Инертные газы

                                  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.

     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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

IV. Нахождение инертных газов в природе. 

Как образуется гелий

     В основном земной гелий образуется при  радиоактивном распаде урана-238, урана-235, тория и нестабильных продуктов  их распада. Гелий в земной коре накапливается  медленно. Одна тонна гранита, содержащая 2 г урана и 

10 г тория,  за миллион лет продуцирует  всего 0,09 мг гелия – половину  кубического сантиметра. В очень  немногих богатых ураном и  торием минералах содержание  гелия довольно велико — несколько  кубических сантиметров гелия  на грамм. 

     Большинство минералов с течением времени  подвергается процессам выветривания, перекристаллизации и т. д., и гелий  из них уходит. Высвободившиеся из кристаллических структур гелиевые пузырьки частично растворяются в подземных  водах. Другая часть гелия через  поры и трещины минералов выходит  в атмосферу. Остальные молекулы газа попадают в подземные ловушки, в которых скапливаются в течение  десятков, сотен миллионов лет. В  качестве ловушек здесь выступают  пласты рыхлых пород, пустоты которых  заполняют газом. Ложем для таких  газовых коллекторов обычно служат вода или нефть, а сверху их перекрывают  газонепроницаемые толщи плотных  пород. 

На  Земле и во Вселенной.

     На  Земле аргона намного больше, чем  всех прочих элементов его группы, вместе взятых. Его среднее содержание в земной коре (кларк) — 

0,04 г на тонну,  что в 14 раз больше, чем гелия,  и в 57 — чем неона. Есть  аргон и в воде, до 0,3 см3 в литре  морской и до 0,55 см3 в литре  пресной воды. Любопытно, что в  воздухе плавательного пузыря  рыб аргона находится больше, чем в атмосферном воздухе.  Это потому, что в воде аргон  растворим лучше, чем азот...

     Главное «хранилище» земного аргона —  атмосфера. Его в ней (по весу) 1,286%, причем 99,6% атмосферного аргона — самый  тяжелый изотоп — аргон-40. Еще  больше доля этого изотопа в аргоне земной коры. Между тем у подавляющего большинства легких элементов картина  обратная — преобладают легкие изотопы.

     В материи Вселенной аргон представлен  еще обильнее, чем на нашей планете. Особенно много его в веществе горячих звезд и планетарных  туманностей. Подсчитано, что аргона в космосе больше, чем хлора, фосфора, кальция, калия — элементов, весьма распространенных на Земле. 
 
 
 
 
 

Ксенон  в природе

     Ксенон  находится в земной атмосфере  в крайне незначительных количествах, 0.087±0.001 миллионной доли, а также встречается в газах, испускаемых некоторыми минеральными источниками. Некоторые радиоактивные виды ксенона, например, 133Xe и 135Xe, получаются как результат нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах.                                                                              Фото Марса

     Ксенон  относительно редок в атмосфере 

Солнца, на Земле, в составе астероидов и комет.                               

Концентрация  ксенона в атмосфере Марса  аналогична

 земной: 0,08 миллионной  доли, хотя содержание 129Xe на Марсе выше, чем на Земле или Солнце. Поскольку данный изотоп образуется в процессе радиоактивного распада, полученные данные могут свидетельствовать о потере Марсом первичной атмосферы, возможно, в течение первых 100 миллионов лет после формирования планеты. У Юпитера, напротив, необычно высокая концентрация ксенона в атмосфере — почти в два раза выше, чем у Солнца.

                                                                                                              Фото Юпитера                                                                                                                                                                                                      

Где «находят» неон: в  космосе его больше

     Неон  находят повсюду — на Земле, в небесах и на море. Наибольшая концентрация его в атмосфере – 0,00182% по объему. А всего на нашей планете около 6,6·1010 т неона. У элемента №10 три стабильных изотопа: 20Ne, 21Ne и 22Ne. Повсеместно преобладает легкий 20Ne. В воздушном неоне его 90,92%, на долю 21Ne приходится 0,257%, а на долю 22Ne – 8,82%.

Среднее содержание неона в земной коре мало – всего 7·10–5 г/т.

     В изверженных породах, составляющих основную массу литосферы, около 3 млрд. т неона. Отсюда, по мере разрушения пород, неон улетучивается в атмосферу. В меньшей мере атмосферу снабжают неоном природные воды.

     

     Неон  — самый малочисленный обитатель  Земли из всех элементов своего периода. Это характерно для всех инертных газов, несмотря на то, что элементам  с четными номерами обычно присуща  большая распространенность. «Земная» диаграмма резко контрастирует с «космической»: в газовых туманностях и некоторых звездах неона в миллионы раз больше, чем на Земле.

     Концентрация  неона в мировой материи неравномерна, в целом же по распространенности во Вселенной он занимает пятое или  шестое место                         

                                                                                               Фото Сатурна

     

 среди всех  элементов. Неон обильно представлен  в горячих звездах – красных  гигантах, в газовых туманностях,  в атмосфере внешних планет  солнечной системы – Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. В 1974 г. американский астроном М. Харт установил, что атмосфера далекого                                                Фото Урана

Плутона в нижних слоях примерно

 так же  плотна, как земная. Учитывая низкую  температуру атмосферы Плутона  (около 40°К). Харт вычислил, что  в этой атмосфере преобладает  неон.

     Причину неоновой бедности нашей планеты  ученые усматривают в том, что  некогда Земля потеряла свою первичную  атмосферу, которая и унесла с  собой основную массу инертных газов. Они ведь не могли, как кислород и  другие газы, химически связаться  с              Фото Нептуна

другими элементами в минералы и тем самым 

закрепиться на планете. 

Радон.

     Входит  в состав радиоактивных рядов 238U, 235U и 232Th. Ядра радона постоянно возникают в природе при радиоактивном распаде материнских ядер. Равновесное содержание в земной коре 7·10−16% по массе. Ввиду химической инертности радон относительно легко покидает кристаллическую решётку «родительского» минерала и попадает в подземные воды, природные газы и воздух. Поскольку наиболее долгоживущим из четырёх природных изотопов радона является 222Rn, именно его содержание в этих средах максимально.

     Концентрация  радона в воздухе зависит в  первую очередь от геологической  обстановки (так, граниты, в которых  много урана, являются активными  источниками радона, в то же время  над поверхностью морей радона мало), а также от погоды (во время дождя  микротрещины, по которым радон поступает  из почвы, заполняются водой; снежный  покров также препятствует доступу  радона в воздух). Перед землетрясениями  наблюдалось повышение концентрации радона в воздухе, вероятно, благодаря  более активному обмену воздуха  в грунте ввиду роста микросейсмической  активности. 
 
 
 
 
 
 

V. Производство  и 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.

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