Благородные газы реагируют
Заходит гелий в бар. Бармен: «Благородные газы не обслуживаем!»
Гелий не реагирует.
Если серьёзно, то не всё так однозначно, как кажется на первый взгляд. Давайте же посмотрим на химические свойства благородных газов!
Гелий
[2] Гелий— один из самых распространенных элементов во Вселенной, в то же время его простое вещество наиболее инертное. Достаточно посмотреть на его первый потенциал ионизации I1(He) = 24,59 В (фтор ионизировать проще: I1(F) = 17,42 В!).
Такой стойкий химический элемент, как гелий, в последние годы смог привлечь значительное внимание ученых. В ходе ряда экспериментов, проведенных разными лабораториями по всему миру, были получены катионы HeH(+) и (Не)nH(+) (где n=1÷6). Однако, данные катионы являются нестабильными и существуют только в очень агрессивной среде (например, в сольватированном состоянии в HF).
В 2017 году российским ученым впервые удалось получить устойчивое соединение гелия. При давлении в 160 ГПа был получен гелид натрия Na2He по реакции: 2Na+He=Na2He. Выдающееся открытие было сделано при участии небезызвестного Артёма Оганова.
При этом оказалось, что больше ни с одним из щелочных металлов гелий подобных соединений не образует.
Структура гелида натрия, как того и следовало ожидать, оказалась нетривиальной. Если учитывать, что в строении решетки принимают участие только атомы элементов, то такая кристаллическая решетка относится к типу CaF2. Но данная гипотеза оказалась неверна. Впоследствии было показано, что кристалл Na2He относится к электридам — кристаллам, где электронная пара локализована в междоузлиях. В таких кристаллах 2е выступают в роли аниона.
Получается очень плотная структура по типу сплава Гейслера: каждый атом He (и каждые 2e) координируются восемью атомами Na.
Также гелий образует кластерные соединения с фуллеренами. [3]
Неон
[4][5] Химия неона в незначительной степени отличается от гелия, однако Ne проще вступает в химические реакции. Он также образует кластерные соединения, и даже может выступать в роли лиганда.
Ne + Cr(CO)6 ⇄ Cr(CO)5Ne
Аргон
[6][7] Наиболее интересные соединения аргона:
](https://sun9-50.vkuserphoto.ru/s/v1/ig2/10qBlv4TyQVLsNHH9GWTCM8c7j7PFJePkIbod_4fYkfoIugddFqEKwCw0aHffmhHCC-OGucWdaPRg2Z5ujs2Bmdx.jpg?quality=96&as=32x20,48x31,72x46,108x69,160x102,240x153,309x197&from=bu&cs=72x0)
](https://sun9-87.vkuserphoto.ru/s/v1/ig2/CQFSjw2MM_fGiGvVKU7Ymik6HdDJo4IaPeHaDRNB8qv2HTGbsKtR4tT9mpD8myEd7PYejedBVxcoLjk5KnyFZVcN.jpg?quality=96&as=32x17,48x25,72x37,108x56,160x83,240x124,330x171&from=bu&cs=72x0)
Для хранения аргона применяют его способность образования клатратов (соединений включения): Ar⋅3C6H5OH, Ar⋅4C6H5OH.
Криптон
[8] Криптон при нагревании образует фториды:
Kr + F2 → KrF2 [+F2] → KrF4 [+F2] → KrF6.
Ксенон
[9][10] Химия ксенона из всех благородных газов наиболее изучена. Собственно, с него и началась химия инертных газов (18 группа ПСХЭ), после того, как в 1962 Нил Бартелл получил гексафтороплатинат ксенона по реакции:
Xe + PtF6 → Xe[PtF6].
Ксенон напрямую фторируется в жёстких условиях до гексафторида.
Xe [+F2] → XeF2 [+F2] → XeF4 [+F2] → XeF6
После обработки NOF возможно получить даже XeF8, хоть и в виде иона.
XeF6 + 2NOF → (NO)2XeF8
Полученные соединения являются невероятно сильными окислителями.
4KI + XeF4 → Xe + 2I2 + 4KF
Гидролиз гексафторида даёт оксид, который в водном растворе образует сильную кислоту!
XeF6 [+H2O] → XeO3 [+H2O] → H2XeO4 ⇄ H(+) + HXeO4(-)
Ксенон настолько наглый, что образует комплексы с золотом.
AuF3 [+Xe(тв.кр.), H2FSbF6] → [AuXe4](Sb2F11)2
Ксенон выделяется на фоне других инертных газов ещё и способностью существовать в степени окисления +8.
Тетраоксид ксенона XeO4 — светло-жёлтый взрывчатый газ, при температуре выше 0°C разлагается: 3XeO4 → 2XeO3 + Xe + 3O2.
В водном растворе образует сильную кислоту (Ka(I)≈0.01):
XeO4 + 2H2O → H4XeO6.
Радон
Химия радона до мелочей сходна с химией ксенона, однако радон к тому же радиоактивен. А ещё он способен образовывать с фтором положительно заряженный ион. [11]
Rn(g) + 2[O2](+)[SbF6](−)(s) → [RnF](+)[Sb2F11](−)(s) + 2O2(g)
Оганесон
Большинство из вас и так знает, что оганесон назван в честь нашего соотечественника — Юрия Цолаковича Оганесяна.
Однако изучение свойств оганесона затруднительно в виду его малого периода полураспада. [12]
А на этом всё! Делитесь в комментариях, какие ещё свойства благородных газов вам известны! Любите химию :)
Разработка статьи и подбор материала: Амелин Данила и Миша Саранчин.
