- •Неорганическая химия. Химия элементов
- •Глава 18
- •18.1. Общая характеристика
- •18.1.1. Положение в Периодической системе
- •18.1.2. Строение электронной оболочки, валентность, основные типы химических соединений
- •18.1.3. Нахождение в природе, изотопный состав
- •18.1.4. Краткие исторические сведения
- •18.2. Простые вещества
- •18.3. Сложные соединения элементов 18-й группы
- •18.3.1. Клатраты благородных газов
- •18.3.2. Кислородные соединения и соли кислородсодержащих кислот
- •18.3.3. Галогениды и оксогалогениды
- •18 3.3.1. Фториды ксенона
- •IV(кубическая) III(моноклинная) II(ромбическая) I(моноклинная)
- •18.3.3.2. Фториды других элементов 18-й группы
- •18.3.3.3. Оксофториды
- •18.4. Комплексные соединения элементов 18-й группы
- •18.5. Короткоживущие соединения благородных газов
- •18.6. Биологическая роль благородных газов
18.5. Короткоживущие соединения благородных газов
Химия легких благородных газов ведет отсчет с работы Т. Хогнесса и Г. Луна (1925 г.), которые впервые зафиксировали ион HeН+ . С тех пор получено большое число аналогичных короткоживущих соединений. Все производные гелия, неона или аргона существуют только в газовой фазе в необычных условиях (в масс-спектрометре при электронном ударе и общем давлении 10–4 - 10–2 мм рт. ст.). Надежно установлено образование ионов Э2+. Энергия связи в них уменьшается при переходе от Не2+ к Хе2+ (табл. 18.5). Особенно интересен катион Не2+, существующий в космосе.
Таблица 18.5. Энергия диссоциации катионов благородных газов Э2+ и анионов галогенов Х2–
Катион Э2+ |
Энергия диссоциации D0, кДж/моль |
Анион Х2– |
Энергия диссоциации D0, кДж/моль |
Не2+ |
228,0 |
|
|
Ne2+ |
130,9 |
F2– |
123,4 |
Ar2+ |
122,2 |
Cl2– |
121,3 |
Kr2+ |
110,9 |
Br2– |
110,8 |
Xe2+ |
99,2 |
I2– |
100,4 |
Сопоставление энергии диссоциации D0 катионов благородных газов Э2+ и изоэлектронных им анионов галогенов X2– показывает их близость. Этого можно было ожидать, исходя из диаграмм МО рассматриваемых частиц, которые легко получить из диаграмм МО соответствующих двухатомных молекул (см. рис. 17.1 и 18.1). Удаление электрона с разрыхляющей орбитали при образовании Э2+, и добавление электрона на разрыхляющую орбиталь при образовании Х2– приводит к одинаковому порядку связи 0,5: в первом случае к повышению (с 0 до 0,5), а во втором - к понижению (с 1 до 0,5).
Обнаружены также ион-молекулярные фрагменты, содержащие, кроме атомов элементов 18-й группы ПС, атомы кислорода, азота, водорода, ЩЭ и др. Энергия диссоциации D0 гетероатомных ионов благородных газов (ЭIЭ)+ меньше, чем D0 гомоатомных Э2+ и (ЭI)2+, и минимальна для НеКr+ (2,5 кДж/моль). Она убывает при переходе от более тяжелого к более легкому элементу, например, для АrКr+ и NeKr+ D0 равна 51,0 и 5,4 кДж/моль соответственно.
18.6. Биологическая роль благородных газов
Благородные газы в силу своей малой реакционной способности не проявляют заметной биологической активности. Исключение составляет радон, имеющий только радиоактивные изотопы. Установлено, что радоновые ванны помогают излечить некоторые недуги, например, ишиас. В то же время радон в больших количествах представляет большую опасность. Вредное влияние на организм человека радона и продуктов его радиоактивного распада (тоже радиоактивных) обусловлено их α-излучением, интенсивность которого во много раз превышает интенсивность излучения «родителей» радона - урана и радия вместе взятых. К сожалению, радон присутствует во всех строительных материалах и горных породах, а также в грунтовых водах. Поэтому актуальна задача снижения объемной активности радона в жилых и производственных помещениях.
Нельзя не упомянуть о связанных с благородными газами проблемах, возникающих при работе урановых и плутониевых реакторов на АЭС. При распаде ядерного топлива образуются радиоактивные осколки, в том числе радионуклиды Хе, и возникает опасность радиоактивного заражения окружающей среды. Химически малоактивные благородные газы, в том числе их радиоактивные изотопы, трудно поглотить обычными сорбентами, поэтому они уходят в атмосферу. В связи с этим большое значение имеют исследования комплексных фторидов элементов 18-й группы, на основе которых удалось создать эффективные поглотители радиоизотопов этих элементов из отходящих газов, образующихся при работе АЭС. Для выделения Rn, Xe, Кr из отходящих газов ядерных реакторов и урановых рудников предложено использовать твердые поглотители состава [О2+][SbF6–]. Пропускание отходящих тазов через небольшой слой такого сорбента (d = 5,5 мм, l = 65 см), при водит к количественному поглощению изотопов ксенона и радона, например, в форме твердого комплекса [Xe+][Sb2F11–]. Криптон сорбировать указанным способом существенно труднее, чем Хе и Rn, но в принципе и это возможно.