- •Таврический национальный университет
- •Лекция № 1. Водород
- •Соединения водорода
- •Литература: [1] с. 330 - 338, [2] с. 411 - 415, [3] с. 262 - 270 Лекция № 2. Элементы VII-a-подгрупы (галогены)
- •Cоединения галогенов
- •Лекция № 3. Элементы via-подгруппы
- •3.1. Кислород
- •Соединения кислорода
- •2Hso4- - 2e- h2s2o8
- •Соединения серы
- •3.3. Подгруппа селена
- •Соединения селена и теллура
- •Литература: [1] с. 359 - 383, [2] с. 425 - 435, [3] с. 297 - 328 Лекция № 4. Элементы va-подгруппы
- •Соединения азота
- •4.2. Фосфор
- •Соединения фосфора
- •4.3. Элементы подгруппы мышьяка
- •Соединения мышьяка, сурьмы и висмута
- •Литература: [1] с. 383 - 417, [2] с. 435 - 453, [3] с. 328 - 371 Лекция № 5. Элементы iva-подгруппы
- •5.1. Углерод
- •Соединения углерода
- •5.2. Кремний
- •Соединения кремния
- •5.3. Германий, олово, свинец
- •Соединения германия
- •Соединения олова
- •Соединения свинца
- •Литература: [1] с. 417 - 435, 491 - 513, [2] с. 453 - 472, [3] с. 371 - 409 Лекция № 6. Элементы iiia-подгруппы
- •Соединения бора
- •6.2. Алюминий
- •Соединения алюминия
- •6.3. Подгруппа галлия
- •Соединения элементов подгруппы галлия
- •Литература: [1] с. 608 - 619, [2] с. 472 - 481, [3] с. 412 - 446 Лекция № 7. Элементы iia-подгруппы
- •7.1. Бериллий
- •Соединения бериллия
- •7.2. Магний
- •Соединения магния
- •7.3. Щелочноземельные металлы
- •Соединения щелочноземельных металлов
- •Литература: [1] с. 587 - 599, [2] с. 481 - 486, [3] с. 447 - 460
- •7.4. Элементы ia-подгруппы (щелочные металлы)
- •Соединения щелочных металлов
- •Литература: [1] с. 543 - 551, [2] с. 486 - 489, [3] с. 461 - 470 Лекция № 8. Общая характеристика d-элементов. Элементы iiiв - vb подгрупп (подгруппы скандия,титана и ванадия)
- •8.1. Общая характеристика d-элементов
- •8.2. Элементы iiiв подгруппы (подгруппа скандия)
- •Соединения элементов подгруппы скандия
- •8.3. Элементы ivв подгруппы (подгруппа титана)
- •Соединения титана, циркония и гафния
- •8.4. Элементы vв подгруппы (подгруппа ванадия)
- •Соединения ванадия, ниобия и тантала
- •Литература: [1] с. 619 - 633, [2] с. 489 - 523, [3] с. 478 - 481, 499 - 520 Лекция № 9. Элементы viв- и viiв-подгрупп
- •9.1 Элементы viв-подгруппы (подгруппа хрома)
- •Соединения хрома, молибдена и вольфрама
- •9.2. Элементы viiв-подгруппы (подгруппа марганца)
- •Соединения маргнаца, технеция и рения
- •Литература: [1] с. 633 - 645, [2] с. 523 - 539, [3] с. 521 - 548 Лекция № 10. Элементы viiib-подгруппы
- •10.1. Элементы триады железа
- •Соединения железа
- •Соединения кобальта
- •Соединения никеля
- •Литература: [1] с. 650 - 679, [2] с. 540 - 550, [3] с. 548 - 584
- •10.2. Платиновые металлы
- •Соединения рутения и осмия
- •Соединения родия и иридия
- •Соединения палладия и платины
- •Лекция № 11. Элементы ib- и iib-подгрупп
- •11.1 Элементы ib-подгруппы (подгруппы меди)
- •Соединения меди
- •Соединения серебра
- •Соединения золота
- •11.2. Элементы iib-подгруппы (подгруппа цинка)
- •Соединения цинка и кадмия
- •Соединения ртути
- •Литература: [1] с. 551 - 563, 599 - 608, [2] с. 550 - 554, [3] с. 585 - 602
- •Лекция № 12. Химия f-элементов
- •12.1. Лантаниды
- •Соединения лантанидов
- •12.2. Актиниды
- •Соединения актинидов
- •Лекция № 13. Инертные газы
- •13.1. Гелий. Неон. Аргон
- •13.2. Элементы подгруппы криптона
- •Соединения криптона, ксенона и радона
- •Список рекомендуемой литературы
- •Содержание
Лекция № 13. Инертные газы
В главную подгруппу VIII группы входят гелий He, неон Ne, аргон Ar и элементы подгруппы криптона – криптон Kr, ксенон Xe и радон Rn. Их атомы имеют завершенную электронную конфигурацию внешнего электронного слоя 1s2 (He) и ns2np6. Поэтому молекулы простых веществ этих элементов одноатомны. В обычных условиях простые вещества представляют собой газы, их называют благородными или инертными.
13.1. Гелий. Неон. Аргон
Гелий – наиболее распространенный после водорода элемент космоса, присутствует в атмосфере солнца, звезд, в метеоритах. Состоит из двух стабильных изотопов – 4Не и 3Не. В земной коре гелий накапливается за счет -распада радиоактивных элементов, содержится в минералах, в самородных металлах в растворенном виде.
По физическим свойствам гелий наиболее близок к водороду. Вследствие ничтожной поляризуемости атомов у него самые низкие температуры кипения (-269 ºС). У гелия самая низкая из газов растворимость в воде, например, при 0 ºС в 1 л воды растворяется менее 10 мл гелия, что в два с лишним раза меньше, чем растворимость водорода.
По сравнению с другими инертными газами гелий обладает особо устойчивой электронной конфигурацией 1s2, и как следствие наибольшей энергией ионизации атома – 24,59 эВ. В обычных условиях гелий химически инертен, но при сильном возбуждении он может образовывать молекулярные ионы Не2+.
В промышленности гелий в основном выделяют из природных газов методом глубокого охлаждения. Газообразный гелий применяется для создания инертной атмосферы. Жидкий гелий применяется в лабораторных экспериментах в качестве хладагента для создания низких температур.
Неон в природе имеет три стабильных изотопа – 20Ne, 21Ne, 22Ne. Неон, как и гелий, обладает высокой энергией ионизации – 21,57эВ, поэтому химических соединений не образует. При сильном возбуждении неон образует молекулярные ионы типа Ne2+. Основное отличие неона от гелия обусловлено большей поляризуемостью атома (большей склонностью к образованию межмолекулярных связей), отсюда у неона большая растворимость и способность адсорбироваться. Температура кипения неона составляет -245,9 ºС.
Неон получают совместно с гелием в процессе сжижения и разделения воздуха. Разделение гелия и неона осуществляется за счет адсорбции последнего активированным углем при охлаждении жидким азотом. Неон применяется в электровакуумной технике. Различные типы неоновых ламп с характерным красным свечением применяют в маяках, рекламах и т.п.
Аргон значительно более распространен на Земле, чем остальные инертные газы. Его объемная доля в атмосфере составляет 0,93 %. Он находится в виде трех изотопов 40Ar (99,6 %), 38Ar (0,063 %), 36Ar (0,337 %).
Энергия ионизации атома аргона составляет 15,76 эВ, химические соединения для аргона не получены. Аргон имеет больший размер атома и более, чем гелий и неон, склонен к образованию межмолекулярных связей. Он характеризуется более высокой температурой кипения (-189,3 С), лучше адсорбируется.
Аргон образует молекулярные соединения включения – клатраты - с водой, фенолом, толуолом и др. Гидрат аргона примерного состава Ar·6H2O представляет собой кристаллическое вещество, разлагающееся при атмосферном давлении и температуре –42,8 С. Аргон образует смешанные клатраты с H2S, SO2, CO2, HCl.
Аргон получают при разделении жидкого воздуха. Он применяется в металлургических и химических процессах, требующих инертной атмосферы, в светотехнике (флуоресцентные лампы, лампы накаливания), в ядерной энергетике (ионизационные счетчики и камеры).