического взаимо-
40
Таблица 2.3
Радиоактивные изотопы инертных газов
№ п. п. Изотоп Тип распада Период полураспада
1 2Не° р- 0,83 сек
1 2 3 4 5 Р+ р+ Р+ р-р- 0,1 сек 1,6 сек 18,5 сек 40,2 сек 3,4 мин
1 2 3 4 5 6 18АгЗЗ ДГ35 Аг37 Аг39 Аг« Аг« р+ Р+ ЭЗ* р-р-р- 0,18 сек 1,88 сек 34,0 дня —265 лет 1,8 ч 3,5 года
1 2 3 ' 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Кг" Кг'9 Кг8' Кг85 Кг87 Кг88 Кг89 Кг90 Кг» Кг»2 Кг83 Кг9* Кг"5 Кг»' ЭЗ р+ ?+ . ЭЗ Р-Р-о — Н Р-Р-Р_ Р~ Г ? р-р- 9,7 ч 1,2 ч 55 сек 2,1-Ю5 лет 10,6 года 78 мин 2,77 ч 3,2 мин 33 сек 10 сек 2 сек 2 сек 1,4 сек Короткоживущий 1 сек
