GAZY SZLACHETNE

Blok p grupa 18-ta HELOWCE, elektrony walencyjne ns²np⁶. Zapeł­niony oktet. Pier­wia­stki bardzo mało reaktywne. Wysoki potencjał jonizacji, ujemne powino­wac­two elektro­nowe, jedynie trwałe związ­ki znane są dla ksenonu, pojedyncze nietrwałe dla kryp­tonu. Są to gazy szla­chetne, tworzą cząsteczki jedno­ato­mowe.

Helowiec	He	Ne	Ar	Kr	Xe	Rn
Elektrony walencyjne	1s^2	2s^22p^6	3s^23p^6	4s^24p^6	5s^25p^6	6s^26p^6
E.I. [kJ·mol^-1]	2372	2080	1520	1351	1170	1037
E.A. [kJ·mol^-1]	0	- 29	- 35	- 39	- 41	- 41
Promień atomowy [pm]	128	186	174	—	218	—
Temp. wrzenia [K]	4,2	27,1	87,3	120,3	166,1	208,2
Rozpow. pow. [vppm]	5,2	18,2	93,4	1,1	0.087
Rozpow. kosmos [% at.]	23

Hel (słoneczny) - 1868 Lockyer i Frankland, odkrycie helu na słońcu.

Argon (leniwy) - 1895 Ramsay, Krypton (ukryty), neon (nowy), ksenon (dziwny) - 1898 Ramsay i Travers. Hel - 1900 Ramsay i Travers. Izolacja helu z atmosferycznego neonu.

Radon (promienisty) - 1902 Rutheford i Soddy. Gaz promieniotwórczy o krótkim czasie półtrwania towarzyszący preparatom uranu.

Hel produkowany jest z gazu ziemnego (USA i Polska). Pozostałe he­low­ce przez frakcyjną destylację skroplonego powietrza.

Zastosowanie: Hel - napełnianie balonów, uzyskiwanie najniższych możliwych temperatur, gaz nośny w chromatografii gazowej. Zastępuje azot w mieszance do oddychania dla nur­ków.

Neon - napełnianie rur wyładowczych neonowych.

Argon - szeroko stosowany w wielu procesach metalurgicznych, che­micznych i przy spawaniu metali. Napełnianie rur wyładowczych (neo­nów). Napełnianie żarówek.

Krypton - żarówki kryptonowe. Napełnianie rur wyładowczych (neo­nów).

Ksenon - lampy ksenonowe. Napełnianie rur wyładowczych (neo­nów).

Chemia gazów szlachetnych.

Hydrochinon

Klatraty w obecności gazów szlachetnych 1,4-C₆H₄(OH)₂ krystalizuje tak, że trzy cząsteczki tworzą wnękę w której mieści się atom gazu (gość - guest). Między nim a cząsteczkami gospodarza (host) są tylko słabe oddziaływania dyspersyjne. G - Ar, Kr, Xe, CO, N₂, O₂, CH₄.

[G{C₆H₄(OH)₂}₃], także z wodą krystalizuje [G₈(H₂O)₄₆]

Związki ksenonu.

Bartlett: wiadomo, że PtF₆ + O₂ = [O₂⁺][ PtF₆^-] I EI (O₂) = 1177 kJ^.mol^-1

I EI (Xe) = 1170 kJ^.mol^-1 i stąd PtF₆ + Xe = [Xe⁺][ PtF₆^-] uproszczone

a) Fluorki ksenonu.

Xe + F₂ = XeF₂ (t > 250^oC, nadmiar Xe)
Reakcja egzotermiczna: Xe(g) + F₂(g) = XeF₂(g) ΔH⁰ = -105 kJ·mol^-1
Trwałe bezbarwne kryształy

Struktura liniowa F-----Xe 200pm

AX₂E₃

XeF₂(aq) + 2H⁺(aq) + 2e = Xe(g) + 2HF(aq) E⁰ = +2,32 V b. silny utleniacz.

2XeF₂ + 4NaOH = 2Xe + 4NaF + O₂ + 2H₂O hydroliza szybka w środowisku zasadowym, wolna w kwaśnym i obojętnym.

Zapisz reakcję w formie jonowej XeF₂ z wodą. Wskaż utleniacz i reduktor. Zapisz reakcję w środowisku obojętnym, także wydziela się tlen.

^* XeF₂(aq) + 2H⁺(aq) + 2e = Xe(g) + 2HF(aq) Zsumuj te dwa równania, H₂O(l) → 2H⁺(aq) + ½O₂(g) + 2e otrzymasz poszukiwane równanie.

------------------------------------------------------

XeF₂(aq) + H₂O(l) → 2HF(aq) + ½O₂(g) + Xe(g)

XeF₂ + F₂ = XeF₄ Struktura płaska

(t ~ 400 ^oC, Xe/F₂ = 1 : 5) kwadratowa

Trwałe bezb. kryształy

Znany jest także XeCl₄.

XeF₄ + F₂ = XeF₆ Monomer - struktura

Trwałe bezb. kryształy oktaedryczna zdeform.

(t > 250 ^oC, p>50 atm)
AX₆E wpływ steryczny wolnej pary mało widoczny.

c) Tlenowe związki ksenonu są znacznie mniej trwałe.

Hydroliza XeF₆ XeF₆ + 3H₂O = XeO₃ + 6HF
XeO₃ - trwały w roztworach wodnych.
Wybuchowy w stanie suchym. Bezbarwne kryształy.

Związki kryptonu są znane, ale są znacznie mniej trwałe, dla radonu związki są z pewnością bardziej trwałe niż dla ksenonu ale radon jest
silnie promieniotwórczy, trudno dostępny i słabo zbadany.

4

---