Съединения на благородните газове

Съединенията на благородните газове са химични съединения на елементите от група 18 на Периодичната система. Първото съединение на благородни газове е получено от Нийл Бартлет през 1962 г.

История

До 1962 г. благородните газове се разглеждат като напълно инертни в химично отношение. Тяхната инертност довежда до въвеждането на т.нар. октетно правило.^[1] Причината за химичната инертност на благородните газове е в това, че те имат по осем електрона (хелият – два) в най-външния си слой, което го прави особено устойчив: той не се стреми нито да получи, нито да отдаде електрони.

Все пак при специални условия е възможно да се отнемат електрони от външния слой на всеки атом. Тогава остава положителен йон, който вече лесно се свързва с други йони. Само че отнемането на електрон изисква повече енергия при благородните газове.

Един начин за отнемане на електрон е използването на много висока температура. Тогава веществото е в състояние на плазма.

Електрон може да се отнеме и с помощта на силен неметал. Най-силният неметал е флуорът, той може да отнеме електрон дори от кислорода (който поначало отнема, а не дава електрони); получава се кислороден дифлуорид OF₂, който не е оксид тъкмо защото кислородният атом е отдал електрон.

През 1962 г. е установено, че съединението платинов хексафлуорид PtF₆ отнема електрони почти толкова активно, колкото и самият флуор. То може да отнеме електрони даже от кислорода. Това е навело изследователите на мисълта, че PtF₆ може да отнеме електрони и от ксенона. Опитът се е оказал успешен. Било е получено първото съединение на благороден газ – ксеноновият хексафлуороплатинат XePtF₆:^[1]

PtF₆ + Xe → Xe⁺[PtF₆]^–.

Клатрати

Благородните газове се разтварят в някои течности (вода, фенол и др.) и при охлаждане образуват кристалосолвати, тъй като не се образуват ковалентни връзки между атомите на благородните газове и молекулите на разтворителя. Типичният клатрат от този вид е Xe.nH₂O (n=5 или 6), чиято температура на топене е 24 °C.^[1] Водата има силно полярни молекули. Затова съществуват водни разтвори от клатратен тип, като Xe·6H₂O, Kr·6H₂O и Ar·6H₂O.^[2]

Съединения

Свойствата на химичните съединения на благородните газове се обясняват от теорията за валентните взаимодействия при ns-np-nd-хибридизация.^[3] Връзките в тези съединения са често хипервалентни, затова по-слаби от валентните, което определя окислителните им свойства.^[3]

Хелиеви съединения

Първото хелиево съединение е хидридохелият.

Аргонови съединения

Аргоновият хидрофлуорид е открит през 2000 г.

Криптонови съединения

Криптонът взаимодейства непосредствено само с флуор,^[3] при което се получава криптонов дифлуорид KrF₂ (реакцията протича при екстремни условия):

Kr + F₂ → KrF₂.

По косвен път е получен и криптонов тетрафлуорид KrF₄.

Ксенонови съединения

Първото получено съединение на благородните газове^[1] е ксеноновият хексафлуороплатинат XePtF₆, който има йонен строеж. Втори след него е ксеноновият тетрафлуорид XeF₄. Известни са също XeF₂, XeF₆ и оксофлуориди (например XeOF₄).^[3] Получени са ксенонова киселина H₂XeO₄ и нейни соли, например натриев перксанат Na₄XeO₆. Познати са оксиди на ксенона, например избухливото вещество Xe₂O₃.

Фулеренови съединения

Благородните газове образуват вътрестенни фулерени със състав He@C₆₀, Ne@C₆₀.

Химични реакции

Някои съединения на благородните газове взаимодействат с неметали и с оксиди:

7 XeF₆ + 3 I₂ → 7 Xe + 6 IF₇;

SiO₂ + 2 XeOF₄ → SiF₄ + 2 XeO₂F₂.

Добавяне на флуорни атоми става с помощта на O₂F₂:

XeF₄ + O₂F₂ → XeF₆ + O₂.

Някои съединения се хидролизират:

6 XeF₄ + 12 H₂O → 4 Xe + 2 XeO₃ + 24 HF + 3 O₂.

Източници и бележки

1. Л. Генов, М. Манева-Петрова, „Неорганична химия, втора част“, Издателство „Мартилен“, София, 1993. ISBN 954-598-009-5, стр. 287 – 291.
2. Г. Близнаков, Л. Боянова, Р. Манева, К. Николов, „Химия и опазване на околната среда, част I, за 11. клас (профилирана подготовка)“, Издателство „Просвета“, София, 2002, ISBN 978-954-01-2481-0, стр. 210.
3. Киркова, Елена. Химия на елементите и техните съединения. София, Университетско издателство „Св. Климент Охридски“, 2013. ISBN 978-954-3504-7. с. 450 – 459.

• Khriachtchev, Leonid и др. Noble-Gas Hydrides: New Chemistry at Low Temperatures // Accounts of Chemical Research 42 (1). 2009. DOI:10.1021/ar800110q. с. 183 – 91.