Senyawa kimia gas mulia. Kimia gas inert Senyawa gas inert

SUB-GROUP VIIIA (HELIUM, NEON, ARGON, KRYPTON, XENON, RADON)

1. Karakteristik keadaan oksidasi dan senyawa yang paling penting. Senyawa xenon adalah yang paling penting. Hal ini ditandai dengan keadaan oksidasi +2 (XeF2), +4 (XeF4), +6 (XeF6, XeO3, XeOF4, Ba3XeO6), +8 (Na4XeO6 * 6H2O).

2. Sumber daya alam. Gas mulia ditemukan terutama di atmosfer; konten mereka adalah Dia - 5,24 * 10-4% (volume); Ne-1,8*10-3%; Ar - 0,93%, Kr-3*10-3%, Xe-0,39*10-4%.

Radon terbentuk dari peluruhan radioaktif radium dan ditemukan dalam jumlah kecil di mineral yang mengandung uranium, serta di beberapa perairan alami. Helium, yang merupakan produk peluruhan radioaktif dari elemen pemancar alfa, kadang-kadang ditemukan dalam jumlah yang signifikan dalam gas alam dan gas yang dilepaskan dari sumur minyak. Dalam jumlah besar, elemen ini ditemukan di Matahari dan bintang-bintang. Ini adalah yang paling melimpah kedua (setelah hidrogen) dari unsur-unsur kosmos.

3. Resi. Gas mulia dilepaskan di sepanjang jalan selama perbaikan udara cair untuk mendapatkan oksigen. Argon juga diperoleh selama sintesis NH3 dari residu campuran gas yang tidak bereaksi (N2 dengan campuran Ar). Helium diekstraksi dari gas alam dengan pendinginan yang dalam (CH4 dan komponen lain dari campuran gas dicairkan, dan He tetap dalam keadaan gas). Ar dan He diproduksi dalam jumlah besar, gas mulia lainnya diperoleh jauh lebih sedikit, harganya mahal.

4. Properti. Gas mulia tidak berwarna, zat gas pada suhu kamar. Konfigurasi lapisan elektron terluar atom helium 1s2 dari elemen yang tersisa dari subkelompok VIIIA-ns2np8. Kelengkapan kulit elektron menjelaskan sifat monoatomik molekul gas mulia, polarisasinya yang sangat rendah, titik leleh yang rendah, titik didih, dan kelembaman kimia.

Zat yang dipertimbangkan membentuk larutan padat satu sama lain pada suhu rendah (pengecualian adalah helium). Senyawa klatrat yang dikenal dari gas mulia, di mana atom-atomnya tertutup dalam rongga kisi kristal berbagai zat. Senyawa semacam itu - hidrat gas mulia - membentuk es (klatrat paling tahan lama dengan xenon). Komposisi hidrat sesuai dengan rumus 8E*46H2O, atau E*5.75H2O. Clathrates dengan fenol dikenal, misalnya Xe-3C6H5OH. Klatrat gas mulia dengan hidrokuinon C6H4(OH)2 sangat kuat. Mereka diperoleh dengan mengkristalkan hidrokuinon di bawah tekanan gas mulia (4 MPa) Klatrat ini cukup stabil pada suhu kamar. Dia dan Ne tidak membentuk klatrat, karena atom mereka terlalu kecil dan "melarikan diri" dari rongga kisi kristal.

Helium memiliki fitur unik. Pada 101 kPa, tidak mengkristal (ini membutuhkan tekanan melebihi 2,5 MPa pada T = 1K). Selain itu, pada T \u003d 2,19 K (pada tekanan normal), ia masuk ke dalam modifikasi cairan suhu rendah He (II), yang memiliki fitur mencolok dari perebusan tenang, kemampuan besar untuk menghantarkan panas dan tidak adanya viskositas ( superfluiditas) Superfluiditas He (II) ditemukan oleh P. L. Kapitsa (1938) dan dijelaskan berdasarkan konsep mekanika kuantum oleh L. D. Landau (1941).

5. koneksi. Kemungkinan adanya senyawa gas mulia (Kr dan Xe fluorida). Senyawa kripton, xenon dan radon sekarang dikenal. Senyawa kripton jumlahnya sedikit, mereka hanya ada untuk tajam suhu. Senyawa radon seharusnya yang paling banyak dan tahan lama, tetapi produksi dan penelitiannya terhambat sangat radioaktivitas alfa tinggi Rn, karena radiasi menghancurkan zat yang dibentuknya. Oleh karena itu, ada sedikit data tentang senyawa Rn.

Xenon - langsung berinteraksi hanya dengan fluor dan beberapa fluorida, seperti PtF6. Xenon fluorida berfungsi sebagai bahan awal untuk memperoleh senyawa lainnya.

Ketika dipanaskan dengan fluor pada tekanan atmosfer, sebagian besar XeF4 terbentuk (mp 135 °C). Di bawah aksi kelebihan fluor pada tekanan 6 MPa, diperoleh XeF6 (mp. 49 ° C). Bekerja pada campuran Xe dengan F2 atau CF4 dengan pelepasan listrik atau radiasi ultraviolet, XeF2 disintesis (mp. 140 ° C).

Semua xenope fluorida bereaksi keras dengan air, menundukkan makhluk hidrolisis, yang biasanya disertai dengan disproporsionasi. Hidrolisis XeF4 dalam media asam terjadi menurut skema 3Xe (+4) => Xe ° + 2Xe (+5) dan dalam media basa sebagai berikut:

ZXe(+4) =>.Xe0+Xe(+8)

NH3

Struktur

Molekulnya bersifat polar, berbentuk piramida segitiga dengan atom nitrogen di atasnya, HNH = 107,3. Atom nitrogen berada dalam keadaan hibrid sp3; Dari empat orbital hibrid nitrogen, tiga terlibat dalam pembentukan ikatan N-H tunggal, dan ikatan keempat ditempati oleh pasangan elektron bebas.

Properti fisik

NH 3 adalah gas tidak berwarna, baunya tajam, menyesakkan, beracun, lebih ringan dari udara.

kepadatan udara \u003d MNH 3 / M udara sedang \u003d 17 / 29 \u003d 0,5862

t╟ mendidih = -33,4C; tpl.= -78C.

Molekul amonia terikat oleh ikatan hidrogen yang lemah.

Karena ikatan hidrogen, amonia memiliki titik didih yang relatif tinggi. dan tpl., serta panas penguapan yang tinggi, mudah dikompresi.

Sangat larut dalam air: 750V NH3 larut dalam 1V H2O (pada t=20C dan p=1 atm).

Kelarutan amonia yang baik dapat dilihat pada percobaan berikut. Labu kering diisi dengan amonia dan ditutup dengan sumbat, di mana tabung dengan ujung ditarik dimasukkan. Ujung tabung direndam dalam air dan labu dipanaskan sedikit. Volume gas meningkat dan sebagian amonia akan keluar dari tabung. Kemudian pemanasan dihentikan dan, karena kompresi gas, sebagian air akan masuk melalui tabung ke dalam labu. Pada tetesan air pertama, amonia akan larut, ruang hampa akan dibuat di dalam labu dan air, di bawah pengaruh tekanan atmosfer, akan naik ke dalam labu, dan air mancur akan mulai berdetak.

Resi

1. Cara industri

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3

(p=1000 atm; t= 500C; kat = Fe + aluminosilikat; prinsip sirkulasi).

2. Metode laboratorium. Pemanasan garam amonium dengan basa.

2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 t CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O

(NH 4) 2 SO 4 + 2KOH═ t K 2 SO 4 + 2NH 3 + 2Н 2 O

Amonia hanya dapat dikumpulkan menurut metode (A), karena lebih ringan dari udara dan sangat larut dalam air.

Sifat kimia

Pembentukan ikatan kovalen oleh mekanisme donor-akseptor.

1. Amonia adalah basa Lewis. Larutannya dalam air (air amonia, amonia) memiliki reaksi basa (lakmus - biru; fenolftalein - raspberry) karena pembentukan amonium hidroksida.

NH 3 + H 2 O \u003d NH 4 OH \u003d NH 4 + + OH -

2. Amonia bereaksi dengan asam membentuk garam amonium.

NH 3 + HCl = NH 4 Cl

2NH 3 + H 2 SO 4 \u003d (NH 4) 2 SO 4

NH 3 + H 2 O + CO 2 \u003d NH 4 HCO 3

Amonia - zat pereduksi (dioksidasi menjadi N 2 O atau NO)

1. Dekomposisi saat dipanaskan

2NH 3 t N 2 + 3H 2

2. Pembakaran dalam oksigen

a) tanpa katalis

4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O

b) oksidasi katalitik (kat = Pt)

4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O

3. Pemulihan oksida dari beberapa logam

3CuO + 2NH 3 \u003d 3Cu + N 2 + 3H 2 O

Selain NH3, dua senyawa hidrogen lain dari nitrogen diketahui - hidrazin N2H4 dan asam hidronitrat HN3(ada beberapa senyawa nitrogen dengan hidrogen, tetapi mereka tidak terlalu stabil dan praktis tidak digunakan)

Hidrazin diperoleh dengan oksidasi amonia dalam larutan berair dengan natrium hipoklorit (metode Raschig):

2NH3+NaOCl -> N2H3 + NaCl + H2O

Hidrazin - cair, mp 2°C, bp. 114°C dengan bau seperti NH3. Beracun, eksplosif. Seringkali, bukan hidrazin anhidrat yang digunakan, tetapi hidrazin - hidrat N2H4-H2O, jadi pl. - "52 ° C, bp 119 ° C. Molekul N2H4 terdiri dari dua gugus NH2,

Karena adanya dua pasangan elektron bebas pada atom N, hidrazin mampu menambahkan ion hidrogen; senyawa hidrazonium mudah dibentuk: hidroksida N2H5OH, klorida N2H5Cl, hidrosulfat N2H5HSO4, dll. Kadang-kadang rumusnya ditulis N2H4-H2O, N2H4-HC1, N2H4-H2S04, dll. Dan disebut hidrazin hidrat, hidrazin hidroklorik, hidrazin sulfat, dll. e. Sebagian besar garam hidrazonium larut dalam air.

Mari kita bandingkan kekuatan basa yang terbentuk dalam larutan berair NH3, NH2OH dan N2H4.

Dalam hal stabilitas, N2H4 secara signifikan lebih rendah daripada NНз, karena ikatan N-N tidak terlalu kuat. Hidrazin terbakar di udara:

N2H4 (l) + O2 (g) = n2 (g) + 2H2O (g);

Dalam larutan, hidrazin biasanya juga dioksidasi menjadi N2. Hidrazin dapat direduksi (menjadi NH3) hanya dengan zat pereduksi kuat, misalnya Sn2+, Ti3+, Zn:

N2H4 + Zn + 4HC1 => 2NH4C1 + ZnCl2

Asam nitrat HN3 diperoleh dengan aksi H2SO4 pada natrium azida NaNs, yang disintesis oleh reaksi;

2NaNH2 + N2O -> NaNa + NaOH + NHa

HN3 - cair, m.p. -80 °C, bp 37°C, dengan bau menyengat. Ini meledak dengan sangat mudah dengan kekuatan besar, larutan encernya tidak mudah meledak.

Anda juga dapat merepresentasikan struktur HN3 dengan melapiskan skema valensi

H-N=N=N dan h-n-n=n°!

HN3 adalah asam lemah (K = 10-5). Garam HN3-azida biasanya sangat eksplosif (hanya azida logam alkali yang non-eksplosif, kecuali LiN3).

Tsaregorodtsev Alexander

Senyawa gas mulia adalah salah satu topik yang paling menarik dalam kimia organik dan anorganik, penemuan sifat-sifat senyawanya membalikkan gagasan semua ilmuwan abad ke-20, karena pada saat itu keberadaan zat dianggap tidak mungkin, dan sekarang dianggap sebagai sesuatu yang normal, lalu, yang telah dijelaskan.

Xenon merupakan gas mulia yang paling mudah membentuk ikatan dengan bahan kimia lainnya. Umat manusia telah memanfaatkan senyawanya, dan mereka sudah diterapkan dalam kehidupan kita.

Karya yang disajikan dapat membangkitkan minat masyarakat umum dalam topik ini.

Unduh:

Pratinjau:

Institusi Pendidikan Umum Otonom Kota

"Sekolah Menengah No. 5 dengan pelajaran kimia dan biologi yang mendalam"

Pekerjaan penelitian pendidikan di dalam

Bacaan V Mendeleev

Subjek: Senyawa gas mulia

Diselesaikan oleh: Tsaregorodtsev
Alexander, siswa kelas 9

Pemimpin: Grigorieva

Natalya Gennadievna, guru kimia

Staraya Russa

2017

pengantar

Gas inert adalah nonlogam yang berada dalam golongan VIII-a. Mereka ditemukan pada akhir abad ke-19 dan dianggap berlebihan dalam Tabel Periodik, tetapi gas mulia mengambil tempat di dalamnya.
Karena tingkat energi terakhir yang terisi, untuk waktu yang lama diyakini bahwa zat-zat ini tidak dapat membentuk ikatan, karena. dan setelah ditemukannya senyawa molekulernya, banyak ilmuwan yang kaget dan tidak percaya, karena tidak mengalah pada hukum-hukum kimia yang ada saat itu.
Upaya yang gagal untuk membentuk senyawa gas mulia mempengaruhi antusiasme para ilmuwan, tetapi ini tidak mencegah perkembangan industri ini.
Saya akan mencoba membangkitkan minat mereka yang hadir di antara hadirin yang saya persembahkan karya saya.

Tujuan pekerjaan saya: untuk mempelajari sejarah penciptaan dan sifat senyawa xenon anorganik.

Tugas:

1. Kenali sejarah produksi senyawa gas mulia
2. Kenali sifat-sifat senyawa fluor dan oksigen
3. Mengkomunikasikan hasil pekerjaan saya kepada siswa

Referensi sejarah

Xenon ditemukan pada tahun 1898, dan segera setelah beberapa tahun, hidratnya diperoleh, serta xenon dan kripton, yang semuanya disebut klatrat.
Pada tahun 1916, Kessel, berdasarkan nilai derajat ionisasi gas inert, memprediksi pembentukan senyawa kimia langsungnya.
Sebagian besar ilmuwan dari kuartal pertama abad ke-20 percaya bahwa gas mulia berada dalam kelompok nol sistem periodik dan memiliki valensi 0, tetapi pada tahun 1924 A. von Antropov, bertentangan dengan pendapat ahli kimia lain, menetapkan unsur-unsur ini untuk kelompok kedelapan, dari mana diikuti bahwa valensi tertinggi dalam senyawanya - 8. Dia juga meramalkan bahwa mereka harus membentuk ikatan dengan halogen, yaitu non-logam dari kelompok VII-a.
Pada tahun 1933, Pauling meramalkan formula untuk kemungkinan senyawa kripton dan xenon: kripton stabil dan xenon heksafluorida (KrF 6 dan XeF 6 ), xenon octafluoride tidak stabil (XeF 8 ) dan asam xenon (H 4 Xeo 6 ). Pada tahun yang sama, G. Oddo mencoba mensintesis xenon dan fluor dengan melewatkan arus listrik, tetapi tidak dapat membersihkan zat yang dihasilkan dari produk korosi bejana tempat reaksi ini dilakukan. Sejak saat itu, para ilmuwan kehilangan minat pada topik ini, dan hingga tahun 60-an, hampir tidak ada yang terlibat dalam hal ini.
Bukti langsung bahwa senyawa gas mulia dimungkinkan berasal dari sintesis dioxygenyl hexafluoroplatinate (O 2). Platinum hexafluoride memiliki kapasitas oksidasi lebih besar dari fluor. Pada tanggal 23 Maret 1962, Neil Bartlett mensintesis xenon dan platinum heksafluorida, dan dia mendapatkan apa yang diinginkannya: senyawa gas mulia pertama yang ada, padatan kuning Xe. Setelah itu, semua kekuatan ilmuwan saat itu dilemparkan ke dalam penciptaan senyawa xenon fluorida.

Senyawa xenon fluorida dan sifat-sifatnya

Senyawa molekul pertama adalah xenon hexafluorideplatinate dengan rumus XePtF 6 . Warnanya solid, kuning di bagian luar dan merah bata di bagian dalam; ketika dipanaskan hingga 115 ° C, itu menjadi seperti kaca, ketika dipanaskan hingga 165 ° C, ia mulai terurai dengan pelepasan XeF 4 .

Itu juga dapat diperoleh dengan mereaksikan xenon dan fluor peroksida:

Dan juga selama interaksi xenon dan oksigen fluorida di bawah suhu dan tekanan tinggi:

XeF2 adalah kristal tidak berwarna, larut dalam air. Dalam larutan, ia menunjukkan sifat pengoksidasi yang sangat kuat, tetapi mereka tidak melebihi kemampuan fluor. Koneksi terkuat.

1. Saat berinteraksi dengan alkali, xenon dipulihkan:

2. Anda dapat memulihkan xenon dari fluorida ini dengan berinteraksi dengan hidrogen:

3. Ketika xenon difluorida disublimasikan, diperoleh xenon tetrafluorida dan xenon itu sendiri:

Xenon(IV) fluorida XeF4diperoleh dengan cara yang sama seperti difluorida, tetapi pada suhu 400 ° C:

XEF 4 - Ini adalah kristal putih, ini adalah zat pengoksidasi kuat. Berikut ini dapat dikatakan tentang sifat-sifat zat ini.

1. Ini adalah agen fluorinasi yang kuat, yaitu, ketika berinteraksi dengan zat lain, ia mampu mentransfer molekul fluor ke mereka:

2. Saat berinteraksi dengan air, xenon tetrafluorida membentuk xenon oksida (III):

3. Dipulihkan ke xenon saat berinteraksi dengan hidrogen:

Xenon(VI) fluorida XeF 6 terbentuk pada suhu yang lebih tinggi dan pada tekanan tinggi:

XEF 6 mereka adalah kristal kehijauan pucat, juga memiliki sifat pengoksidasi yang kuat.

1. Seperti xenon (IV) fluoride, itu adalah agen fluorinasi:

2. Hidrolisis membentuk asam xenonat

Senyawa oksigen xenon dan sifat-sifatnya
Xenon(III) oksida XeO 3 - ini adalah zat putih, tidak mudah menguap, mudah meledak, sangat larut dalam air. Ini diperoleh dengan hidrolisis xenon (IV) fluoride:

1. Di bawah aksi ozon pada larutan basa, ia membentuk garam asam xenonat, di mana xenon memiliki keadaan oksidasi +8:

2. Ketika garam xenon berinteraksi dengan asam sulfat pekat, akan terbentukxenon(IV) oksida:

Xeo 4 - pada suhu di bawah -36 ° C, kristal kuning, pada suhu di atas - gas eksplosif tidak berwarna, terurai pada suhu 0 ° C:

Akibatnya, ternyata xenon fluorida adalah kristal putih atau tidak berwarna yang larut dalam air, memiliki sifat pengoksidasi dan aktivitas kimia yang kuat, dan oksida mudah melepaskan energi panas dan, akibatnya, bersifat eksplosif.

Aplikasi dan potensi

Karena sifatnya, senyawa xenon dapat digunakan:

Untuk produksi bahan bakar roket
Untuk produksi obat-obatan dan peralatan medis
Untuk produksi bahan peledak
Sebagai oksidator kuat dalam kimia organik dan anorganik
Sebagai cara untuk mengangkut fluor reaktif

Kesimpulan

Xenon merupakan gas mulia yang paling mudah membentuk ikatan dengan bahan kimia lainnya. Umat manusia telah memanfaatkan senyawanya, dan mereka sudah diterapkan dalam kehidupan kita.

Saya percaya bahwa saya telah sepenuhnya mencapai tujuan penelitian saya: Saya telah mengungkapkan topik seakurat mungkin, konten karya sepenuhnya konsisten dengan topiknya, sejarah penciptaan dan sifat-sifat senyawa xenon anorganik telah dipelajari.

Bibliografi

1. Kuzmenko N.E. “Kursus singkat kimia. Panduan untuk pelamar ke universitas ”/ / Higher School Publishing House, 2002, hlm. 267

2. Pushlenkov M.F. “Senyawa gas mulia”//Atomizdat, 1965

3. Fremantle M. "Chemistry in action" Bagian 2 // Penerbitan Mir, 1998, hlm. 290-291

4. Sumber daya internet

http://him.1september.ru/article.php?ID=200701901
http://rudocs.exdat.com/docs/index-160337.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Xenon_fluoride(II)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Xenon_fluoride(IV)
https://en.wikipedia.org/wiki/Xenon_fluoride(VI)
http://edu.sernam.ru/book_act_chem2.php?id=96
http://chemistry.ru/course/content/chapter8/section/paragraph2/subparagraph7.html#.WLMQ5FPyjGg

Pratinjau:

Untuk menggunakan pratinjau presentasi, buat akun Google (akun) dan masuk: https://accounts.google.com

Teks slide:

Senyawa fluor dan oksigen dari gas mulia. Senyawa xenon Diselesaikan oleh: Tsaregorodtsev Alexander, siswa kelas 9, sekolah menengah No. 5 Kepala: Natalya Gennadievna Grigorieva, guru kimia

Pengantar Gas inert adalah non-logam yang berada di VIII - kelompok. Mereka ditemukan pada akhir abad ke-19 dan dianggap berlebihan dalam Tabel Periodik, tetapi gas mulia mengambil tempat di dalamnya. Karena tingkat energi terakhir yang terisi, telah lama diyakini bahwa zat-zat ini tidak dapat membentuk ikatan, dan setelah penemuan senyawa molekulnya, banyak ilmuwan terkejut dan tidak dapat mempercayai hal ini, karena tidak tunduk pada hukum kimia yang ada pada saat itu. Upaya yang gagal untuk membentuk senyawa gas mulia mempengaruhi antusiasme para ilmuwan, tetapi ini tidak mencegah perkembangan industri ini. Saya akan mencoba membangkitkan minat mereka yang hadir di antara hadirin yang saya persembahkan karya saya.

Maksud dan Tujuan Maksud dari pekerjaan ini: untuk mempelajari sejarah penciptaan dan sifat-sifat senyawa xenon anorganik. Tujuan : 1. Mengenal sejarah memperoleh senyawa gas mulia 2. Memahami mengapa terbentuknya senyawa tersebut dimungkinkan 3. Mengenal sifat-sifat senyawa fluor dan oksigen 4. Mengkomunikasikan hasil pekerjaan saya kepada teman sebaya

Sejarah penciptaan Semua upaya untuk mendapatkan senyawa ini tidak berhasil, para ilmuwan hanya bisa menebak seperti apa rumus dan sifat perkiraannya. Ahli kimia paling produktif di bidang ini adalah Neil Bartlett. Kelebihan utamanya adalah persiapan xenon hexafluoroplatinate Xe [PtF 6 ].

Xenon fluorida Xenon(II) fluorida Xenon(IV) fluorida Xenon(VI) fluorida

Xenon oksida Xenon (VI) oksida Xenon (VIII) oksida MELEDAK!!!

Penggunaan senyawa xenon Untuk produksi bahan bakar roket Untuk pembuatan obat-obatan dan peralatan medis Untuk produksi bahan peledak Sebagai metode pengangkutan fluor Sebagai zat pengoksidasi dalam kimia organik dan anorganik

Kesimpulan Senyawa gas mulia merupakan salah satu topik yang paling menarik dalam kimia organik dan anorganik, penemuan sifat-sifat senyawanya membalikkan pandangan semua ilmuwan abad ke-20, karena pada saat itu keberadaan zat tersebut dianggap tidak mungkin, dan sekarang dianggap sebagai sesuatu yang normal, lalu yang sudah dijelaskan.

Terima kasih atas perhatian Anda!

Saat itu tahun 1896. Tahap pertama percobaan baru saja selesai di laboratorium Ramsay dan para pengikutnya, mengumumkan ketidakaktifan kimia lengkap argon dan helium. Terhadap latar belakang ini, laporan fisikawan Prancis Villar tentang senyawa kristal argon dengan air komposisi Ar · 6H2O yang diperolehnya, menyerupai salju yang dikompresi, terdengar seperti disonansi yang tajam. Selain itu, diperoleh dengan sangat sederhana dan dalam kondisi yang tidak terduga: Villard sangat tertekan di atas es pada suhu yang cukup rendah.

Secara umum, hidrat klorin serupa Cl2 6H2O, diperoleh di bawah kondisi yang sama, dilaporkan pada awal abad ke-19; kemudian, hidrat dari sejumlah besar gas dan zat yang mudah menguap menjadi dikenal. Tapi ada yang biasa untuk ahli kimia, tapi ini tentang senyawa argon inert! Pesan Villard tampaknya tidak masuk akal dan diabaikan begitu saja; bahkan tidak ada pemburu untuk memeriksanya.

Mereka ingat penemuan Villar 29 tahun kemudian, ketika R. Farkran melaporkan heksahidrat kripton dan xenon yang diperolehnya ketika gas-gas ini bersentuhan dengan es di bawah tekanan. Sepuluh tahun kemudian, B. A. Nikitin memperoleh heksahidrat dari semua - kecuali - gas inert, dan kemudian senyawa yang terdiri dari atom gas inert dan tiga (dalam kasus radon - dua) molekul fenol, toluena atau n-klorofenol. Kemudian, senyawa denganβ -hydroquinone, serta senyawa terner kripton atau xenon, tujuh belas molekul air dan satu molekul aseton, kloroform atau karbon tetraklorida. Struktur senyawa ini didirikan hanya pada tahun 1940-an. Pada saat ini, sejumlah besar yang disebut senyawa inklusi telah diidentifikasi; mereka menempati posisi perantara antara Senyawa yang benar-benar kimia dan larutan padat interstisial.

Ternyata di atas adalah senyawa klatrat - sejenis senyawa inklusi "kisi". Nama mereka berasal dari bahasa Latin clatratus, yang berarti tertutup, tertutup. Clathrates terbentuk sebagai berikut: molekul netral dari gas inert (molekul lain dapat menggantikannya, misalnya, Cl2, H2S, SO2, CO2, CH4) dikelilingi rapat, seolah-olah diambil oleh molekul polar - air, fenol , hidrokuinon, dll., yang dihubungkan satu sama lain oleh ikatan hidrogen. Klatrat muncul dalam kasus-kasus ketika, selama kristalisasi pelarut, molekulnya membentuk struktur kerawang dengan rongga yang mampu mengandung molekul asing. Kondisi utama yang diperlukan untuk keberadaan senyawa klatrat yang stabil adalah kebetulan paling lengkap dari dimensi spasial rongga yang terbentuk antara molekul "inang" yang melekat dan dimensi molekul "tamu" yang telah menembus ke dalam rongga.

Jika "tamu" kecil (katakanlah, molekul neon), sulit untuk diperbaiki di rongga dan tentu saja dengan bantuan suhu rendah dan tekanan tinggi, yang mencegah pelarian "tamu" dan sering berkontribusi pada kompresi dari rongga. Ini juga sulit untuk molekul yang terlalu besar; dalam hal ini, peningkatan tekanan juga diperlukan untuk "mendorong" ke dalam rongga.

Secara formal, klatrat dapat dikaitkan dengan senyawa kimia, karena kebanyakan dari mereka memiliki komposisi yang sangat konstan. Tetapi ini adalah senyawa dari jenis molekul, yang timbul karena gaya van der Waals dari kontraksi molekul. itu tidak ada dalam klatrat, karena selama pembentukannya tidak ada pasangan elektron valensi dan redistribusi spasial yang sesuai dari kerapatan elektron dalam molekul.

Gaya van der Waals sendiri sangat kecil, tetapi energi ikat dalam molekul klatrat mungkin tidak terlalu kecil (pada urutan 5-10 kkal / mol) karena kedekatan molekul yang disertakan dengan molekul termasuk, karena gaya van der Waals meningkat tajam ketika molekul saling mendekat, B Secara umum, klatrat adalah senyawa tahan rendah; ketika dipanaskan dan dilarutkan, mereka dengan cepat terurai menjadi komponen penyusunnya.

Kontribusi besar untuk studi klatrat gas inert dibuat oleh ahli kimia Soviet B. A. Nikitin. Selama 1936-1952. dia mensintesis dan mempelajari senyawa ini, dipandu oleh prinsip V. G. Khlopin tentang ko-kristalisasi isomorfik molekul yang serupa dalam ukuran dan struktur. Nikitin menemukan bahwa pada suhu rendah mereka membentuk kristal isomorfik dengan hidrida yang mudah menguap - hidrogen sulfida, hidrogen halida, metana, serta dengan belerang dan karbon dioksida. Nikitin menemukan bahwa klatrat gas inert semakin stabil dan mudah dibentuk, semakin tinggi berat molekulnya. Ini konsisten dengan keteraturan umum aksi gaya van der Waals. Radon hidrat (jika kita mengabaikan peluruhan radioaktif radon yang cepat) jauh lebih stabil daripada neon hidrat, dan fenolat lebih kuat daripada hidrat yang sesuai. Itulah mengapa hidrat deuterasi lebih kuat dari yang biasa.

Jika para peneliti memiliki sejumlah besar radon yang mereka miliki, adalah mungkin untuk mengamati pembentukan seketika endapan Rn(H2O)6 ketika melewati radon di atas es pada tekanan biasa. Untuk mendapatkan xenon hidrat pada 0 °, cukup untuk menerapkan tekanan yang agak lebih besar dari tekanan atmosfer. Dengan inisuhu harus dikompresi menjadi 14,5, 150, dan hampir 300 at. Hal ini dapat diharapkan bahwa helium hidrat dapat diperoleh di bawah tekanan beberapa ribu atmosfer.

Clathrates dapat digunakan sebagai bentuk yang nyaman untuk menyimpan gas inert, serta untuk pemisahannya. Setelah mengalami rekristalisasi sulfur dioksida hidrat di atmosfer dari campuran gas inert, Nikitin menemukan semua yang tidak terurai dalam endapan, yang merupakan campuran isomorfik SO2 6H2O dan Rn 6H2O; sama, dan diawetkan dalam fase gas. Dengan cara yang sama, argon hampir seluruhnya dapat diendapkan dan dipisahkan dari gas neon dan helium yang tersisa.

Dengan bantuan klatrat gas inert, beberapa masalah penelitian dapat diselesaikan. Ini termasuk, misalnya, identifikasi sifat hubungan dalam senyawa yang dipelajari. Jika membentuk kristal campuran dengan gas inert berat, maka itu harus dikaitkan dengan jenis molekul (senyawa inklusi); sebaliknya menunjukkan adanya koneksi dari jenis yang berbeda.

Subkelompok utama dari kelompok kedelapan sistem periodik adalah gas mulia - helium, neon, argon, kripton, xenon, dan radon. Unsur-unsur ini dicirikan oleh aktivitas kimia yang sangat rendah, yang memberi alasan untuk menyebutnya sebagai gas mulia atau inert. Mereka hanya dengan susah payah membentuk senyawa dengan unsur atau zat lain; senyawa kimia helium, neon dan argon belum diperoleh. Atom-atom gas mulia tidak digabungkan menjadi molekul, dengan kata lain, molekulnya bersifat monoatomik.

Gas mulia melengkapi setiap periode sistem unsur. Selain helium, semuanya memiliki delapan elektron di lapisan elektron terluar atom, membentuk sistem yang sangat stabil. Kulit elektron helium, yang terdiri dari dua elektron, juga stabil. Oleh karena itu, atom gas mulia dicirikan oleh energi ionisasi yang tinggi dan, sebagai aturan, energi afinitas elektron negatif.

Di meja. 38 menunjukkan beberapa sifat gas mulia, serta kandungannya di udara. Dapat dilihat bahwa suhu pencairan dan pemadatan gas mulia semakin rendah, semakin rendah massa atom atau nomor serinya: suhu pencairan terendah untuk helium, tertinggi untuk radon.

Tabel 38. Beberapa sifat gas mulia dan kandungannya di udara

Sampai akhir abad ke-19, diyakini bahwa udara hanya terdiri dari oksigen dan nitrogen. Tetapi pada tahun 1894, fisikawan Inggris J. Rayleigh menemukan bahwa kerapatan nitrogen yang diperoleh dari udara (1,2572 ) agak lebih besar daripada kerapatan nitrogen yang diperoleh dari senyawanya (1,2505). Profesor kimia W. Ramsay menyarankan bahwa perbedaan kepadatan disebabkan oleh adanya beberapa gas yang lebih berat di nitrogen atmosfer. Dengan mengikat nitrogen dengan magnesium panas-merah (Ramsay) atau dengan menggabungkannya dengan oksigen (Rayleigh) melalui pelepasan listrik, kedua ilmuwan mengisolasi sejumlah kecil gas inert secara kimiawi dari nitrogen atmosfer. Jadi, elemen yang tidak diketahui sampai saat itu, yang disebut argon, ditemukan. Setelah argon, helium, neon, kripton dan xenon, yang terkandung di udara dalam jumlah yang dapat diabaikan, diisolasi. Elemen terakhir dari subkelompok - radon - ditemukan dalam studi transformasi radioaktif.

Perlu dicatat bahwa keberadaan gas mulia diprediksi kembali pada tahun 1883, yaitu 11 tahun sebelum penemuan argon, oleh ilmuwan Rusia II A. Morozov (1854-1946), yang dipenjara pada tahun 1882 karena berpartisipasi dalam gerakan revolusioner. oleh pemerintah tsar ke benteng Shlisselburg. N. A. Morozov dengan benar menentukan tempat gas mulia dalam sistem periodik, mengajukan gagasan tentang struktur kompleks atom, tentang kemungkinan mensintesis elemen dan menggunakan energi intra-atom. N. A. Morozov dibebaskan dari penjara pada tahun 1905, dan ramalannya yang luar biasa baru diketahui pada tahun 1907 setelah penerbitan bukunya Sistem Periodik Struktur Materi, yang ditulis dalam sel isolasi.

Pada tahun 1926 N. A. Morozov terpilih sebagai anggota kehormatan Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet.

Untuk waktu yang lama diyakini bahwa atom-atom gas mulia umumnya tidak mampu membentuk ikatan kimia dengan atom-atom unsur lain. Hanya senyawa molekul gas mulia yang relatif tidak stabil yang diketahui - misalnya, hidrat, yang dibentuk oleh aksi gas mulia terkompresi pada kristalisasi air superdingin. Hidrat ini termasuk jenis klatrat (lihat 72); ikatan valensi tidak muncul dalam pembentukan senyawa tersebut.

Pembentukan klatrat dengan air didukung oleh adanya banyak rongga dalam struktur kristal es (lihat 70).

Namun, selama dekade terakhir telah ditetapkan bahwa kripton, xenon dan radon dapat bergabung dengan elemen lain dan, di atas segalanya, dengan fluor. Jadi, dengan interaksi langsung gas mulia dengan fluor (saat dipanaskan atau dalam pelepasan listrik), fluorida dan diperoleh. Semuanya adalah kristal yang stabil dalam kondisi normal. Turunan xenon juga diperoleh dalam tingkat oksidasi - heksafluorida, trioksida, hidroksida. Dua senyawa terakhir menunjukkan sifat asam; jadi, bereaksi dengan basa, mereka membentuk garam asam xenonat, misalnya :.

Gas mulia memiliki konfigurasi elektron n s 2n p 6 (untuk helium 1 s 2) dan merupakan subkelompok VIIIA. Dengan bertambahnya nomor atom, jari-jari atom dan polarisasinya meningkat. Hal ini menyebabkan peningkatan interaksi antarmolekul, peningkatan titik leleh dan titik didih, peningkatan kelarutan gas dalam air dan pelarut lainnya. Untuk gas mulia, kelompok senyawa berikut diketahui: ion molekul, senyawa inklusi, dan senyawa valensi.

Molekul gas mulia E 2 tidak mungkin ada - (s) 2 (s *) 2. Tetapi jika satu elektron dilepaskan, maka pengisian orbital pelonggaran atas hanya setengah - (s) 2 (s *) 1 adalah basis energi keberadaan ion molekul gas mulia E2+ .

Senyawa inklusi, atau klatrat, hanya diketahui dalam keadaan padat. Pada deret He – Rn, kestabilan klatrat meningkat. Misalnya, hidrat dari tipe E. 6H 2 O terbentuk pada tekanan tinggi dan suhu rendah. Pada 0 0 hidrat Xe, Kr, Ar dan Ne masing-masing stabil pada tekanan ~1.1. 10 5 , 1,5 . 106, 1,5. 107, 3. 10 7 Hal. Senyawa klatrat digunakan untuk pemisahan dan penyimpanan gas mulia. Kr dan Xe diperoleh dengan distilasi udara cair.

Senyawa yang memiliki ikatan valensi E(II), E(IV), E(VI), E(VIII) dipelajari dengan baik pada contoh fluorida Kr dan Xe yang diperoleh sesuai dengan skema:

Ikatan kimia dalam senyawa gas mulia tidak dapat dijelaskan dari sudut pandang MHS, karena menurut metode ini, ikatan harus dibentuk oleh d- orbital. Namun, eksitasi atom Xe dari keadaan 5 s 2 5p 6 in 5s 2 5p 5 6s 1 atau 5 s 2 5p 5 5d 1 membutuhkan 795 atau 963 kJ. mol -1, dan eksitasi 5 s 2 5p 4 5d 2 dan 5 s 2 5p 4 5d 1 6s 1 - 1758 dan 1926 kJ mol -1 , yang tidak dikompensasi oleh energi pembentukan ikatan.

Dalam kerangka MMO, struktur XeF 2 dijelaskan oleh skema tiga orbital - satu dari Xe dan dua dari atom fluor:

Xenon tetrafluorida adalah oksidator kuat:

Pt + XeF 4 + 2HF = H 2 + Xe,

4KI + XeF 4 = Xe + 2I 2 + 4KF.

Ketika dipanaskan dan dihidrolisis, xenon fluorida tidak proporsional:

2XeF 2 = XeF 4 + Xe

3XeF 4 = 2XeF 6 + Xe

6XeF 4 + 12H 2 O = 2XeO 3 + 4Xe + 3O 2 + 24HF.

Untuk Xe heksavalen, XeF 6 fluorida, XeO 3 oksida, XeOF 4 dan XeO 2 F 2 oksofluorida, Xe(OH) 6 hidroksida, dan ion kompleks dari jenis XeO 4 2– dan XeO 6 6– diketahui.

XeO 3 sangat larut dalam air dan membentuk asam kuat:

XeO 3 + H 2 O⇆ H 2 XeO 4 ® H + + HxeO 4 .

Heksafluorida sangat aktif, bereaksi dengan kuarsa:

2XeF 6 + SiO 2 \u003d 2XeOF 4 + SiF 4.

Turunan Xe(VI) merupakan oksidator kuat, misalnya:

Xe(OH) 6 + 6KI + 6HCl = Xe + 3I 2 + 6KCl + 6H 2 O.

Untuk Xe(VIII), selain itu, XeF 8 , XeO 4 , XeOF 6 , XeO 6 4– diketahui.

Dalam kondisi normal, XeO 4 perlahan terurai:

3XeO 4 \u003d Xe + 2XeO 3 + 3O 2.

Ketika keadaan oksidasi xenon meningkat, stabilitas senyawa biner dan seperti garam menurun, sedangkan kompleks anionik meningkat.

Untuk kripton, hanya KrF 2 , KrF 4 , asam kriptonik tidak stabil KrO 3 · H 2 O dan garamnya BaKrO 4 .

Helium digunakan dalam proses suhu rendah untuk menciptakan atmosfer inert di peralatan laboratorium, dalam pengelasan dan lampu listrik berisi gas, neon dalam tabung pelepasan gas.

Senyawa gas mulia digunakan sebagai oksidator kuat. Fluor dan xenon disimpan dalam bentuk xenon fluorida.

Pertanyaan untuk pemeriksaan diri

I. 1) Tempat hidrogen dalam sistem periodik.

2) Klasifikasi senyawa hidrogen.

II. satu) s - Unsur: bilangan oksidasi, perubahan jari-jari dan energi ionisasi, asam-basa dan sifat pereduksi senyawa.

2) Koneksi s- elemen:

a) hidrida s- elemen (sifat koneksi, properti);

b) senyawa dengan oksigen; hidroksida.

AKU AKU AKU. 1) Apa yang menentukan kemungkinan valensi R-elemen?

2) Bagaimana stabilitas bilangan oksidasi yang lebih tinggi dan lebih rendah dalam subkelompok berubah dengan meningkatnya Z?

IV. Menganalisis perubahan T pl. oksida, jawablah pertanyaan berikut:

1) Mengapa titik leleh naik tajam ketika beralih dari CO 2 ke SiO 2?

2) Mengapa PbO 2 secara termal kurang stabil dibandingkan oksida lain dari subgrup IVA?

V. Energi ikat dalam molekul hidrogen dan halogen dicirikan oleh nilai-nilai berikut:

1) Apa yang menjelaskan energi ikat yang jauh lebih tinggi dalam H2?

2) Mengapa energi ikat di 2 pertama meningkat dengan Z dan kemudian menurun?

VI. Bagaimana dan mengapa sifat asam-basa senyawa bebas oksigen (H n E) dan yang mengandung oksigen E (OH) n, H n EO m berubah R- unsur dalam periode dan golongan?

VII. senyawa hidrogen R- elemen:

1) Komunikasi, periodisitas sifat, stabilitas.

2) Kecenderungan untuk membentuk ikatan-H.

3) Fitur ikatan kimia dalam B 2 H 6 (MMO).

VIII. oksida R- elemen. Komunikasi dan properti.

IX. koneksi R- elemen - semikonduktor.

1) Faktor-faktor yang menentukan celah pita.

2) Semikonduktor dasar dan senyawa dengan sifat semikonduktor. Tempat mereka dalam tabel periodik.

X. Senyawa seperti berlian. Posisi unsur-unsur yang membentuknya dalam sistem periodik. Komunikasi dan properti.

XI. 1) Senyawa gas mulia dan metode produksinya.

2) Berikan skema MO untuk XeF 2.

3) Tulis persamaan reaksi disproporsionasi XeF 2 , XeF 4 .