ԻՆԵՐՏ ԳԱԶԻ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

ԵվԳոյություն ունեն վեց հազվագյուտ կամ ազնիվ գազեր՝ հելիում He, նեոն Նե, արգոն Ar, կրիպտոն Kr, քսենոն Xe և ռադոն Rn։ Արգոնն այս գազերից առաջինն էր, որը հայտնաբերվեց: Հայտնաբերումը թվագրվում է 1894 թվականին, այն արել են Դ. Ռեյլի (1842–1919) և Վ. Ռամզեյը (1852–1916): Իր հատկությունների շնորհիվ նոր տարրը հունարենից ստացել է արգոն անվանումը: - ոչ ակտիվ: Այս գազը քիմիական միացություններ չի առաջացնում։ Այսպիսով, XIX դարի ականավոր փորձարար քիմիկոսներից մեկը: A. Moissan-ը (1852-1907) 1886 թվականին ցույց տվեց, որ արգոնը չի փոխազդում օքսիդացնողներից ամենաակտիվի՝ ֆտորի հետ:

Արգոնից հետո հայտնաբերված այլ իներտ գազերը կազմեցին դրա հետ խումբ, որը հաջողությամբ տեղավորվեց Դ.Ի. Մենդելեևի աղյուսակում, որը գտնվում է առավել ցայտուն մետալոիդների և մետաղների սահմանին (զրոյական խմբում): Որոշ իներտ գազերի միացությունների սինթեզից և դրանց հատկությունների ուսումնասիրությունից հետո այդ տարրերը տեղադրվեցին VIII խմբում։

Առաջին տեսությունները, որոնք փորձել են բացատրել ատոմի կառուցվածքը, նրա մոդելը, որն առաջարկել է Ն. Բորը (1913թ.), և Կոսել-Լյուիսի (1916թ.) վալենտության էլեկտրոնային տեսությունը՝ հիմնված այս մոդելի վրա, ամրապնդել են արդեն իսկ հաստատված կարծիքը իներտության մասին։ ազնիվ գազեր. Իներտ գազերի ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան հենց այդպիսին էր, որը, ըստ այս տեսությունների, մյուս տարրերի ատոմները ձգտում էին ձեռք բերել՝ փոխազդելով միմյանց հետ։

Իներտ գազերի քիմիական միացությունների հայտնաբերմանը նախորդել է դրանց միացությունների ստացումը ջրով՝ հիդրատներով։ Դեռևս 1896 թվականին՝ արգոնի հայտնաբերումից երկու տարի անց, Պ. Ուիլարդը, 0°C ջերմաստիճանում գազի ճնշման տակ դնելով ջրի վրա, ստացավ Ar 6H 2 O բաղադրության բյուրեղային հիդրատ։
Ռ. դե Ֆորկրանը 20-րդ դարի առաջին քառորդում, օգտագործելով նույն մեթոդը, սինթեզել է կրիպտոնի Kr 5.75H 2 O և քսենոն Xe 5.75H 2 O նմանատիպ միացություններ: Այնուհետև նա ծանր ջրով ստացել է նմանատիպ հիդրատներ:

Մեր երկրում իներտ գազերի միացությունների նկատմամբ հետաքրքրություն է ցուցաբերել ԽՍՀՄ ԳԱ թղթակից անդամը.
Բ.Ա.Նիկիտինը (1906–1952), աշխատել է ԳԱ Ռադիումի ինստիտուտում։ 1940-ական թթ նա ստացել է ոչ միայն ռադոնի, նեոնի և արգոնի հիդրատներ, այլ նաև ռադոնի և քսենոնի նույն տեսակի միացություններ՝ ֆենոլով և տոլուոլով R 2C 6 H 5 OH և R 2C 6 H 5 CH 3 ընդհանուր բանաձևով (որտեղ R-ն իներտ գազ): Նա այդ միացություններն անվանեց մոլեկուլային, քանի որ կարծում էր, որ դրանցում կապն իրականացվում է ոչ թե ատոմների փոխազդեցության, այլ միջմոլեկուլային ձգողության արդյունքում, և պարզվեց, որ ճիշտ է։ 1948 թվականին Գ. Փաուելը նման միացությունների համար ներկայացրեց «կլատրատներ» տերմինը։ Նիկիտինը նշել է, որ մոլեկուլային միացություններ ստեղծելու ունակությունը մեծանում է արգոնից մինչև ռադոն և կարող է օգտագործվել իներտ գազերի առանձնացման համար: Կլատրատների ոլորտում հետազոտությունները նպաստեցին իներտ գազերի լաբորատոր փորձարկման տեխնիկայի զարգացմանը և նշանակալի քայլ դարձան դրանց իրական քիմիական միացությունների սինթեզի ուղղությամբ:

Իներտ գազերի միացությունների սինթեզման հնարավորության մասին ենթադրություններ արվել են արդեն 20-րդ դարի սկզբին։ 1916 թվականին Վ.Կոսելը, հիմնվելով դրանց իոնացման պոտենցիալների արժեքի վրա, մատնանշեց, որ պետք է ակնկալել քիմիական միացությունների առաջացում քսենոնում և կրիպտոնում։ Ի տարբերություն ավելի թեթև տարրերի, նրանք ունեն ավելի մեծ ատոմային շառավիղներ, արտաքին էլեկտրոնները, որոնք կարող են կապ ստեղծել, ավելի հեռու են միջուկից, և, հետևաբար, ավելի քիչ էներգիա է պահանջվում դրանք հեռացնելու համար:

1924 թվականին ավստրիացի հետազոտող Ա. ֆոն Անտրոպովը, ով նույնիսկ այն ժամանակ, հակառակ ընդհանուր ընդունված կարծիքի, ազնիվ գազերը վերագրում էր պարբերական համակարգի VIII խմբին, առաջարկեց, որ դրանք կարող են քիմիական միացություններ ձևավորել, և որ այդ միացություններում ամենաբարձր վալենտությունը պետք է լինի: հավասար լինի խմբի թվին, t .e. ութ. Նա ամենահավանականը համարեց հալոգեններ և ծանր իներտ գազեր պարունակող միացությունների սինթեզը։

1933 թվականին Կալիֆորնիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի պրոֆեսոր Լինուս Փոլինգը, քիմիայի ոլորտում Նոբելյան մրցանակի ապագա դափնեկիրը (1954 թ.), հիմնվելով իներտ գազերի առաջարկվող իոնների շառավիղների արժեքների վրա, ավելի վստահ խոսեց, քան իր նախորդները. դրանց միացությունները սինթեզելու հնարավորությունը և նույնիսկ նշել դրանց բաղադրությունը, մասնավորապես՝ կրիպտոնային հեքսաֆտորիդները KrF 6 և քսենոն XeF 6, որոնց նա վերագրել է բավարար կայունություն և անկայուն քսենոն օկտաֆտորիդ XeF 8: Բացի այդ, Փոլինգը մատնանշեց H 4 XeO 6 բաղադրության թթվի և դրա աղերի սինթեզման հնարավորությունը։ Ինչպես կտեսնենք ստորև, կանխատեսումների մեծ մասը հետագայում հաստատվեցին: Պաուլինգի վստահությունն այնքան մեծ էր, որ նա իր գործընկեր Դ. Յոստին հանձնարարեց իրականացնել քսենոնի ֆտորիդի սինթեզ։ Ստացված միացությունը ենթարկվել է սպեկտրային վերլուծության: Սպեկտրոսկոպիստները զգուշավոր ենթադրություն արեցին քսենոնային միացության առաջացման վերաբերյալ, սակայն քիմիկոսների համար դա բավական համոզիչ չթվաց։

Նույն 1933 թվականին իտալացի հետազոտող Գ. Օդդոն նույնպես փորձեց քսենոն ֆտորիդ ստանալ՝ այս գազերի խառնուրդի միջով էլեկտրական լիցքաթափման միջոցով։ Միացությունը ստացվել է, բայց գիտնականը չի կարողացել այն մաքրել այն նավի կոռոզիայից արտադրանքից, որում իրականացվում էր ռեակցիան, և դա երեսուն տարով հետ մղեց դրա հայտնաբերման ամսաթիվը:

1935 թվականին Գ. Բութը և Ք. Ուիլսոնը զեկուցեցին բորի տրիֆտորիդի և արգոնի փոխազդեցության մասին։ 1948-ին այս արձագանքը կրկնելու փորձն անհաջող էր։ Աստիճանաբար ընկավ իներտ գազերի միացությունների սինթեզի նկատմամբ հետաքրքրությունը։

ՀՉնայած այս ամենին, մինչև 1962 թվականն անհնար է խոսել ազնիվ գազերի որևէ միացության մասին։ Նրանք դեռ իներտ էին։ Ամեն ինչ փոխվեց 1962 թվականի մայիսին, երբ անգլիացի Նիլ Բարթլեթը, ով աշխատում էր Բրիտանական Կոլումբիայի համալսարանում (Կանադա, Վանկուվեր), հրապարակեց իր առաջին զեկույցը պլատինի հեքսաֆտորիդ Xe-ով քսենոնային միացության սինթեզի մասին։ Այդ ժամանակ գիտնականին հետաքրքրում էր անօրգանական ֆտոր միացությունների քիմիան։ Հարկ է նշել, որ արդեն 1960-ական թվականներին ֆտորի քիմիայի բնագավառում ձեռքբերումները շատ նշանակալի էին։ Այսպիսով, ուրանի տարանջատումը U-235 և U-238 իզոտոպների մեջ իրականացվել է ուրանի հեքսաֆտորիդի գազային միացության միջոցով։ Նոր հետաքրքրություն է առաջացել այլ տարրերի, մասնավորապես, պլատինե խմբի տարրերի ֆտորիդների սինթեզի և ուսումնասիրության նկատմամբ։

Բարթլեթը Դ.Լոմանի հետ 1961 թվականին սինթեզեց պլատինի հեքսաֆտորիդ PtF 6: Հետազոտողները երկար ժամանակ օդի հետ շփման մեջ են պահել պլատինի հեքսաֆտորիդի բյուրեղները: Աստիճանաբար նրանց գույնը կարմիրից փոխվեց նարնջագույնի։ Վերլուծությունը ցույց է տվել, որ ձևավորվել է նոր, մինչ այժմ անհայտ O 2 միացություն՝ թթվածինիլհեքսաֆտորպլատինատ, միացություն, որը պարունակում է միայն լիցքավորված դրական թթվածնի իոն՝ O 2 + թթվածինիլ կատիոն: Այս միացության մանրամասն ուսումնասիրությունները հաստատել են դրա բաղադրությունը։ Դրանից հետևեց, որ պլատինի հեքսաֆտորիդն ունի անսովոր բարձր օքսիդացման ուժ և կարող է էլեկտրոն քաշել նույնիսկ թթվածնից: Այս միացության համար էլեկտրոնների մերձեցման* արժեքը պարզվեց, որ 6,8 էՎ է, այսինքն. երկու անգամ ավելի բարձր, քան ֆտորինը, որն այն ժամանակ հայտնի ամենաուժեղ օքսիդացնող նյութն էր: Բարթլեթն ուներ իներտ գազը օքսիդացնելու համար պլատինի հեքսաֆտորիդ օգտագործելու գաղափարը։ Համեմատելով թթվածնի մոլեկուլի և իներտ գազերի ատոմների առաջին իոնացման պոտենցիալները՝ նա եկել է այն եզրակացության, որ քսենոնի իոնացման պոտենցիալը ամենամոտն է իրեն։ Թթվածնի և քսենոնի այս պոտենցիալները համապատասխանաբար 12,20 և 12,129 էՎ են:

1962թ.-ին Բարթլեն զեկուցեց, որ քսենոնը գազային պլատինի հեքսաֆտորիդի հետ հակազդելով՝ ստացել է դեղին պինդ Xe բաղադրությամբ:

Բարթլետի ուղերձը քիմիկոսների մեծամասնության մոտ վստահություն չառաջացրեց, հետևաբար՝ հետաքրքրություն։ Միայն գիտնականների նեղ շրջանակի համար, ովքեր ուսումնասիրում էին ֆտորը և իներտ գազերը, դա խթան դարձավ այս ոլորտում հետազոտությունների լայն զարգացման համար, որը սկսվեց նույն 1962 թվականին, առաջին հրապարակումից անմիջապես հետո: ԱՄՆ-ում Արգոնի ազգային լաբորատորիայի մի խումբ գիտնականներ սկսեցին աշխատել: Խորհրդային Միությունում՝ Մոսկվայում, այս խնդիրը վերաբերվել է Կուրչատովի անվան IV ատոմային էներգիայի ինստիտուտի խմբին. Լենինգրադում՝ միջուկային ֆիզիկայի ինստիտուտի գիտնականներ
նրանց. Կոնստանտինովը, ինչպես նաև Ռադիումի ինստիտուտը:

Ներկայումս քսենոնի համար հուսալիորեն հայտնի են մի քանի օքսիդացման վիճակների միացություններ՝ +1, +2, +4, +6 և +8: +1 օքսիդացման վիճակին համապատասխանող միացություններն առաջին հերթին ներառում են Bartlett Xe-ի կողմից սինթեզված առաջին միացությունը։ Բացի այդ, նա նմանատիպ միացություններ է ստացել ռութենիումի, ռոդիումի և պալադիումի հետ։ Նույն տարում Բարթլեթին հետևելով Դ. Մորտոնը և Վ. Ֆալկոնը, ցածր ջերմաստիճանում ազդելով քսենոն տետրաֆտորիդ XeF 4 ճառագայթների վրա, ստացան XeF ռադիկալը, որտեղ քսենոնը նույնպես +1 օքսիդացման վիճակում էր։ Նույն հետազոտողները ցույց են տվել, որ նմանատիպ ռադիկալ է առաջանում XeF 2 քսենոն դիֆտորիդի հիդրոլիզի ժամանակ։ Ռադիկալի գոյությունը 1968 թվականին համոզիչ կերպով հաստատել է մեր հայրենակից ակադեմիկոս Վ.Ա.Լեգասովը։

XeF 2 դիֆտորիդն առաջինն է ստացվել +2 օքսիդացման վիճակին համապատասխան քսենոնային միացություններից։ Այս միացությունն ինքնուրույն սինթեզվել է 1962 թվականին ԱՄՆ-ում Ս.Լ.Չերնիկի և Գերմանիայում՝ Ռ.Հոփի կողմից։ Հետագա տարիներին իներտ գազերի միացությունների սինթեզի երկու ուղղություն կարելի է առանձնացնել. Նախ, որոնվել են նոր ֆտորացնող նյութեր և էներգիայի աղբյուրներ՝ ռեակցիան գրգռելու համար, և երկրորդ՝ կատարելագործվել է գործընթացի տեխնոլոգիան։ Զգալի ներդրում են ունեցել մեր հայրենակիցները։ Խուտորեցկին և Վ.Ա. Շպանսկին պարզել են, որ քսենոն դիֆտորիդի ձևավորումը կարող է տեղի ունենալ նաև բավականին մեղմ պայմաններում, եթե F 2 և Xe գազերի խառնուրդը 1:1 ծավալային հարաբերակցությամբ 35 ատմ ճնշման տակ ներարկվում է չժանգոտվող պողպատից անոթ: .

Կարճ ժամանակում ուսումնասիրվել են քսենոն դիֆտորիդի ֆիզիկաքիմիական հատկությունները։ Այն իրենից ներկայացնում է անգույն բյուրեղներ՝ բնորոշ հոտով։ XeF 2-ը փոքր-ինչ լուծվում է ջրի մեջ, մինչդեռ այն հիդրոլիզվում է՝ ազատելով Xe, HF և թթվածին: Իր բնույթով XeF 2-ը շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ է: Հիդրոլիզը մանրամասն ուսումնասիրել է Լեգասովը։ Բացի այդ, նա որոշել է XeF 2-ի հալման կետը, որը 140 °C է։ Նիկոլաևը որոշեց XeF 2-ի լուծելիությունը որոշ լուծիչներում: Բարթլեթը և Դ. Մուշերը ինքնուրույն ցույց են տվել, որ քսենոն դիֆտորիդում ֆտորի մեկ ատոմը կամ երկուսն էլ կարող են միանգամից փոխարինվել այնպիսի փոխարինիչներով, ինչպիսիք են.
OSO 2 F, OTeF 5 և մի քանի ուրիշներ: Բոլոր նման միացությունները անկայուն են և հեշտությամբ պայթում են, բացառությամբ Xe-ի (OTeFS):

1960-ականների վերջին - 1970-ականների սկզբին։ Պարզվել է, որ Xe(II)-ը միայնակ լիցքավորված դրական XeF+ կատիոնի տեսքով ի վիճակի է ձևավորել սովորական կոորդինացիոն միացություններ ՌԴ 6 տիպի միալիցքավորված անիոններով (որտեղ R = As, Sb, Nb, Ta, Ru, V), որոնք պինդ, գունավոր նյութեր են։ Ընդհանուր առմամբ ուսումնասիրվել է ավելի քան 20 միացություն։ Հետազոտությանը մասնակցել են ոչ միայն Բարթլեթն ու նրա գործընկերները, այլ նաև այլ երկրների հետազոտողներ՝ Ֆ. Սլադկայի և Վ. Ա. Լեգասովի ղեկավարած խմբերը: Գիտնականները եկել են այն եզրակացության, որ բարդ քսենոնային ֆտորիդներն իրենց բնույթով բացառություն չեն այլ տարրերի անօրգանական կովալենտ հալոգենիդներից։

ՄՔսենոնային միացությունները դիտարկել ենք +1 և +2 օքսիդացման վիճակներում։ Այժմ անցնենք +4 օքսիդացման վիճակում գտնվող միացություններին։ Այս տեսակի շատ ավելի քիչ հայտնի միացություններ: Քսենոն տետրաֆտորիդ XeF 4-ն առաջին անգամ ձեռք է բերվել Գ. Կլասենի և նրա գործընկերների կողմից Միացյալ Նահանգներում 1962թ.-ին՝ Բարթլետի կողմից քսենոն դիքլորիդի սինթեզը հայտնի դառնալուց անմիջապես հետո: Սինթեզն իրականացվել է կնքված նիկելային տարայի մեջ 400°C ջերմաստիճանում, 6 ատմ ճնշում և ֆտորի հնգապատիկ ավելցուկ: Ենթադրվում է, որ սա ամենահեշտ ստացվող քսենոնային միացությունն է: Հետագայում առաջարկվել են այլ՝ ավելի պարզ մեթոդներ, սակայն այս նյութի մեծ (գրամ) քանակություններ ստանալու համար դեռ նախընտրելի է համարվում առաջին մեթոդը։ Ճիշտ է, այն ունի մեկ մեծ թերություն՝ հիմնական արտադրանքը միշտ աղտոտված է քսենոն դիֆտորիդով։ Այս ֆտորիդներն առանձնացնելու համար Բարթլեն 1968թ.-ին առաջարկեց խառնուրդը մշակել մկնդեղի պենտաֆտորիդով AsF 5-ով, որի հետ Xe(IV)-ը չի փոխազդում, բայց Xe(II), ինչպես տեսանք վերևում, կազմում է բարդ միացություն: Վերջնական արտադրանքները բաժանվում են վակուումի տակ սուբլիմացիայի միջոցով: 1973 թվականին Լեգասովը և նրա գործընկերները արտոնագիր արեցին դի- և տետրաֆտորիդների տարանջատման համար։

Քսենոնի տետրաֆտորիդը անգույն բյուրեղներ է, որոնք դիմացկուն են ճառագայթմանը: Պարզվեց, որ այն ավելի կայուն է, քան քսենոնի ֆտորիդները ցածր և բարձր օքսիդացման վիճակներում: Ջրային լուծույթում XeF 4-ը հիդրոլիզվում է՝ առաջացնելով XeOF 2, XeO 3, HF և O 2: Որոշ փոխարինիչներ կարող են ամբողջությամբ կամ մասնակիորեն հեռացնել ֆտորը տետրաֆտորիդից: Այսպիսով, ստացվել է Xe(OOCCF 3) 4 բյուրեղային միացությունը, սակայն ուղղակի փոխազդեցությամբ հնարավոր չի եղել ֆտորը փոխարինել քլորով։

+6 օքսիդացման վիճակին համապատասխանող քսենոնային միացություններից առաջինը մեկուսացվել է XeF 6 հեքսաֆտորիդը, որը սինթեզն իրականացվել է 1963 թվականին միանգամից մի քանի լաբորատորիաներում ԱՄՆ-ում և Հարավսլավիայում։ Սինթեզն իրականացվում է չժանգոտվող պողպատե տարայի մեջ 400 ատմ ճնշման, մինչև 300°C ջերմաստիճանի և ֆտորի 20 անգամ ավելցուկի պայմաններում։ Հեքսաֆտորիդը սովորաբար աղտոտված է այլ քսենոնային ֆտորիդների կեղտով, և, ամենատհաճ, պայթուցիկ եռօքսիդ XeO 3-ի կեղտով: Կեղտից առանձնանալու համար հեքսաֆտորիդը ներծծվում է նատրիումի ֆտորիդի վրա, որի հետ այն կազմում է NaF XeF 6 ուժեղ միացություն:

Քսենոնային հեքսաֆտորիդի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները բավականին լավ են ուսումնասիրվել։ Այս միացությունը անգույն, համեմատաբար կայուն բյուրեղներ է։ Ջրի մեջ հիդրոլիզվում է՝ առաջացնելով քսենոնի տրիօքսիդ և ջրածնի ֆտոր։ Ալկալային լուծույթներում գործընթացը շարունակվում է մինչև H 2 XeO 6 2– ազատ պերքսենատ իոնի ձևավորումը, որը կրում է կրկնակի բացասական լիցք և հանդիսանում է Xe(VIII) միացություն։ Քսենոնի հեքսաֆտորիդը ուժեղ ֆտորացնող նյութ է: Նրա օգնությամբ ստացվել են բազմաթիվ ֆտորածխածիններ։ XeF 6-ի ազդեցության տակ սիլիցիումի երկօքսիդը վերածվում է գազային սիլիցիումի տետրաֆտորիդի: Ուստի քսենոնային հեքսաֆտորիդով հնարավոր չէ աշխատել ոչ ապակյա, ոչ էլ քվարցային ամանների մեջ, որոնք քայքայվում են։

Ինչպես արդեն նշվեց, XeO 3 օքսիդը հայտնի է +6 օքսիդացման վիճակով։ Այս միացությունը դեղին գույն ունի, այն հեշտությամբ պայթում է և բավականին վտանգավոր է աշխատել:

Xe(VIII)-ի համար հայտնի են 1964 թվականին սինթեզված H 4 XeO 6 թթվին համապատասխանող XeO 4 տետրոօքսիդը և աղերը, որոնց լուծույթում այս թթվի անիոնների ստացման մեթոդներից մեկն արդեն նշել ենք։ Մյուսը բաղկացած է օզոնի անցումից Xe(VI) պարունակող նոսր ալկալային լուծույթի մեջ: Այս մեթոդը օգտագործվել է Na 4 XeO 6 8H 2 O, Na 4 XeO 6 6H 2 O և Ba 2 XeO 6 1.5H 2 O բաղադրության կայուն չլուծվող պերքսենատ աղեր ստանալու համար։ Քսենոնի տետրաօքսիդը անկայուն է և պահպանվում է միայն ջերմաստիճանում։ –196 °C. Այն ստացվում է նատրիումի պերքսենատը ծծմբաթթվի հետ փոխազդելով։ Այս միացությունների շնորհիվ, որոնք համապատասխանում են Xe +8 օքսիդացման վիճակին, իներտ գազերն այժմ իրավամբ կարող են իրենց տեղը զբաղեցնել Դ.Ի. Մենդելեևի տարրերի պարբերական աղյուսակի ութերորդ խմբում:

Համեմատաբար վերջերս՝ 2003 թվականին, մեր երկրում սինթեզվեց քսենոնի մի շատ հետաքրքիր միացություն՝ ացետիլեն օրգանական նյութով։ Սինթեզն իրականացրել են ՌԴ ԳԱ սինթետիկ պոլիմերային նյութերի ինստիտուտի և Լ.Յա Կարպովի անվան ֆիզիկաքիմիական ինստիտուտի աշխատակիցները։

ԴեպիԲացի քսենոնային միացություններից, հայտնի են նաև ավելի թեթև իներտ գազի կրիպտոնի միացություններ։ Նրա փոխազդեցությունը ֆտորի հետ շատ ավելի դժվար է, և հնարավոր եղավ ստանալ միայն KrF 2 բաղադրության դիֆտորիդ: Կրիպտոնի դիֆտորիդը սինթեզել է A.W. Grosse-ն ԱՄՆ-ում 1963 թվականին՝ էլեկտրական լիցքաթափումը կրիպտոնի և ֆտորի խառնուրդի միջով մոտ 200 °C ջերմաստիճանում անցնելով։ Ներկայումս հայտնի են KrF 2-ի ստացման այլ մեթոդներ, սակայն դրանք նույնպես իրականացվում են ծանր պայմաններում:

Կրիպտոնի դիֆտորիդը անգույն է ինչպես պինդ, այնպես էլ գազային վիճակում։ Շատ անկայուն է և ինքնաբերաբար քայքայվում է սենյակային ջերմաստիճանից շատ ցածր ջերմաստիճանում: Սա թույլ չի տալիս հաստատել դրա ֆիզիկաքիմիական ճշգրիտ բնութագրերը։ Ջրի մեջ այն քայքայվում է ըստ ռեակցիայի.

KrF 2 + H 2 O \u003d Kr + 0.5O 2 + 2HF:

Քսենոն դիֆտորիդի անկայունությունն է նրա ուժեղ ֆտորացնող ազդեցության պատճառը։

1965 թվականին ստացվել է կայուն կոորդինացիոն միացություն KrF 2 Sb 2 F 5։ Ռեակցիան տեղի է ունենում ապակե տարայի մեջ -20 °C ջերմաստիճանում։ Միացությունը բավականին կայուն է և ունի 50 °C հալման ջերմաստիճան։

Կրիպտոն տետրաֆտորիդ KrF 4-ը ստացվել է նույն մեթոդով, ինչ KrF 2-ը, բայց փոքր-ինչ տարբեր պայմաններում: Դրա վրա Ba(OH) 2-ի ազդեցությամբ մեկուսացվել է բարիումի կրիպտոնատ BaKrO 4, որի մեջ կրիպտոնը անիոնի մի մասն է։ Այս միացության մեջ կրիպտոնը կարծես +6 ​​օքսիդացման վիճակում է:

Այլ դասերին պատկանող կրիպտոնային միացությունների գոյության համոզիչ ապացույցներ դեռևս չկան։

Ինչ վերաբերում է ռադոնի միացություններին, ապա դրա արագ քայքայման (3,823 օր) և ռադիոակտիվ գազի հետ աշխատելու բարդության պատճառով նրա միացությունները ստացվել են շատ փոքր քանակությամբ, և դրանց բաղադրությունը անվստահելի է։ 1962թ.-ին ԱՄՆ-ում Փ. Ֆիլդսը և նրա աշխատակիցները հայտնեցին, որ ստացել են ռադոնի ֆտորիդ, որը վերագրվում է RnF 2 բաղադրությանը: Գիտնականները հիմնված են միայն այն փաստի վրա, որ ջրի հետ դրա արձագանքը հանգեցնում է այնպիսի արտադրանքների, որոնք առաջանում են XeF 2-ի հիդրոլիզի ժամանակ: Ռադոնի դիֆտորիդը սպիտակ բյուրեղային նյութ է, որը կայուն է վակուումում մինչև 250 °C:

Ռադոնի միացությունների ուսումնասիրությունը կարող է մեծ նշանակություն ունենալ բժշկության համար, քանի որ. թույլ կտա ստեղծել այս գազային տարրի խտացված պատրաստուկներ։ Բացի այդ, ռադոնի քիմիայի իմացությունը կօգնի այն հեռացնել ուրանի հանքերի օդից։

Արգոնի միացությունների մասին շատ քիչ բան է հայտնի։ 2003 թվականին հաղորդվեց, որ Հելսինկիի համալսարանի ֆինն հետազոտողները ֆոտոլիզի միջոցով ստացել են արգոնային միացություն HArF:

Դեռևս հնարավոր չի եղել ստանալ հելիումի և նեոնի քիմիական միացություններ։

ԲԱՐԹԼԵԹ Նիլը ծնվել է 1932 թվականի սեպտեմբերի 15-ին Նյուքասլում (Մեծ Բրիտանիա)։ Նրա հայրը նավի ատաղձագործ էր, ինչպես և նրա շոտլանդացի նախնիների չորս սերունդները: 1920-ականների վերջին՝ Մեծ դեպրեսիայի ժամանակ, նավաշինողների համար գործնականում աշխատանք չկար, ուստի 1928 թվականին Աննա Վոկի հետ ամուսնությունից անմիջապես հետո նա բացեց մթերային խանութ։ Ընտանեկան բիզնեսի մեկնարկային կապիտալը եղել է այն միջոցները, որոնք Աննան կարողացել է կուտակել մինչ ամուսնությունը՝ վաճառող աշխատելու ընթացքում։

Ընտանիքն ուներ երեք երեխա։ Նիլ Բարթլեթը հիշում է իր մանկությունը որպես երջանիկ ժամանակ։ Ու թեև հայրը վաղ է մահացել (Առաջին համաշխարհային պատերազմի ժամանակ թունավոր գազերի հետևանքով տուժել և մահացել է 1944 թվականին), ընտանիքը լավ է ապրել մթերային խանութի շնորհիվ։ Երեխաները նաև ստացան իրենց առաջին ձեռնարկատիրական փորձը. Նիլը և նրա ավագ եղբայրը՝ Քենը, կիրակնօրյա զվարճանքից խնայած գումարով բացեցին պաղպաղակի փոքրիկ խանութ։ Նիլը իր փոքր բիզնեսից ստացված հասույթը ծախսում էր քիմիայի վերաբերյալ գրքերի վրա, որոնցով նա հիացած էր այն ժամանակ, և տնային փոքրիկ լաբորատորիայի սարքավորումների վրա:

Ինչպես ավելի ուշ Բարտլեթը հիշում էր, նրա մայրը շատ բանիմաց և վճռական կին էր, որը լավ գիտեր բիզնեսին: Նա սկսեց աշխատել որպես կոշիկի խանութում վաճառողուհի և դարձավ առևտրի ոլորտի նշանավոր դեմքերից մեկը, թեև այդ օրերին դա հեշտ չէր կնոջ համար: Վաղաժամկետ կորցնելով հորը և ստանալով շատ համեստ կրթություն՝ նա այնքան հաջող վարեց իր մթերային բիզնեսը, որ ընտանիքը երբեք միջոցների պակաս չուներ։

Հանձնելով տարրական կրթության կուրսի հատուկ քննությունները՝ Նիլը ընդունվեց Հիթոնի տղաների դպրոց։ Հետագայում նա համարեց, որ իր բախտը բերել է դպրոցի հետ. ի սկզբանե շեշտը դրվել է բնական գիտությունների ուսումնասիրության և լաբորատոր փորձերի վրա։ Նա շարունակել է ուսումը տնային լաբորատորիայում՝ այն համալրելով գրպանի փողերով գնված սարքավորումներով և պաղպաղակի վաճառքից ստացված շահույթից։ Դպրոցական հետաքրքրությունն այնուհետև աճեց պրոֆեսիոնալիզմը, որը հիմք դարձավ Դուրհամի Քինգս քոլեջում կոչում ստանալու համար:

Սկզբում Նիլը ցանկանում էր կենսաքիմիկոս դառնալ և քոլեջ ընդունվելուն պես ուսուցիչներից տվեց համապատասխան առաջարկություններ, որոնք անհրաժեշտ էին բնական միացությունների քիմիան ուսումնասիրելու համար։ Սակայն, երբ նա ավելի ծանոթացավ քիմիական գիտությանը, նա որոշեց, որ իրեն ավելի շատ հետաքրքրում է անօրգանական քիմիան, և 1954 թվականին քոլեջն ավարտելուց հետո (բակալավրի կոչումով) սկսեց աշխատել դոկտոր Պ. Լ. Ռոբինսոնի Անօրգանական քիմիայի հետազոտական ​​խմբում։ 1958 թվականին պաշտպանել է թեկնածուական թեզ։ Մեկ տարի առաջ նրա անձնական կյանքում փոփոխություններ եղան՝ նա ամուսնացավ Քրիստինա Կրոսի հետ։

Պաշտպանությունից մի քանի ամիս անց Բարթլեն ընդունեց աշխատելու հրավերը Վանկուվերի Բրիտանական Կոլումբիայի համալսարանից (Կանադա) և դոկտոր Գ. Քլարկի հետ միասին աշխատանք սկսեց այնտեղ ֆտորի քիմիայի վրա: Ուսանողների և պրակտիկանտների հետ նա սկսեց ուսումնասիրել պլատինի մետաղների և գերմանիումի ֆտորիդները։

Այնուամենայնիվ, նրա սեփական գիտական ​​հետազոտությունը վերաբերում էր զարմանալիորեն ցնդող կարմիր նյութին, որը նա պատահաբար ձեռք էր բերել իր դիսերտացիոն հետազոտության ժամանակ՝ ապակե տարայի մեջ պլատինի աղերը ֆտորացնելով: Ի վերջո, Բարթլեն իր առաջին ասպիրանտ Դերեկ Լոմանի հետ ցույց տվեց, որ ցնդող նյութը երկօքսիգենիլ միացություն է O 2 + - երկօքսիգենիլ հեքսաֆտորպլատինատ, որը ձևավորվում է, երբ PtF 6-ը խառնվում է O 2-ի հետ.

O 2 + PtF 6 \u003d O 2.

Այս փաստը հաստատեց, որ պլատինի հեքսաֆտորիդը բոլոր հայտնի միացություններից ամենաուժեղ օքսիդացնող նյութն է (այն նույնիսկ օքսիդացնում է թթվածինը): Հենց այս և այլ հեքսաֆտորիդների վրա էր Բարթլեթը կենտրոնացրել իր հետագա հետազոտությունները:

1962 թվականի սկզբին նա ուշադրություն հրավիրեց այն փաստի վրա, որ քսենոնի և թթվածնի իոնացման պոտենցիալները մեծությամբ մոտ են, իսկ ռադոնինը նույնիսկ փոքր-ինչ ավելի ցածր։ Քանի որ ռադոնի հետ փորձարկումներն այն ժամանակ անհնարին էին, Բարթլեթը ստացավ քսենոնի նմուշ, պատրաստեց որոշ PtF 6 և փորձեց օքսիդացնել քսենոնը՝ օգտագործելով ապակե անոթ և քվարցային սարք:

Մինչև 1962 թվականը հելիումը, նեոնը, արգոնը, կրիպտոնը, քսենոնը և ռադոնը համարվում էին իներտ գազեր, որոնք չէին կարող որևէ միացություն առաջացնել։ 1962թ. մարտի 23-ին դոկտոր Բարթլեթը հանեց գազային կարմիր պլատինի հեքսաֆտորիդը անգույն քսենոնից բաժանող բաֆլը, և երկու գազերն անմիջապես արձագանքեցին՝ ձևավորելով նարնջագույն-դեղին նյութ: Բարթլեն ավելի ուշ գրեց. «Ես այնքան զարմացա այս տեսարանից, որ ես դուրս վազեցի լաբորատորիայից՝ զանգահարելու գործընկերներին կամ ուսանողներին, ովքեր կարող էին ականատես լինել այս իրադարձությանը»: Սակայն ուրբաթ երեկո էր, և շենքում մարդ չկար...

Այս պատմական փորձը նկարագրող առաջին հոդվածում արձանագրվել է, որ փոխազդեցության արդյունքում ճնշումը ռեակցիոն անոթում նվազել է, ինչը հստակ ցույց է տալիս նոր նյութի առաջացումը. դրա բաղադրությունը, ինչպես ի սկզբանե առաջարկել էին հետազոտողները, + - էր: Bartlet խմբի հետագա հրապարակումներում ցույց է տրվել, որ իրականում դրա կազմը պետք է ներկայացվեր հետևյալ կերպ. + -. Այս աշխատանքներից հետո քսենոնի փորձարկումները ողողվեցին։

Քսենոնային ֆտորիդային միացությունների քիմիայի զարգացման գործում հսկայական քայլ կատարվեց Արգոնի ազգային լաբորատորիայի (ԱՄՆ) կողմից։ 1962 թվականի հոկտեմբերին այնտեղ կատարած այցից հետո Բարթլեթը որոշեց իր հետազոտության հիմնական նպատակը դարձնել քսենոնային օքսիդը: Եվ շուտով նա և իր ասպիրանտ Պ.Ռաոն ստացան օքսիդ: Սակայն երկրորդ նմուշի պայթյունի հետևանքով առաջացած դժբախտ պատահարի պատճառով երկուսն էլ հոսպիտալացվել են մեկ ամիս, իսկ XeO 3 պայթուցիկ նյութի նույնականացումն իրականացրել են այլ գիտնականներ։

1964 թվականին Բարթլեն ստացավ պրոֆեսորի կոչում, իսկ երկու տարի անց նրան հրավիրեցին Փրինսթոնի համալսարանի քիմիայի պրոֆեսորի պաշտոնին։ Ավելի ուշ նա հիշեց, որ ափսոսում էր լքել արևմտյան ափը, որտեղ իրեն զգում էր ինչպես տանը: Այսպիսով, երեք տարի անց, երբ նա ստացավ քիմիայի պրոֆեսորի պաշտոնի հրավեր Կալիֆորնիայի Բերքլիի համալսարանից, նա սիրով ընդունեց այն, և այդ ժամանակվանից նա չի լքել արևմտյան ափը: Միևնույն ժամանակ Բարթլեթը երկար ժամանակ (1969–1999) անցկացրեց հետազոտություններ Լոուրենս Բերքլիի ազգային լաբորատորիայում։ 2000 թվականին գիտնականը ստացել է ամերիկյան քաղաքացիություն։

1970 թվականին Ամերիկյան քիմիական ընկերությունը նրան շնորհել է Անօրգանական քիմիայի մրցանակ՝ անցումային մետաղների հեքսաֆտորիդների ոլորտում երկար տարիների աշխատանքի համար։ Իր հետազոտությունների համար նա նաև արժանացել է Գյոթինգենի Գերմանական գիտությունների ակադեմիայի Դաննի-Հայնեմանի մրցանակին (1971թ.), Հենրի Մոյսանին (Ֆրանսիա, 1988թ.), նրանց շքանշաններ։ Լինուս Փոլինգ (1989), Հ. Դեյվի (2002) և այլ մրցանակներ։ Ընտրվել է Լոնդոնի թագավորական ընկերության (1973), Գերմանիայի բնագետների ակադեմիայի «Լեոպոլդինա» (1969), Ֆրանսիայի գիտությունների ակադեմիայի (1989) և ԱՄՆ ԳԱԱ (1979) օտարերկրյա անդամ։

1999 թվականին Բարթլեթը թողեց ակտիվ հետազոտություններ՝ ընտանիքի հետ ավելի շատ ժամանակ անցկացնելու և իր սիրելի զբաղմունքներով զբաղվելու համար: Նկարում է ջրաներկով, ատաղձագործ, խնամում է այգին, աշխատում է արծաթի վրա։ Նրա հեռանալուց հետո կար միայն մեկ միացություն, որը նա ուզում էր ստանալ, բայց չստացավ՝ ոսկու հեքսաֆտորիդը։

Ն.Վ.ՖԵԴՈՐԵՆԿՈ

* Էլեկտրոնների մերձեցումն այն էներգիան է, որն ազատվում է մեկ էլեկտրոնի ատոմին միանալու արդյունքում։ Այնուհետև ատոմը դառնում է բացասական իոն:

Կրիպտոնը, քսենոնը և ռադոնը բնութագրվում են իոնացման ավելի ցածր պոտենցիալներով, քան բնորոշ տարրերը (He, Ne, Ar), ուստի նրանք ունակ են արտադրել սովորական տիպի միացություններ։ Միայն 1962 թվականին Ն.Բարտլեթին հաջողվեց ստանալ առաջին նման միացությունը՝ քսենոն հեքսաֆտորպլատինատ Xe + |PtF 6 |։ Դրանից հետո ստացվել են կրիպտոնի և ռադոնի ֆտորիդներ և դրանց բազմաթիվ ածանցյալներ։ Որոշ քսենոնային միացությունների մասին տեղեկատվությունը տրված է աղյուսակում: 17.2.

Աղյուսակ 17.2

Քսենոնային միացությունների բնութագրում

օքսիդացում	կապեր	մոլեկուլները	Կառուցվածք	Որոշ հատկություններ
		նյութ	Ասիմետրիկ հակապրիզմա	Ջերմակայուն է մինչև 400°C
		Անգույն հեղուկ	քառակուսի բուրգ	կայուն
		Անգույն բյուրեղներ	Բուրգաձեւ	Պայթուցիկ, հիգրոսկոպիկ, լուծույթներում կայուն
		Անգույն	քառանիստ	Պայթուցիկ
		Անգույն	Ութանիստ	Համապատասխանում է 11, XeO g; , կան նաև թթվային անիոններ՝ Xe0 8 ~, H 2 XeO | «և H 3 XeO հետ.

Ազնիվ գազերի միացությունների ստացման պայմանները սովորական գաղափարների տեսանկյունից այնքան էլ պարզ չեն։

Քսենոնի դիֆտորիդ XeF 2-ը ստացվում է բարձր ճնշման տակ Xe-ին F 2-ի հետ փոխազդելու միջոցով: Նյութը լուծելի է ջրում։ Թթուների առկայության դեպքում հիդրոլիզի գործընթացը դանդաղ է ընթանում, իսկ ալկալիների առկայության դեպքում հիդրոլիզը ուժեղանում է.

XeF 2-ը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, օրինակ, երբ փոխազդում է HC1-ի հետ, ռեակցիան ընթանում է.

Քսենոնային տետրաֆտորիդ XeF 4-ը ձևավորվում է քսենոնից և ֆտորից 1:5 հարաբերակցությամբ երկարատև տաքացման և բարձր ճնշման (400°C և 607 կՊա) միջոցով: Քսենոնի տետրաֆտորիդը իր հատկություններով նույնական է XeFn-ին, սակայն դիմացկուն է հիդրոլիզին: Խոնավ օդում այն ​​ենթարկվում է անհամաչափության.

Xenon hexafluoride XeF 6-ը կարելի է ձեռք բերել XeF 4-ից.

կամ անմիջապես Xe-ից և F 2-ից 250°C և ավելի քան 5065 կՊա: Այս միացությունն ունի բարձր ռեակտիվություն, ինչը երևում է քվարցի հետ նրա փոխազդեցության օրինակից.

Որպես Լյուիս թթու՝ XeF(i)-ը հեշտությամբ փոխազդում է ալկալիական մետաղների ֆտորիդների հետ (բացառությամբ LiF-ի)՝ ձևավորելով հեպտաֆտոր և օկտաֆտորոքսենատ անիոպներ.

XcF 6-ի հիդրոլիզը կարող է ուղեկցվել Xe0 3-ի և համապատասխան անկայուն Lewis թթվի XeOF 4-ի ձևավորմամբ.

Քսենոնի ֆտորիդները օքսիդացնող նյութեր են.

Քսենոնային հեքսաֆտորպլատինատ Xe-ն ստացվում է PtF 6-ի և Xe-ի փոխազդեցությամբ սենյակային ջերմաստիճանում, այսինքն. Երկու գազային նյութերից ձևավորվում է նարնջադեղնավուն պինդ, որը կայուն է նորմալ պայմաններում.

Xe[ PtF c | սուբլիմացվում է առանց քայքայվելու։ Ջրի ազդեցության տակ հիդրոլիզվում է.

Հետագայում ստացվեցին ևս մի քանի քսենոնային միացություններ ռութենիումի, ռոդիումի և պլուտոնիումի հեքսաֆտորիդներով՝ Xe, Xe, Xe։

Քսենոն օքսոտետրաֆտորիդ XeOF 4-ն ունի ամֆոտերային առանձնահատկություններ, որոնց մասին կարելի է դատել, օրինակ, համապատասխան կատիոնային կոմպլեքսներով։

Քսենոնի օքսիդ (Y1) Xe0 3-ը սպիտակ, չցնդող միացություն է, որը ձևավորում է կայուն ջրային լուծույթներ։ Xe0 3 մոլեկուլն ունի եռանկյուն բուրգի կառուցվածք։ Ալկալային միջավայրում այն ​​ձևավորում է քսենատ (U1) իոն.

HXe0 4-ը անհամաչափության պատճառով աստիճանաբար վերածվում է պերքսենատ (USh) իոնի.

Քսենոնի օքսիդը (XX) Xe0 4 ունի քառաեդրոնի ձև, որի կենտրոնում Xe ատոմն է։ Xe0 4-ը ստացվում է բարիումի օքսենատից H 2 S0 4-ի ազդեցությամբ.

XeOf պերքսենատ իոնը ձևավորում է կայուն աղեր՝ պերքսենատներ, որոնցից Na 4 Xe0 8 -6H 2 0, Na 4 Xe0 G -8H 2 0, Ba 2 XeO G -1,5H 2 0 կայուն են, վատ լուծվող ջրում։

Կրիպտոնը ձևավորում է միացություններ, որոնք մոլեկուլների կազմով, կառուցվածքով և հատկություններով նույնական են քսենոնային միացություններին: Այսպիսով, բյուրեղային կրիպտոնի դիֆտորիդը ստացվում է ռեակցիոն խառնուրդի վրա հանդարտ էլեկտրական լիցքաթափման ազդեցությամբ՝ -183°C-ում և -2,7 կՊա ճնշման ներքո։

Կրիպտոն(H) ֆտորիդը կամ կրիպտոնի դիֆտորիդը KrF 2-ն անկայուն է սենյակային ջերմաստիճանում, բայց -78°C-ում այն ​​կարող է երկար պահպանվել: KrF 2-ը շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ է: HC1-ի վրա ազդելիս այն տեղահանում է քլորը և թթվածինը ջրից: Ստացվել են նաև անցումային մետաղներով կրիպտոնային միացություններ՝ KrFMeF 6: Նմանատիպ տիպի միացություններ են ստացվել և՛ մկնդեղով, և՛ անտիմոնով՝ Kr 2 F 3 AsF 6 , Kr 2 F 3 SbF G և KrFSb 2 F u ։

Ներկայումս նկարագրված են քսենոնային միացությունների զգալի քանակություն։ Հաջողությամբ զարգանում է նաև կրիպտոնի միացությունների քիմիան։ Ինչ վերաբերում է ռադոնին, ապա նրա բարձր ա-ռադիոակտիվության պատճառով նրա ածանցյալների հատկությունների ստացումն ու ուսումնասիրումը չափազանց դժվար է։

Ազնիվ գազերի օգտագործումը. Հելիումը, շնորհիվ այնպիսի հատկությունների, ինչպիսիք են իներտությունը, թեթևությունը, շարժունակությունը և բարձր ջերմահաղորդականությունը, լայնորեն կիրառվում է։ Օրինակ, անվտանգ է դյուրավառ նյութերը մի նավից մյուսը տեղափոխելը հելիումի միջոցով:

Հեղուկ հելիումի հատկությունների ուսումնասիրության մեջ հիմնարար ներդրումն են ունեցել ռուս ականավոր ֆիզիկոսներ, Նոբելյան մրցանակակիրներ Լ. Դ. Լանդաուն և Պ. Լ. Կապիցան:

Կենսաբանական ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ հելիումի մթնոլորտը չի ազդում մարդու գենետիկ ապարատի վրա, քանի որ այն չի ազդում բջիջների զարգացման և մուտացիաների հաճախականության վրա։ Հելիումի օդը շնչելը (օդը, որում ազոտը մասամբ կամ ամբողջությամբ փոխարինվում է հելիումով) ուժեղացնում է թթվածնի փոխանակումը թոքերում, կանխում ազոտային էմբոլիան (կեյսոնի հիվանդություն):

Նեոնը հաճախ օգտագործվում է տեխնոլոգիայի մեջ հելիումի փոխարեն: Այն լայնորեն օգտագործվում է գազալույսի նեոնային լամպերի արտադրության համար։

Արգոնն ավելի հասանելի է, քան հելիումը և նեոնը: Այս գազը լայնորեն օգտագործվում է մետալուրգիայում, այն սովորաբար օգտագործվում է տիտանի, նիոբիումի, հաֆնիումի, ուրանի, թորիումի, ալկալիական մետաղների տաք մշակման մեջ, որտեղ բացառվում է թթվածնի, ազոտի, ջրի և ածխածնի օքսիդի (IV) հետ շփումը։ Արգոն միջավայրում էլեկտրական աղեղային եռակցման մեթոդը լայն կիրառություն է գտել:

Կրիպտոնը հիմնականում օգտագործվում է էլեկտրական լամպերի արտադրության մեջ։

Քսենոնը լայնորեն կիրառվում է քսենոնային լամպերի արտադրության մեջ, որոնք բնութագրվում են գույների ճիշտ մատուցմամբ։ Քսենոնը ռադիոթափանցիկ նյութ է, որը լայնորեն օգտագործվում է ուղեղի ֆտորոգրաֆիայի մեջ:

Քսենոնային ֆտորիդների տեսքով հարմար է պահել և տեղափոխել քսենոն և բարձր ագրեսիվ ֆտոր, որը բնապահպանական մեծ նշանակություն ունի։ Քսենոնի օքսիդները կարող են օգտագործվել որպես պայթուցիկ կամ ուժեղ օքսիդացնող նյութեր:

Թեև ռադոնը ռադիոակտիվ է, սակայն ուլտրամիկրոդոզաներում այն ​​դրական է ազդում կենտրոնական նյարդային համակարգի վրա, ուստի այն օգտագործվում է բալնեոլոգիայի և ֆիզիոթերապիայի մեջ (ռադոնային լոգանքներ):

Ամփոփում

Հելիումի էլեկտրոնային թաղանթը (դա միակն է) ունի Is 2 կոնֆիգուրացիա, մինչդեռ մնացած տարրերի համար արտաքին էներգիայի մակարդակն ավարտված է և պարունակում է ութ էլեկտրոն (կոնֆիգուրացիա). ...ns 2 np c>),ինչը բացատրում է նրանց չափազանց ցածր ակտիվությունը։ Այս տարրերը միասին կոչվում են ազնիվ գազեր: Այս խմբի տարրերի հին անվանումը «իներտ գազեր» իրականում վերաբերում է միայն հելիումին և նեոնին, քանի որ դրանց ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքը թույլ չի տալիս կովալենտային միացությունների ձևավորման որևէ հնարավորություն, ի տարբերություն մնացածի, որոնց համար հնարավոր էր. ստանալ քիմիական միացություններ.

Հարցեր և առաջադրանքներ

• 1. Տրե՛ք ազնիվ գազերի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները և դրա հիման վրա բացատրե՛ք, թե ինչու ազնիվ գազերը երկատոմային մոլեկուլներ չեն կազմում։
• 2. Ինչու՞ հելիումը և նեոնը ունակ չեն այլ տարրերի հետ միացություններ առաջացնել:
• 3. Ո՞ր մեխանիզմն է առաջարկվում կրիպտոնի և քսենոնի հետ կապված կապերի ձևավորման համար:
• 4. Նկարագրեք ձեզ հայտնի քսենոնային միացությունները:

Արտաքին էլեկտրոնային մակարդակի ամբողջականության պատճառով ազնիվ գազերը քիմիապես իներտ են։ Մինչեւ 1962 թվականը ենթադրվում էր, որ դրանք ընդհանրապես քիմիական միացություններ չեն առաջացնում։ Համառոտ քիմիական հանրագիտարանում (Մ., 1963, հ. 2) գրված է՝ «Իներտ գազերը իոնային և կովալենտային կապերով միացություններ չեն տալիս»։ Այդ ժամանակ արդեն ստացվել էին կլատրատի տիպի որոշ միացություններ, որոնցում ազնիվ գազի ատոմը մեխանիկորեն պահվում է մեկ այլ նյութի մոլեկուլներից ձևավորված շրջանակում։ Օրինակ, գերսառեցված ջրի վրա արգոնի ուժեղ սեղմման դեպքում բյուրեղահիդրատ Ar 6H 2 0 մեկուսացվել է: Միևնույն ժամանակ, ազնիվ գազերին ստիպելու արձագանքել նույնիսկ ամենաէներգետիկ օքսիդացնող նյութերի (օրինակ՝ ֆտորին) հետ ավարտվել են ապարդյուն: . Եվ չնայած Լինուս Փոլինգի գլխավորած տեսաբանները կանխատեսում էին, որ ֆտորիդների և քսենոնի օքսիդների մոլեկուլները կարող են կայուն լինել, փորձարարներն ասացին. «Սա չի կարող լինել»:

Այս գրքի ընթացքում մենք փորձում ենք ընդգծել երկու կարևոր գաղափար.

• 1) գիտության մեջ անփոփոխ ճշմարտություններ չկան.
• 2) Քիմիայում ԲԱՑԱՐՁԱԿ ԱՄԵՆ ԻՆՉ հնարավոր է, նույնիսկ այն, ինչ տասնամյակներ շարունակ անհնարին կամ ծիծաղելի է թվում:

Այս գաղափարները հիանալի կերպով հաստատեցին կանադացի քիմիկոս Նիլ Բարթլետը, երբ 1962 թվականին նա ստացավ քսենոնի առաջին քիմիական միացությունը։ Այդպես էր։

Պլատինի հեքսաֆտորիդով PtF 6 փորձերից մեկի ժամանակ Բարթլետը ձեռք է բերել կարմիր բյուրեղներ, որոնք, ըստ քիմիական անալիզի արդյունքների, ունեցել են 0 2 PtF 6 բանաձև և բաղկացած են 0 2 և PtF 6 իոններից։ Սա նշանակում էր, որ PtF 6-ը այնքան ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, որ էլեկտրոններ է վերցնում նույնիսկ մոլեկուլային թթվածնից: Բարթլետը որոշեց օքսիդացնել ևս մեկ տպավորիչ նյութ և հասկացավ, որ քսենոնից էլեկտրոններ վերցնելը նույնիսկ ավելի հեշտ է, քան թթվածնից (իոնացման պոտենցիալները 0 2 12.2 eV և Xe 12.1 eV): Նա պլատինի հեքսաֆտորիդ դրեց անոթի մեջ, դրա մեջ լցրեց քսենոնի ճշգրիտ չափված քանակությունը և մի քանի ժամ անց ստացավ քսենոն հեքսաֆտորպլատինատ:

Այս ռեակցիայից անմիջապես հետո Բարթլետը իրականացրեց քսենոնի ռեակցիան ֆտորի հետ։ Պարզվել է, որ ապակե տարայի մեջ տաքացնելիս քսենոնը փոխազդում է ֆտորի հետ, և առաջանում է ֆտորիդների խառնուրդ։

Քսենոնի ֆտորիդ^ II) XeF 2-ը ձևավորվում է ցերեկային լույսի ազդեցության տակ քսենոնի և ֆտորի խառնուրդի վրա սովորական ջերմաստիճանում

կամ քսենոնի և F 2 0 2 փոխազդեցության ժամանակ -120 ° C-ում:

Անգույն XeF 2 բյուրեղները լուծելի են ջրում։ XeF 2 մոլեկուլը գծային է։ XeF 2-ի լուծույթը ջրի մեջ շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, հատկապես թթվային միջավայրում: Ալկալային միջավայրում XeF 2-ը հիդրոլիզացվում է.

Քսենոնի ֆտորիդ (H) XeF 4-ը ձևավորվում է քսենոնի խառնուրդը ֆտորով տաքացնելով մինչև 400 °C:

XeF 4-ը ձևավորում է անգույն բյուրեղներ: XeF 4 մոլեկուլը քառակուսի է, որի կենտրոնում քսենոնի ատոմն է: XeF 4-ը շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ է և օգտագործվում է որպես ֆտորացնող նյութ:

Ջրի հետ շփվելիս XeF 4-ը անհամաչափ է:

Քսենոնի ֆտորիդ (Ch1) XeF 6-ը ձևավորվում է տարրերից, երբ տաքացվում և ճնշվում է ֆտորով:

XeF 6 - անգույն բյուրեղներ: XeF 6 մոլեկուլը աղավաղված ութանիստ է, որի կենտրոնում քսենոնի ատոմն է: Ինչպես մյուս քսենոնային ֆտորիդները, XeF 6-ը շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ է և կարող է օգտագործվել որպես ֆտորացնող նյութ:

XeF 6-ը մասամբ քայքայվում է ջրով.

քսենոնի օքսիդ (U I) Xe0 3-ն առաջանում է XeF 4-ի հիդրոլիզի ժամանակ (տե՛ս վերևում): Այն սպիտակ, չցնդող, բարձր պայթյունավտանգ նյութ է, շատ լուծելի է ջրում, և լուծույթն ունենում է մի փոքր թթվային ռեակցիա՝ հետևյալ ռեակցիաների պատճառով.

Xe0 3-ի ալկալային լուծույթի վրա օզոնի ազդեցության տակ առաջանում է քսենոնաթթվի աղ, որում քսենոնն ունի +8 օքսիդացման աստիճան։

Քսենոնի օքսիդ (U1N) XeO 4-ը կարելի է ստանալ ցածր ջերմաստիճաններում բարիումի պերքսենատի հետ անջուր ծծմբաթթվի հակազդելով:

Xe0 4-ը անգույն գազ է, բարձր պայթյունավտանգ և քայքայվում է 0 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում:

Այլ ազնիվ գազերի միացություններից հայտնի են KrF 2 , KrF 4 , RnF 2 , RnF 4 , RnF 6 , Rn0 3։ Ենթադրվում է, որ հելիումի, նեոնի և արգոնի նմանատիպ միացություններ դժվար թե երբևէ ստացվեն առանձին նյութերի տեսքով:

Վերևում նշեցինք, որ քիմիայում «ամեն ինչ հնարավոր է»։ Այսպիսով, եկեք տեղեկացնենք, որ հելիումի, նեոնի և արգոնի միացությունները գոյություն ունեն այսպես կոչված տեսքով էքսիմերմոլեկուլներ, այսինքն. մոլեկուլներ, որոնցում գրգռված էլեկտրոնային վիճակները կայուն են, իսկ հիմնական վիճակը՝ անկայուն։ Օրինակ, արգոնի և քլորի խառնուրդի էլեկտրական գրգռման ժամանակ գազաֆազային ռեակցիան կարող է շարունակվել էքսիմերի ArCl մոլեկուլի ձևավորմամբ:

Նմանապես, գրգռված ազնիվ գազի ատոմների ռեակցիաներում կարելի է ձեռք բերել երկատոմային մոլեկուլների մի ամբողջ շարք, ինչպիսիք են He 2, HeNe, Ne 2, NeCl, NeF, HeCl, ArF և այլն: Այս բոլոր մոլեկուլները անկայուն են և չեն կարող մեկուսացվել: որպես առանձին նյութեր, սակայն, դրանք կարելի է գրանցել և ուսումնասիրել դրանց կառուցվածքը՝ օգտագործելով սպեկտրոսկոպիկ մեթոդներ։ Ավելին, էքսիմերային մոլեկուլների էլեկտրոնային անցումները օգտագործվում են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման առաջացման համար բարձր հզորությամբ էքսիմերային ուլտրամանուշակագույն լազերներում:

Պարբերական համակարգի ութերորդ խմբի հիմնական ենթախումբը ազնիվ գազերն են՝ հելիում, նեոն, արգոն, կրիպտոն, քսենոն և ռադոն։ Այս տարրերը բնութագրվում են շատ ցածր քիմիական ակտիվությամբ, ինչը հիմք է տվել դրանք անվանել ազնիվ կամ իներտ գազեր։ Նրանք միայն դժվարությամբ են միացություններ կազմում այլ տարրերի կամ նյութերի հետ. Հելիումի, նեոնի և արգոնի քիմիական միացություններ չեն ստացվել։ Ազնիվ գազերի ատոմները միացված չեն մոլեկուլների մեջ, այլ կերպ ասած՝ նրանց մոլեկուլները միատոմ են։

Ազնիվ գազերը լրացնում են տարրերի համակարգի յուրաքանչյուր շրջան։ Բացի հելիումից, բոլորն էլ ունեն ութ էլեկտրոն ատոմի արտաքին էլեկտրոնային շերտում՝ կազմելով շատ կայուն համակարգ։ Կայուն է նաև հելիումի էլեկտրոնային թաղանթը, որը բաղկացած է երկու էլեկտրոններից։ Ուստի ազնիվ գազի ատոմներին բնորոշ են բարձր իոնացման էներգիաները և, որպես կանոն, բացասական էլեկտրոնների մերձեցման էներգիաներ։

Աղյուսակում. 38-ում ներկայացված են ազնիվ գազերի որոշ հատկություններ, ինչպես նաև դրանց պարունակությունը օդում: Կարելի է տեսնել, որ ազնիվ գազերի հեղուկացման և պնդացման ջերմաստիճաններն ավելի ցածր են, այնքան ցածր են նրանց ատոմային զանգվածները կամ սերիական համարները. հելիումի հեղուկացման ամենացածր ջերմաստիճանը, ռադոնի ամենաբարձրը:

Աղյուսակ 38. Ազնիվ գազերի որոշ հատկություններ և դրանց պարունակությունը օդում

Մինչև 19-րդ դարի վերջը համարվում էր, որ օդը բաղկացած է միայն թթվածնից և ազոտից։ Բայց 1894 թվականին անգլիացի ֆիզիկոս Ջ. Ռեյլին պարզեց, որ օդից ստացված ազոտի խտությունը (1,2572 ) մի փոքր ավելի մեծ է, քան դրա միացություններից ստացված ազոտի խտությունը (1,2505 )։ Քիմիայի պրոֆեսոր Վ. Ռամզեյը ենթադրեց, որ խտության տարբերությունը պայմանավորված է մթնոլորտային ազոտում ավելի ծանր գազի խառնուրդի առկայությամբ: Կապելով ազոտը շիկացած մագնեզիումի հետ (Ramsay) կամ ստիպելով այն միանալ թթվածնի հետ (Rayleigh) էլեկտրական լիցքաթափման միջոցով՝ երկու գիտնականներն էլ մեկուսացրել են քիմիապես իներտ գազի փոքր քանակություններ մթնոլորտային ազոտից։ Այսպիսով, հայտնաբերվեց մինչև այդ ժամանակ անհայտ տարրը, որը կոչվում էր արգոն։ Հետևելով արգոնին՝ մեկուսացվել են օդում չնչին քանակությամբ պարունակվող հելիումը, նեոնը, կրիպտոնը և քսենոնը: Ռադիոակտիվ փոխակերպումների ուսումնասիրության ժամանակ հայտնաբերվել է ենթախմբի վերջին տարրը՝ ռադոնը։

Նշենք, որ ազնիվ գազերի գոյությունը կանխատեսել էր դեռևս 1883 թվականին, այսինքն՝ արգոնի հայտնաբերումից 11 տարի առաջ, ռուս գիտնական II Ա. ցարական կառավարության կողմից Շլիսելբուրգի ամրոցը։ Ն.Ա.Մորոզովը ճիշտ որոշեց ազնիվ գազերի տեղը պարբերական համակարգում, գաղափարներ առաջ քաշեց ատոմի բարդ կառուցվածքի, տարրերի սինթեզման հնարավորության և ներատոմային էներգիայի օգտագործման մասին։ Ն.Ա.Մորոզովը բանտից ազատվեց 1905 թվականին, և նրա ուշագրավ հեռատեսությունը հայտնի դարձավ միայն 1907 թվականին՝ մենախցում գրված նրա «Նյութի կառուցվածքի պարբերական համակարգեր» գրքի հրապարակումից հետո։

1926 թվականին Ն.Ա.Մորոզովն ընտրվել է ԽՍՀՄ ԳԱ պատվավոր անդամ։

Երկար ժամանակ համարվում էր, որ ազնիվ գազերի ատոմները ընդհանուր առմամբ ունակ չէին քիմիական կապեր ստեղծել այլ տարրերի ատոմների հետ։ Հայտնի էին միայն ազնիվ գազերի համեմատաբար անկայուն մոլեկուլային միացություններ, օրինակ՝ հիդրատներ, որոնք առաջացել են սեղմված ազնիվ գազերի ազդեցությամբ բյուրեղացնող գերսառեցված ջրի վրա: Այս հիդրատները պատկանում են կլաթրատի տիպին (տես § 72); Նման միացությունների առաջացման ժամանակ վալենտային կապեր չեն առաջանում։

Ջրով կլատրատների ձևավորումը նպաստում է սառույցի բյուրեղային կառուցվածքում բազմաթիվ խոռոչների առկայությանը (տես § 70):

Այնուամենայնիվ, վերջին տասնամյակների ընթացքում հաստատվել է, որ կրիպտոնը, քսենոնը և ռադոնը կարող են միանալ այլ տարրերի և, առաջին հերթին, ֆտորի հետ։ Այսպիսով, ազնիվ գազերի անմիջական փոխազդեցությամբ ֆտորի հետ (տաքացման ժամանակ կամ էլեկտրական լիցքաթափման դեպքում) ստացվում են ֆտորներ և. Դրանք բոլորը բյուրեղներ են, որոնք կայուն են նորմալ պայմաններում։ Օքսիդացման աստիճանով ստացվել են նաև քսենոնի ածանցյալներ՝ հեքսաֆտորիդ, եռօքսիդ, հիդրօքսիդ։ Վերջին երկու միացությունները ցուցաբերում են թթվային հատկություններ. Այսպիսով, արձագանքելով ալկալիների հետ, նրանք ձևավորում են քսենոնաթթվի աղեր, օրինակ.

Երկար ժամանակ գիտնականները կարծում էին, որ ազնիվ գազերը չեն կարող միացություններ առաջացնել, քանի որ նրանց էլեկտրոնային թաղանթներում ավելի շատ էլեկտրոնների տեղ չկար, որոնք պարունակում են վալենտային էլեկտրոններ։ Սա նշանակում է, որ նրանք չեն կարող ընդունել ավելի շատ էլեկտրոններ՝ անհնարին դարձնելով քիմիական կապը: Այնուամենայնիվ, 1933-ին Լինուս Պաուլինգը առաջարկեց, որ ծանր ազնիվ գազերը կարող են արձագանքել ֆտորին կամ թթվածին, քանի որ դրանք ունեն ամենաբարձր էլեկտրաբացասականությամբ ատոմներ: Նրա գուշակությունը պարզվեց, որ ճիշտ էր, և ավելի ուշ ստացվեցին ազնիվ գազի միացություններ։

Ազնիվ գազի միացությունն առաջին անգամ ստացել է կանադացի քիմիկոս Նիլ Բարթլետը 1962 թվականին՝ պլատինի հեքսաֆտորիդը քսենոնի հետ փոխազդելու միջոցով։ Միացությանը վերագրվել է XePtF 6 բանաձևը (ինչպես հետագայում պարզվեց՝ սխալ [ ]): Բարթլեթի զեկույցից անմիջապես հետո նույն տարում ստացվել են պարզ քսենոնային ֆտորիդներ։ Այդ ժամանակվանից ակտիվորեն զարգացել է ազնիվ գազերի քիմիան։

Միացման տեսակները

Միացնել կապերը

Ազնիվ գազերի միացությունները, որտեղ ազնիվ գազերը ներառված են բյուրեղային կամ քիմիական ցանցի մեջ, առանց քիմիական կապի առաջացման, կոչվում են ներառական միացություններ։ Դրանք ներառում են, օրինակ, իներտ գազերի հիդրատները, քլորոֆորմով իներտ գազերի կլատրատները, ֆենոլները և այլն։

Ազնիվ գազերը կարող են նաև միացություններ ձևավորել էնդոեդրալ ֆուլերենների հետ, երբ ազնիվ գազի ատոմը «մղվում» է ֆուլերենի մոլեկուլի ներս։

Բարդ միացություններ

Վերջերս (2000 թ.) ցույց է տրվել, որ քսենոնը կարող է կոմպլեքսավորվել ոսկու հետ (օրինակ (Sb 2 F 11) 2) որպես լիգանդ։ Ստացվել են նաև բարդ միացություններ, որտեղ քսենոնի դիֆտորիդը հանդես է գալիս որպես լիգան։

Քիմիական միացություններ

Վերջին տարիներին ստացվել են ազնիվ գազերի մի քանի հարյուր քիմիական միացություններ (այսինքն՝ ունենալով առնվազն մեկ ազնիվ գազ-տարր կապ)։ Սրանք հիմնականում քսենոնային միացություններ են, քանի որ ավելի թեթև գազերն ավելի իներտ են, իսկ ռադոնն ունի զգալի ռադիոակտիվություն: Կրիպտոնի համար հայտնի են մեկ տասնյակից մի փոքր ավելի միացություններ (հիմնականում կրիպտոնի դիֆտորիդային համալիրներ), ռադոնի համար՝ անհայտ բաղադրության ֆտորիդ։ Կրիպտոնից թեթև գազերի համար հայտնի են միայն պինդ իներտ գազերի մատրիցում գտնվող միացություններ (օրինակ՝ HArF), որոնք քայքայվում են կրիոգեն ջերմաստիճանում։

Քսենոնի համար հայտնի են միացություններ, որտեղ կան Xe-F, Xe-O, Xe-N, Xe-B, Xe-C, Xe-Cl կապեր։ Գրեթե բոլորը այս կամ այն ​​աստիճանով ֆտորացված են և տաքանալիս քայքայվում են։

Հղումներ

• Խրիաչչև, Լեոնիդ; Räsänen, Markku; Գերբեր, Ռ. Բեննի.Նոբել-գազի հիդրիդներ. նոր քիմիա ցածր ջերմաստիճաններում // Քիմիական հետազոտությունների հաշիվներ (անգլերեն)ռուսերեն: ամսագիր. - 2009. - Հատ. 42, թիվ մեկ . - P. 183 . -