8. Елементи VIII a групи

До складу групи входять ₂Не, ₁₀Ne, ₁₈Ar, ₃₆Kr, ₅₄Xe, ₈₆ Rn. Будова зовнішніх електронних рівнів атомів:

Не ; Ne    ; Ar, Kr, Xe, Rn     – – – – –,	n (номер періоду) = 3,
1s 2s 2p ns np nd

4, 5, 6.

Групова назва – благородні гази (інертні гази).Деякі властивості елементів наведені у таблиці 17.

Таблиця 17

Символ елемента	He	Ne		Ar		Kr		Xe		Rn
Украйнська назва	Гелій	Неон		Аргон		Криптон		Ксенон		Радон
Російська назва	Гелий	Неон		Аргон		Криптон		Ксенон		Радон
Латинська назва	Helium	Neon		Argon		Krypton		Xenon		Radon
Рік відкриття	1868	1898		1894		1898		1898		1899
Автор відкриття	Н.Лок’єр, Ж.Жансен	В.Рамзай, М.Траверс		В.Рамзай, В.Релей		В.Рамзай, М.Траверс		В.Рамзай, М.Траверс		Е. Резерфорд, Р.Оуенс
Вміст у земній атмосфері, об’ємна частка, %	5,24·10-4	1,8·10-3		0,93		3·10-4		9·10-6		6·10-18
Знаходження у природі	Зустрічаються у природі виключно у вільному стані, переважно в атмосфері
Агрегатний стан за звичайних умов	Безбарвні гази
Склад молекули	Молекули одноатомні
Густина, г/л, 298К	0,1785		0,8999		4,7840		3,7493	5,8971	9,9

Продовження таблиці 17

	He	Ne		Ar		Kr			Xe	Rn
Розчинність в 1л Н2О при 0°С, мл	10	–			60	–			500	–
Біологічна роль	Не з’ясована
Місце найбільшого накопичення в організмі					Нервові тканини			Нервові тканини
Застосування в медицині	“Гелієве повітря” – для лікування астми; неоногелієва суміш – для безазотного повітря		Неоно-гелієва суміш – для безазотного повітря					При рентгеноскопії головного мозку; має сильну наркотичну дію		Для лікування злоякісних пухлин

8.1. Фізичні характеристики елементів Фізичні властивості елементів

Таблиця 18

Елемент	He	Ne	Ar	Kr	Xe	Rn
Радіус атома, нм	0,040	0,070	0,094	0,109	0,130	0,140
Перший потенціал іонізації, еВ	24,59	21,56	15,76	13,99	12,13	10,75
Спорідненість до електрону, еВ	-0,22	-0,22	-0,37	-0,42	-0,45	–
Ступені окислення у сполуках	Хімічних сполук не утворюють			+2 +4	+2 +4 +6 +8	+2 +4 +6

8.2. Прості речовини. He, Ne, Ar – хімічно інертні. Хімічна інертність, одноатомність молекул пояснюються завершеністю електронних оболонок атомів. Kr, Xe, Rn поводять себе як неметалічні елементи, утворюють звичайні хімічні сполуки зі ступенями окислення +2, +4, +6, +8. Безпосередньо вони реагують тільки з фтором та деякими фторидами.

Благородні гази (крім He, Ne) утворюють молекулярні сполуки включення типу клатратів з водою, фенолом, толуолом тощо. За низьких температур вони можуть утворювати один з одним тверді розчини (крім Не).

He, Ne, Ar,Kr, Xe одержують як побічні продукти при ректифікації рідкого повітря.

Не – методом глибокого охолодження із природних газів. Всі гази, що складають суміш, крім Не, зріджуються; Не має унікальні властивості: при 2,19К, за нормального тиску він переходить в низькотемпературну модифікацію, що характеризується надзвичайно високою теплопровідністю та відсутністю в’язкості.

Ar – побічний продукт синтезу NH₃.

Rn – продукт радіоактивного розпаду радію:

Можливість існування сполук благородних газів була передбачена в 1933 році Л.Полінгом. В 1962 році був синтезований гексафторплатинат ксенону Xe[PtF₆].

8.3. Бінарні сполуки. Фториди криптону та ксенону одержують синтезом із простих речовин; їх склад залежить від умов процесу:

Xe + F₂  XeF₂ (електророзряд);

Xe + 4F₂  XeF₈ (надлишок F₂, високий тиск).

Фториди здатні до комплексоутворення:

XeF₂ + 2SbF₅  Xe[SbF₆]₂,

енергійно взаємодіють з водою:

2XeF₂ + 2H₂O  2Xe + O₂ + 4HF;

XeF₄ + H₂O  XeOF₂ + 2HF,

Здатні диспропорціонувати:

2XeF₂  XeF₄ + Xe.

EF₄ та EF₆ (Е=Kr, Xe) – сильні окисники:

XeF₄ + Pt + 2HF  H₂[PtF₆] + Xe;

XeF₄ + 4KI  2I₂ + Xe + 4KF.

Відомі оксиди ксенону XeO₃ i XeO₄. Це нестійкі сполуки, розкладаються за звичайних умов:

5ХеО₄  Хе + 4ХеО₃ + 4О₂,

проявляють кислотний характер, сильні окисники:

ХеО₃ + Ва(ОН)₂  ВаХеО₄ + Н₂О;

ХеО₃ + 6КІ + 6НCl  3I₂ + Xe + 6KCl + 3H₂O.

Відповідно до методу МО в лінійній молекулі XeF₂, квадратній XeF₄ та октаедричній XeF₆ діють трьохцентрові зв’язки за рахунок однієї 5р-орбіталі атому Xe та двох 2р-орбіталей двох атомів F. На три молекулярні орбіталі приходиться 4 електрони, утворюється доволі міцний зв’язок.

8.4. Гідроксиди та їх похідні. Відомі Н₂ХеО₄ та Н₆ХеО₆. Це нестійкі сполуки, у водному розчині – кислоти середньої сили. При взаємодії водного розчину ХеО₃ з лугами утворюються солі – ксенати, наприклад Na₂XeO₄, BaXeO₄, Ba₃XeO₆.

Відомі також перксенати Na₄XeO₆ і Ва₂ХеО₆.

Гідроксиди Хе(VІ), кислоти та перксенати – сильні окисники:

H₆XeO₆ + 6HCl  3Cl₂ + Xe + 6H₂O.

Дією більш сильних окисників ксенати окислюються. Для них характерні реакції диспропорціювання:

Na₂XeO₄ + O₃ + 2NaOH  Na₄XeO₆ + O₂ + H₂O;

2BaXeO₄  Ba₂XeO₆ + Xe + O₂.

Вправи

1. Чому молекули благородних газів одноатомні?

2. Яке основне джерело одержання благородних газів? Які методи їх одержання застосовують?

3. Які сполуки утворюють ксенон та криптон із фтором при безпосередній взаємодії? Від чого залежить склад цих сполук?

4. Вирахуйте масову частку ксенону у сполуці Хе[PtF₆]. Назвіть цю сполуку.

5. Яка будова молекул XeF₂, XeF₄, XeF₆? Поясніть природу хімічного зв’язку в цих сполуках.

6. Поясніть за допомогою ММО, чи можливе існування молекули Не₂⁺?

7. Напишіть рівняння реакцій:

XeF₂ + H₂O 

XeF₄ + H₂O 

Kr + F₂ 

XeO₃ + NaOH 

KrO₃ + Ba(OH)₂ 

XeF₂ + SbF₅ 

XeF₄ + KBr 

Рекомендована література

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1988.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1987.

3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – Л.: Химия, 1987.

4. Гольбрайх З.Е. Практикум по неорганической химии. – М.: Высшая школа, 1986.

5. Зеленин К.Н. Химия. –С. – Петербург: Специальная литература, 1997.

6. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1981.

7. Некрасов Б.В. Основы общей химии. – М.: Химия, 1973.

8. Недилько С.А., Попель П.П. Общая и неорганическая химия. Сборник задач. – Киев: Вища школа, 1988.

9. Оленин С.С., Фадеев Г.Н. Неорганическая химия, М., Высшая школа, 1979.

10. Рипан Р., Четяну. Неорганическая химия. – М.: Мир, 1971.

11. Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я., Павленко Н.В. Химия биогенных элементов. – Киев: Вища школа, 1990.

ЗМІСТ

Елементи групи ІА	………………………………………………...	1
Елементи групи ІІА	………………………………………………...	8
Елементи групи ІІІА	………………………………………………...	18
Елементи групи ІVА	………………………………………………...	25
Елементи групи VА	………………………………………………...	36
Елементи групи VІА	………………………………………………...	53
Елементи групи VIІА	………………………………………………...	65
Елементи групи VІIIА	………………………………………………...	79

84