Инертные газы – элементы VIIIА группы

временем  трехокись  ксенона  будут  использовать  как  взрывчатое  вещество

дробящего действия. Такая взрывчатка была бы очень удобна,  потому  что  все

продукты взрывной реакции  —  газы.  Пока  же  использовать  для  этой  цели

трехокись ксенона  слишком дорого — ведь  ксенона  в  атмосфере  меньше,  чем

золота в  морской воде, и процесс его выделения слишком трудоемок.  Напомним,

что для получения 1 м3  ксенона  нужно  переработать  11  млн.  м3  воздуха.

Соответствующая  трехокиси  неустойчивая  кислота  шестивалентного   ксенона

H6XeO6 образуется  в результате гидролиза XeF6 при  0° С:

 

    XeF6 + 6H2О = 6HF + H6XeO6

 

    Если  к продуктам этой реакции быстро  добавить Ва (ОН)2, выпадает  белый

аморфный осадок Ва3ХеО6. При 125° С он разлагается  на окись бария, ксенон  и

кислород. Получены аналогичные соли—ксенонаты натрия и калия.  При  действии

озона на раствор  ХеО3 в одномолярном  едком  натре  образуется  соль  высшей

кислоты ксенона Na4ХеО6.  Перксенонат  натрия  может  быть  выделен  в  виде

бесцветного кристаллогидрата Na4XeO6 ·  6Н2О.  К  образованию  перксенонатов

приводит и  гидролиз XeF6 в гидроокисях натрия и  калия.  Если  твердую  соль

Na4XeO6  обработать  раствором  нитрата  свинца,  серебра  или  уранила,  то

получаются  соответствующие перксенонаты: PbXeO6 и (UO2) 2XeO6 желтого  цвета

и Ag4XeO6 — черного. Аналогичные соли дают калий, литий, цезий, кальций.

    Окисел,    соответствующий    высшей    кислоте    ксенона,    получают

взаимодействием  Na4XeO6  с  безводной  охлажденной  серной  кислотой.   Это

четырехокись  ксенона ХеO4. В ней, как и в  октафториде,  валентность  ксенона

равна восьми. Твердая  четырехокись при температуре выше 0° С разлагается  на

ксенон  и  кислород,  а  газообразная  (при  комнатной  температуре)  —   на

трехокись ксенона, ксенон и кислород. Молекула ХеO4 имеет  форму тетраэдра  с

атомом ксенона  в центре. В  зависимости  от  условий  гидролиз  гексафторида

ксенона может  идти двумя путями; в одном случае  получается  тетраоксифторид

XeOF4, другом —  диоксифторид XeO2F2. Прямой синтез  из элементов  приводит  к

образованию  оксифторида  ХеОF2.  Все  это  бесцветные   твердые   вещества,

устойчивые  в обычных условиях.

    Очень  интересна изученная недавно  реакция дифторида ксенона с  безводной

НС1O4. В результате этой реакции получено новое соединение ксенона ХеСlO4  —

чрезвычайно мощный окислитель, вероятно, самый сильный из всех  перхлоратов.

 

    Синтезированы   также  соединения  ксенона,  не  содержащие   кислорода.

Преимущественно это двойные соли, продукты взаимодействия  фторидов  ксенона

с фторидами  сурьмы, мышьяка, бора, тантала: XeF2 · SbF5, ХеF6 ·  AsF3,  ХеF6

· ВF3 и ХеF2 · 2ТаF5. И наконец, получены вещества типа  XeSbF6,  устойчивые

при комнатной  температуре, и XeSiF6 — нестойкий комплекс.

    В  распоряжении химиков имеются  весьма незначительные количества  радона,

тем не мене удалось  установить,  что он  также взаимодействует с фтором,

образуя нелетучие  фториды. Для криптона выделены и  изучены дифторид  KrF2  и

тетрафторид KrF4 по свойствам, напоминающим соединения ксенона.

 

    3.3 Получение  Аргона.

    Земная  атмосфера содержит 66 · 1013 т аргона. Этот источник аргона

неисчерпаем, тем  более что практически весь аргон  рано или поздно

возвращается  в атмосферу, поскольку при использовании  он не претерпевает

никаких физических или химических изменений. Исключение составляют весьма

незначительные  количества изотопов аргона, расходуемые  на получение в

ядерных реакциях новых элементов и изотопов. Получают аргон как побочный

продукт при  разделении воздуха на кислород и  азот. Обычно используют

воздухоразделительные аппараты двукратной ректификации, состоящие  из нижней

колонны высокого давления (предварительное разделение), верхней колонны

низкого давления и промежуточного конденсатора-испарителя. В конечном счете

азот отводится  сверху, а кислород – из пространства над конденсатором.

Летучесть аргона больше, чем кислорода, но меньше, чем  азота. Поэтому

аргонную фракцию  отбирают в точке, находящейся примерно на трети высоты

верхней колонны, и отводят в специальную колонну. Состав аргонной фракции:

10...12% аргона, до 0,5% азота, остальное – кислород. В «аргонной» колонне,

присоединенной  к основному аппарату, получают аргон  с примесью 3...10%

кислорода и 3...5% азота. Дальше следует очистка «сырого» аргона от

кислорода (химическим путем или адсорбцией) и от азота (ректификацией). В

промышленных  масштабах ныне получают аргон до 99,99%-ной чистоты. Аргон

извлекают также  из отходов аммиачного производства – из азота, оставшегося

после того, как  большую его часть связали  водородом. Аргон хранят и

транспортируют  в баллонах емкостью 40 л, окрашенных в серый цвет с зеленой

полосой и зеленой  надписью. Давление в них 150 атм. Более  экономична

перевозка сжиженного аргона, для чего используют сосуды Дюара и специальные

цистерны. Искусственные  радиоизотопы аргона получены при облучении

некоторых стабильных и радиоактивных изотопов (37Cl, 36Аr, 40Аr, 40Са)

протонами и  дейтонами, а также при облучении  нейтронами продуктов,

образовавшихся  в ядерных реакторах при распаде  урана. Изотопы 37Аr и 41Аr

используются как радиоактивные индикаторы: первый – в медицине и

фармакологии, второй – при исследовании газовых  потоков, эффективности

спетом вентиляции и в разнообразных научных  исследованиях. Но, конечно, не

эти применения аргона самые важные.

    3.4 Физиологическое действие инертных газов.

 

    Естественно  было ожидать, что столь химически   инертные  вещества,  как

инертные газы, не должны влиять  и  на  живые  организмы.  Но  это  не  так.

Вдыхание высших инертных газов  (конечно  в  смеси  с  кислородом)  приводит

человека  в  состояние,  сходное  с  опьянением   алкоголем.   Наркотическое

действие инертных газов обуславливается растворением в нервных  тканях.  Чем

выше атомный  вес инертного газа, тем больше его растворимость и тем  сильнее

его наркотическое  действие.

    Теперь  о влиянии аргона на живой  организм. При вдыхании смеси  из 69%

Ar, 11% азота и  20% кислорода под давлением 4 атм  возникают явления

наркоза, которые  выражены гораздо сильнее, чем при  вдыхании воздуха под тем

же давлением. Наркоз мгновенно исчезает после прекращения подачи аргона.

Причина – в  неполярности молекул аргона, повышенное же давление усиливает

растворимость аргона в нервных тканях. Биологи  нашли, что аргон

благоприятствует  росту растений. Даже в атмосфере  чистого аргона семена

риса, кукурузы, огурцов и ржи выкинули ростки. Лук, морковь и салат хорошо

прорастают  в атмосфере, состоящей из 98% аргона и только 2% кислорода.

    IV Применение  инертных газов.

 

    Гелий  является важным источником  низких  температур.  При  температуре

жидкого гелия тепловое движение атомов  и  свободных  электронов  в  твердых

телах практически  отсутствует, что позволяет изучать  многие  новые  явления,

например сверхпроводимость  в твердом состоянии.

    Газообразный  гелий используют как легкий  газ для  наполнения  воздушных

шаров. Поскольку  он  негорюч,  его  добавляют  к  водороду  для  заполнения

оболочки дирижабля.

    [pic]

 

 

    Так  как гелий хуже растворим в   крови,  чем  азот,  большие   количества

гелия применяют  в дыхательных смесях для работ  под давлением,  например  при

морских погружениях, при  создании  подводных  тоннелей  и  сооружений.  При

использовании гелия декомпрессия (выделение растворенного  газа из  крови)  у

водолаза протекает  менее  болезненно,  менее  вероятна  кессонная  болезнь,

исключается такое явление,  как  азотный  наркоз,  –  постоянный  и  опасный

спутник  работы  водолаза.  Смеси  He–O2  применяют,  благодаря  их   низкой

вязкости,  для  снятия  приступов  астмы  и   при   различных   заболеваниях

дыхательных путей.

    Гелий используют как инертную среду для дуговой сварки, особенно магния

и его сплавов, при получении  Si,  Ge,  Ti  и  Zr,  для  охлаждения  ядерных

реакторов.

    Другие  применения гелия – для газовой  смазки подшипников,  в  счетчиках

нейтронов (гелий-3), газовых термометрах, рентгеновской  спектроскопии,  для

хранения пищи, в переключателях  высокого  напряжения.  В  смеси  с  другими

благородными  газами  гелий  используется  в  наружной  неоновой  рекламе  (в

газоразрядных  трубках).  Жидкий  гелий  выгоден  для охлаждения  магнитных

сверхпроводников,  ускорителей  частиц   и   других   устройств.   Необычным

применением  гелия  в  качестве  хладагента  является  процесс  непрерывного

смешения 3He и 4He для создания и поддержания температур ниже 0,005 K

   Области применения ксенона разнообразны  и порой неожиданны.  Человек

использует  и его инертность и его чудесную способность  вступать  в  реакцию

со фтором. В  светотехнике  признание  получили  ксеноновые  лампы  высокого

давления. В  таких лампах светит дуговой разряд в  ксеноне,  находящемся  под

давлением  в  несколько  десятков  атмосфер.  Свет   в   ксеноновых   лампах

появляется  сразу после включения, он ярок и  имеет непрерывный  спектр  —  от

ультрафиолетового до ближней области инфракрасного.  Ксеноном  пользуются  и

медики —  при  рентгеноскопических  обследованиях  головного  мозга.  Как  и

баритовая каша, применяющаяся при  просвечивании  кишечника,  ксенон  сильно

поглощает рентгеновское  излучение и  помогает  найти  места  поражения.  При

этом он совершенно безвреден. Активный изотоп элемента № 54, ксенон  -  133,

используют  при исследовании функциональной деятельности легких и сердца.

    Продувкой  аргона через жидкую сталь  из нее удаляют  газовые   включения.

Это улучшает свойства металла.

|[pic]     |

 

 

    Все  шире применяется дуговая электросварка  в среде аргона.  В  аргонной

струе  можно  сваривать  тонкостенные  изделия  и  металлы,  которые  прежде

считались  трудносвариваемыми.  Не   будет   преувеличением   сказать,   что

электрическая дуга в аргонной атмосфере внесла  переворот  в  технику  резки

металлов. Процесс  намного ускорился, появилась  возможность  резать  толстые

листы самых  тугоплавких металлов. Продуваемый  вдоль  столба  дуги  аргон  (в

смеси с водородом) предохраняет кромки разреза и  вольфрамовый  электрод  от

образования окисных, нитридных и иных  пленок.  Одновременно  он  сжимает  и

концентрирует дугу на малой поверхности, отчего  температура  в  зоне  резки

достигает 4000—6000°  С. К  тому  же  эта  газовая  струя  выдувает  продукты

резки. При сварке в аргонной струе нет надобности во  флюсах  и  электродных

покрытиях, а  стало быть, и в зачистке шва  от шлака и остатков флюса.

    Неон  и аргон используются, как наполнители  в неоновых лампах  и  лампах

дневного  свата  Криптоном  наполняют  обычные  лампы  с  целью   уменьшения

испарения  и  увеличения  яркости  свечения  вольфрамовой   нити.   Ксеноном

наполняют кварцевые  лампы высокого  давления,  являющиеся  наиболее  мощными

источниками света. Гелий и аргон используется в газовых лазерах.

[pic]

 

Список использованной литературы

 

    1. Петров  М.М., Михилев Л.А., Кукушкин Ю.Н.  “Неорганическая химия”

    2. Гузей  Л.С. Лекции по общей химии”

    3. Ахметов  Н.С. “Общая и неорганическая  химия”

    4. Некрасов  Б.В. “Учебник общей химии”

    5. Глинка  Н.Л. “Общая химия

    6. Ходаков  Ю.В. “Общая и неорганическая  химия”