희가스의 화합물. 불활성 가스의 화학 불활성 가스의 화합물

하위 그룹 VIIIA(헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈)

1. 특징적인 산화 상태와 가장 중요한 화합물. 크세논 화합물이 가장 중요합니다. 산화 상태 +2(XeF2), +4(XeF4), +6(XeF6, XeO3, XeOF4, Ba3XeO6), +8(Na4XeO6 * 6H2O)이 특징입니다.

2. 천연 자원.희가스는 주로 대기에서 발견됩니다. 그들의 함량은 He - 5.24 * 10-4%(부피)입니다. Ne-1.8*10-3%; Ar - 0.93%, Kr-3*10-3%, Xe-0.39*10-4%.

라돈은 라듐의 방사성 붕괴로 형성되며 우라늄 함유 광물과 일부 자연수에서 미량으로 발견됩니다. 알파 방출 원소의 방사성 붕괴 생성물인 헬륨은 때때로 천연 가스 및 유정에서 방출되는 가스에서 상당한 양으로 발견됩니다. 엄청난 양의이 요소는 태양과 별에서 발견됩니다. 그것은 우주의 원소 중 수소 다음으로 두 번째로 풍부한 원소입니다.

3. 영수증.산소를 얻기 위해 액체 공기를 정류하는 동안 희가스가 방출됩니다. 아르곤은 또한 기체 혼합물(Ar 혼합물이 있는 N2)의 미반응 잔류물로부터 NH3의 합성 중에 얻어집니다. 헬륨은 심층 냉각에 의해 천연 가스에서 추출됩니다(CH4 및 가스 혼합물의 기타 구성 요소는 액화되고 He는 기체 상태로 유지됨). Ar과 He는 대량으로 생산되며, 다른 희가스는 훨씬 적게 얻어지며 값이 비쌉니다.

4. 속성.희가스는 실온에서 무색의 기체 물질입니다. 하위 그룹 VIIIA-ns2np8의 나머지 요소의 헬륨 원자 1s2의 외부 전자 층 구성. 전자 껍질의 완전성은 희가스 분자의 단원자 성질, 매우 낮은 분극성, 낮은 융점, 끓는점 및 화학적 불활성을 설명합니다.

고려 중인 물질은 저온에서 서로 고용체를 형성합니다(헬륨은 예외). 원자가 다양한 물질의 결정 격자 공극에 둘러싸여 있는 것으로 알려진 희가스의 포접 화합물. 이러한 화합물(비활성 기체의 수화물)은 얼음을 형성합니다(크세논과 함께 가장 내구성이 강한 포접물). 수화물의 조성은 화학식 8E*46H2O 또는 E*5.75H2O에 해당합니다. 예를 들어 Xe-3C6H5OH와 같은 페놀을 포함하는 격자산염이 알려져 있습니다. 하이드로퀴논 C6H4(OH)2가 포함된 희가스 포접체는 매우 강합니다. 이들은 희가스 압력(4 MPa)에서 하이드로퀴논을 결정화하여 얻습니다. 이러한 포접물은 실온에서 매우 안정적입니다. He와 Ne는 원자가 너무 작고 결정 격자의 공극에서 "탈출"하기 때문에 격자를 형성하지 않습니다.

헬륨은 독특한 기능을 가지고 있습니다. 101kPa에서는 결정화되지 않습니다(T = 1K에서 2.5MPa를 초과하는 압력 필요). 또한, T \u003d 2.19 K(상압에서)에서 He(II)의 저온 액체 개질로 전달되는데, 이는 침착한 비등, 열 전도 능력 및 점도 부재의 현저한 특징을 가지고 있습니다( He(II)의 초유동성은 "P. L. Kapitsa(1938)에 의해 발견되었고 L. D. Landau(1941)에 의해 양자역학적 개념에 기초하여 설명되었습니다.

5. 사이.희가스 화합물(Kr 및 Xe 플루오라이드)의 존재 가능성. 크립톤, 크세논 및 라돈의 화합물이 이제 알려져 있습니다. 크립톤 화합물은 그 수가 적고 오직 날카로운온도. 라돈화합물은 가장 많고 내구성이 있어야 하는데 생산과 연구에 차질을 빚고 있다. 매우높은 알파 방사능 Rn, 방사선은 그에 의해 형성된 물질을 파괴하기 때문입니다. 따라서 Rn 화합물에 대한 데이터는 거의 없습니다.

크세논 - 불소 및 PtF6과 같은 일부 불화물과만 직접 상호작용합니다. 크세논 플루오라이드는 다른 화합물을 얻기 위한 출발 물질로 사용됩니다.

대기압에서 불소로 가열하면 주로 XeF4가 형성됩니다(mp 135°C). 6 MPa의 압력에서 과량의 불소의 작용하에 XeF6이 얻어진다 (mp. 49 ° C). Xe와 F2 또는 CF4의 혼합물에 전기 방전 또는 자외선 복사에 작용하여 XeF2가 합성됩니다(mp. 140°C).

모두 xenope fluorides는 물과 격렬하게 반응하여 존재가수 분해, 일반적으로 불균형이 동반됩니다. 산성 매질에서 XeF4의 가수분해는 3Xe(+4) => Xe ° + 2Xe(+5) 방식과 알칼리성 매질에서 다음과 같이 발생합니다.

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

NH3

구조

분자는 극성이고 꼭대기에 질소 원자가 있는 삼각형 피라미드 모양을 가지고 있습니다. HNH = 107.3입니다. 질소 원자는 sp 3 하이브리드 상태에 있습니다. 4개의 질소 하이브리드 오비탈 중 3개는 단일 N-H 결합의 형성에 관여하고, 네 번째 결합은 고독한 전자쌍이 차지합니다.

물리적 특성

NH 3는 무색의 가스이며 냄새는 날카 롭고 질식하고 유독하며 공기보다 가볍습니다.

공기 밀도 \u003d MNH 3 / M 중간 공기 \u003d 17 / 29 \u003d 0.5862

t╟ 끓는점 = -33.4C; tpl.= -78C.

암모니아 분자는 약한 수소 결합으로 묶여 있습니다.

암모니아는 수소 결합으로 인해 끓는점이 비교적 높습니다. 및 tpl., 기화열이 높을 뿐만 아니라 쉽게 압축됩니다.

물에 잘 용해됨: 750V NH 3 는 1V H 2 O에 용해됩니다(t=20C 및 p=1 atm에서).

암모니아의 좋은 용해도는 다음 실험에서 볼 수 있습니다. 건조한 플라스크는 암모니아로 채워지고 끝이 당겨진 튜브가 삽입되는 마개로 닫힙니다. 튜브의 끝을 물에 담그고 플라스크를 약간 가열합니다. 가스의 양이 증가하고 일부 암모니아가 튜브에서 나옵니다. 그런 다음 가열이 중단되고 가스 압축으로 인해 약간의 물이 튜브를 통해 플라스크로 들어갑니다. 첫 번째 물 방울에서 암모니아가 용해되고 플라스크에 진공이 생성되고 대기압의 영향으로 물이 플라스크로 올라가고 분수가 뛰기 시작합니다.

영수증

1. 산업 방식

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3

(p=1000 atm; t= 500C; kat = Fe + 알루미노실리케이트; 순환 원리).

2. 실험실 방법. 알칼리로 암모늄염 가열.

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

암모니아는 방법 (A)에 따라서만 수집할 수 있습니다. 공기보다 가볍고 물에 잘 녹습니다.

화학적 특성

기증자-수용체 메커니즘에 의한 공유 결합의 형성.

1. 암모니아는 루이스 염기입니다. 물 (암모니아 물, 암모니아)에 용해 된 용액은 수산화 암모늄의 형성으로 인해 알칼리 반응 (리트머스 - 파란색, 페놀프탈레인 - 라즈베리)이 있습니다.

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

2. 암모니아는 산과 반응하여 암모늄염을 형성합니다.

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

암모니아 - 환원제(N 2 O 또는 NO로 산화됨)

1. 가열시 분해

2NH 3 ═ t ═ N 2 + 3H 2

2. 산소 연소

a) 촉매 없이

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

b) 촉매 산화(kat = Pt)

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

3. 일부 금속 산화물의 회수

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

NH3 외에도 질소의 두 가지 다른 수소 화합물이 알려져 있습니다 - 히드라진 N2H4및 아질산 HN3(수소와 질소의 화합물이 몇 가지 더 있지만 매우 안정적이지 않고 실제로 사용되지 않습니다)

히드라진은 차아염소산나트륨을 사용하여 수용액에서 암모니아를 산화시켜 얻습니다(Raschig 방법).

2NH3+NaOCl -> N2H3 + NaCl + H2O

히드라진 - 액체, mp 2°C, bp. NH3 같은 냄새가 나는 114°C. 유독하고 폭발적입니다. 종종 무수 히드라진이 사용되지 않지만 히드라진 - 수화물 N2H4-H2O, 그래서 pl. - "52 ° C, bp 119 ° C. N2H4 분자는 두 개의 NH2 그룹으로 구성되며,

N 원자에 두 개의 고독한 쌍이 있기 때문에 히드라진은 수소 이온을 추가할 수 있습니다. 히드라조늄 화합물은 쉽게 형성됩니다: 수산화물 N2H5OH, 염화물 N2H5Cl, 히드로설페이트 N2H5HSO4 등. 때때로 그들의 공식은 N2H4-H2O, N2H4-HC1, N2H4-H2SO4 등으로 작성되며 히드라진 수화물, 염산 히드라진, 히드라진 황산염 등이라고 합니다. e. 대부분의 히드라조늄 염은 물에 용해됩니다.

NH3, NH2OH 및 N2H4 수용액에서 생성된 염기의 강도를 비교해 보겠습니다.

안정성 측면에서 N2H4는 N-N 결합이 그다지 강하지 않기 때문에 NНз보다 훨씬 열등합니다. 히드라진은 공기 중에서 연소합니다.

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

용액에서 히드라진은 일반적으로 N2로도 산화됩니다. 히드라진은 강한 환원제(예: Sn2+, Ti3+, Zn)를 통해서만 (NH3로) 환원될 수 있습니다.

N2H4 + Zn + 4HC1 => 2NH4Cl + ZnCl2

아질산 HN3는 반응에 의해 합성되는 아지드화 나트륨 NaN에 대한 H2SO4의 작용에 의해 얻어집니다.

2NaNH2 + N2O -> NaNa + NaOH + NHa

HN3 - 액체, mp. -80 °C, bp 37 ° C, 매운 냄새. 그것은 큰 힘으로 매우 쉽게 폭발하며 묽은 수용액은 폭발하지 않습니다.

원자가 체계를 중첩하여 HN3의 구조를 나타낼 수도 있습니다.

H-N=N=N 및 h-n-n=n°!

HN3는 약산(K = 10-5)입니다. HN3-azide의 염은 일반적으로 폭발성이 높습니다(LiN3을 제외하고 알칼리 금속 azide만 비폭발성임).

차레고로드체프 알렉산더

희가스의 화합물은 유기 및 무기 화학에서 가장 흥미로운 주제 중 하나이며, 화합물의 특성이 발견되면서 20세기의 모든 과학자들의 생각이 뒤집혔습니다. 물질은 불가능하다고 여겼고, 이제는 이미 설명된 대로 정상적인 것으로 인식됩니다.

크세논은 다른 화학 물질과 결합을 형성하기 가장 쉬운 희가스입니다. 인류는 그 화합물을 이용했으며 이미 우리 삶에 적용되고 있습니다.

제시된 작업은 이 주제에 대한 일반 대중의 관심을 불러일으킬 수 있습니다.

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시사:

시립 자치 일반 교육 기관

"화학과 생물학을 심도있게 공부하는 중등학교 No.5"

내에서 교육 연구 작업

V 멘델레예프 수치

주제: 희가스 화합물

완성자: Tsaregorodtsev
알렉산더, 9학년 학생

지도자: 그리고리예바

Natalya Gennadievna, 화학 교사

스타라야 루사

2017

소개

불활성 가스는 VIII-a 족에 속하는 비금속입니다. 그들은 19세기 말에 발견되어 주기율표에서 불필요한 것으로 간주되었지만 희가스가 그 자리를 대신했습니다.
채워진 마지막 에너지 준위로 인해 오랫동안 이러한 물질은 결합을 형성할 수 없다고 믿어졌습니다. 그리고 분자 화합물이 발견된 후 많은 과학자들은 충격을 받았고 당시 존재했던 화학 법칙에 굴복하지 않았기 때문에 믿을 수 없었습니다.
비활성 가스 화합물을 형성하려는 실패한 시도는 과학자들의 열정에 부정적인 영향을 주었지만 이것이 이 산업의 발전을 막지는 못했습니다.
나는 내 작품을 발표하는 청중의 관심을 끌기 위해 노력할 것입니다.

내 일의 목적: 무기 크세논 화합물의 생성 및 특성의 역사를 연구합니다.

작업:

1. 희가스 화합물 생산의 역사를 숙지하십시오.
2. 불소화합물과 산소화합물의 성질을 익힌다.
3. 내 작업의 결과를 학생들에게 전달

기록 참조

크세논은 1898년에 발견되어 몇 년이 지나지 않아 그 수화물과 함께 크세논과 크립톤을 얻었는데, 이들은 모두 포접체(clathrate)라고 불렀다.
1916 년 Kessel은 불활성 가스의 이온화 정도 값을 기반으로 직접 화합물의 형성을 예측했습니다.
20세기 1/4분기의 대부분의 과학자들은 비활성 기체가 주기율표의 0군에 있고 원자가가 0이라고 믿었지만 1924년 A. von Antropov는 다른 화학자들의 의견과 달리 이러한 원소를 다음과 같이 할당했습니다. 화합물에서 가장 높은 원자가가 그 뒤를 잇는 여덟 번째 그룹 - 8. 그는 또한 할로겐, 즉 VII-a 족의 비금속과 결합을 형성해야한다고 예측했습니다.
1933년 Pauling은 크립톤과 크세논의 가능한 화합물에 대한 공식을 예측했습니다. ), 불안정한 제논 옥타플루오라이드(XeF 8 ) 및 크세논산(H 4 제오 6 ). 같은 해 G. Oddo는 전류를 흘려 크세논과 불소를 합성하려고 시도했지만 이 반응이 수행된 용기의 부식 생성물에서 생성된 물질을 청소할 수 없었습니다. 그 순간부터 과학자들은이 주제에 관심을 잃었고 60 년대까지 거의 아무도 이것에 관여하지 않았습니다.
비활성 기체 화합물이 가능하다는 직접적인 증거는 영국 과학자 Neil Bartlett의 dioxygenyl hexafluoroplatinate(O 2). 백금 육불화물은 불소보다 과부의 산화 능력이 더 큽니다. 1962년 3월 23일 Neil Bartlett는 크세논과 육불화백금을 합성했고 그가 원하는 것을 얻었습니다. 존재하는 최초의 희가스 화합물인 노란색 고체 Xe입니다. 그 후, 당시 과학자들의 모든 힘은 크세논 불화물 화합물의 생성에 투입되었습니다.

크세논 플루오라이드 화합물 및 그 특성

첫 번째 분자 화합물은 XePtF 공식을 갖는 xenon hexafluorideplatinate였습니다. 6 . 그것은 단단하고 외부는 노란색이고 내부는 벽돌색입니다. 115°C로 가열하면 외관이 유리처럼 되고, 165°C로 가열되면 XeF 방출과 함께 분해되기 시작합니다. 4 .

크세논과 과산화 불소를 반응시켜 얻을 수도 있습니다.

또한 고온 및 고압에서 크세논과 불화산소가 상호작용하는 동안:

XeF2는 무색 결정으로 물에 용해됩니다. 용액에서는 매우 강한 산화 특성을 나타내지만 불소의 능력을 초과하지 않습니다. 가장 강력한 연결.

1. 알칼리와 상호 작용할 때 크세논이 복원됩니다.

2. 수소와 상호 작용하여 이 불화물에서 크세논을 복원할 수 있습니다.

3. 이불화 크세논이 승화되면 사불화 크세논과 크세논 자체가 얻어진다.

크세논(IV) 불화물 XeF4difluoride와 같은 방식으로 얻었지만 400 ° C의 온도에서 :

XEF 4 - 백색 결정으로 강한 산화제입니다. 이 물질의 특성에 대해 다음과 같이 말할 수 있습니다.

1. 강력한 불소화제입니다. 즉, 다른 물질과 상호 작용할 때 불소 분자를 전달할 수 있습니다.

2. 물과 상호 작용할 때 사불화 크세논은 산화 크세논(III)을 형성합니다.

3. 수소와 상호작용할 때 크세논으로 회수:

크세논(VI) 불화물 XeF 6 더 높은 온도와 높은 압력에서 형성:

XEF 6 그들은 옅은 녹색을 띠는 결정이며 강한 산화 특성을 가지고 있습니다.

1. 크세논(IV) 플루오라이드와 마찬가지로 플루오르화제입니다.

2. 가수분해로 크세논산이 형성됨

크세논의 산소 화합물 및 그 특성
크세논(III) 산화물 XeO 3 - 백색의 비휘발성 폭발성 물질로 물에 잘 녹는다. 그것은 크세논(IV) 플루오라이드의 가수분해에 의해 얻어진다:

1. 알칼리성 용액에 대한 오존의 작용으로 크세논 산의 염을 형성하며 크세논은 산화 상태가 +8입니다.

2. 크세논염이 진한 황산과 상호작용하면크세논(IV) 산화물:

제오 4 - -36 ° C 미만의 온도에서 노란색 결정, 이상의 온도 - 0 ° C의 온도에서 분해되는 무색 폭발성 가스:

그 결과, 크세논 불화물은 물에 용해되는 백색 또는 무색의 결정으로 강한 산화성과 화학적 활성을 가지며 산화물은 열에너지를 쉽게 방출하여 결과적으로 폭발성이 있음이 밝혀졌습니다.

적용 및 잠재력

특성 때문에 크세논 화합물을 사용할 수 있습니다.

로켓 연료 생산을 위해
의약품 및 의료 장비 생산용
폭발물 생산을 위해
유기 및 무기 화학에서 강한 산화제로
반응성 불소를 운반하는 방법으로

결론

크세논은 다른 화학 물질과 결합을 형성하기 가장 쉬운 희가스입니다. 인류는 그 화합물을 이용했으며 이미 우리 삶에 적용되고 있습니다.

나는 내 연구의 목표를 완전히 달성했다고 믿습니다. 가능한 한 정확하게 주제를 밝혔고, 연구의 내용이 주제와 완전히 일치하고, 무기 크세논 화합물의 생성 역사와 특성이 연구되었습니다.

서지

1. Kuzmenko N.E. “화학의 짧은 과정. 대학 지원을 위한 안내 ”/ /고등출판사, 2002, p. 267

2. Pushlenkov M.F. "비활성 기체 화합물"//Atomizdat, 1965

3. Fremantle M. "Chemistry in action" 2부 // 미르 출판사, 1998, pp. 290-291

4. 인터넷 리소스

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

시사:

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슬라이드 캡션:

희가스의 불소 및 산소 화합물. 크세논 화합물 완성자: Tsaregorodtsev Alexander, 학생 9학년, 중등 학교 No. 5 머리: Natalya Gennadievna Grigorieva, 화학 교사

소개 불활성 가스는 VIII-a 그룹에 속하는 비금속입니다. 그들은 19세기 말에 발견되어 주기율표에서 불필요한 것으로 간주되었지만 희가스가 그 자리를 대신했습니다. 채워진 마지막 에너지 준위로 인해 이러한 물질은 결합을 형성할 수 없다고 오랫동안 믿어왔고, 분자 화합물이 발견된 후 많은 과학자들은 충격을 받아 이것을 믿을 수 없었습니다. 당시 존재했습니다. 비활성 가스 화합물을 형성하려는 실패한 시도는 과학자들의 열정에 부정적인 영향을 주었지만 이것이 이 산업의 발전을 막지는 못했습니다. 나는 내 작품을 발표하는 청중의 관심을 끌기 위해 노력할 것입니다.

목표 및 목적 작업의 목적: 생성의 역사와 무기 크세논 화합물의 특성을 연구하는 것입니다. 목표: 1. 비활성 기체 화합물을 얻은 역사에 대해 알아보기 2. 이러한 화합물의 형성이 가능한 이유 이해 3. 불소 및 산소 화합물의 특성에 대해 알기 4. 동료들에게 내 작업 결과 전달

창조의 역사 이 화합물을 얻으려는 모든 시도는 실패했으며 과학자들은 공식과 대략적인 속성이 어떻게 생겼는지 추측할 수 있었습니다. 이 분야에서 가장 생산적인 화학자는 Neil Bartlett였습니다. 그의 주요 장점은 xenon hexafluoroplatinate Xe[PtF 6 ]의 제조입니다.

제논 불화물 제논(II) 불화물 제논(IV) 불화물 제논(VI) 불화물

크세논 산화물 크세논(VI) 산화물 크세논(VIII) 산화물 폭발!!!

크세논 화합물의 사용 로켓 연료 생산 의약품 및 의료 장비 제작 폭발물 생산 불소 운송 방법 유기 및 무기 화학에서 산화제

결론 희가스의 화합물은 유기 및 무기 화학에서 가장 흥미로운 주제 중 하나이며, 화합물의 특성이 발견되면서 20세기의 모든 과학자들의 견해가 뒤집혔습니다. 불가능하고 지금은 정상적인 것으로 인식되며 이미 설명되었습니다.

관심을 가져주셔서 감사합니다!

때는 1896년. 램지와 그의 추종자들의 실험실에서 실험의 첫 번째 단계가 막 완료되어 아르곤과 헬륨의 완전한 화학적 비활성을 발표했습니다. 이러한 배경에서 프랑스 물리학자 빌라르(Villar)의 보고에 따르면 물과 아르곤의 결정성 화합물이 Ar·6H2O 조성의 물과 압축된 눈을 닮았다는 보고가 나왔다. 게다가, 그것은 매우 간단하고 예상치 못한 조건에서 얻어졌습니다. Villard는 적당히 낮은 온도에서 얼음 위에 강하게 압축되었습니다.

일반적으로 비슷한 조건에서 얻은 유사한 염소 수화물 Cl2 6H2O는 이미 19세기 초에 보고되었습니다. 나중에 많은 가스의 수화물과 쉽게 휘발성 물질이 알려졌습니다. 그러나 화학자에게는 일반적인 것이 있었지만 여기서는 불활성 아르곤 화합물에 관한 것이었습니다! Villard의 메시지는 그럴듯해 보였고 단순히 무시되었습니다. 그것을 확인하는 사냥꾼조차 없었다.

그들은 29년 후 Villar의 발견을 기억했습니다. R. Farkran은 크립톤과 크세논 가스가 압력을 받는 얼음과 접촉할 때 얻은 크립톤과 크세논의 6수화물에 대해 보고했습니다. 10년 후, B.A. Nikitin은 불활성 가스를 제외한 모든 6수화물을 얻은 다음 불활성 가스 원자와 페놀, 톨루엔 또는 n-클로로페놀의 3개(라돈의 경우 2개) 분자로 구성된 화합물을 얻었습니다. 나중에 화합물β -하이드로퀴논, 크립톤 또는 크세논의 삼원 화합물, 17개의 물 분자 및 1개의 아세톤, 클로로포름 또는 사염화탄소. 이 화합물의 구조는 1940년대에야 확립되었습니다. 이때까지 많은 수의 소위 포함 화합물이 이미 확인되었습니다. 그들은 진정한 화학 화합물과 틈새 고용체 사이의 중간 위치를 차지합니다.

위의 화합물은 일종의 "격자"내포 화합물 인 포접 화합물이라는 것이 밝혀졌습니다. 그들의 이름은 라틴어 clatratus에서 유래했으며, 이는 둘러싸다, 둘러싸다를 의미합니다. 포접은 다음과 같이 형성됩니다. 불활성 기체의 중성 분자(다른 분자가 그 자리를 차지할 수 있음, 예를 들어 Cl2, H2S, SO2, CO2, CH4)는 마치 극성 분자(물, 페놀)가 집게로 가져간 것처럼 단단히 둘러싸여 있습니다. , 하이드로퀴논 등은 수소 결합으로 서로 연결되어 있습니다. 포접은 용매의 결정화 동안 분자가 외부 분자를 포함할 수 있는 공극이 있는 투각 구조를 형성하는 경우에 발생합니다. 안정적인 포접 화합물의 존재에 필요한 주요 조건은 부착된 "호스트" 분자 사이에 형성된 공동의 공간 치수와 공동으로 침투한 "게스트" 분자의 치수가 가장 완벽하게 일치하는 것입니다.

"게스트"가 작은 경우(예: 네온 분자), 공동에 고정하기 어렵고 반드시 저온 및 고압의 도움으로 "게스트"의 탈출을 방지하고 압축에 기여하는 경우가 많습니다. 공동의. 지나치게 부피가 큰 분자의 경우에도 어렵습니다. 이 경우 공동으로 "밀기"위해 증가된 압력도 필요합니다.

공식적으로, 포접체는 대부분이 엄격하게 일정한 조성을 가지고 있기 때문에 화합물에 기인할 수 있습니다. 그러나 이들은 분자 수축의 반 데르 발스 힘으로 인해 발생하는 분자 유형의 화합물입니다. clathrates에는 존재하지 않습니다. 형성하는 동안 원자가 전자의 쌍이없고 분자에서 전자 밀도의 해당 공간 재분배가 없기 때문입니다.

반 데르 발스 힘 자체는 매우 작지만, 포접 분자의 결합 에너지는 포함된 분자가 분자에 매우 근접하기 때문에 그렇게 작지 않은 것으로 판명될 수 있습니다(5-10 kcal/mol 정도). 분자가 서로 접근함에 따라 반 데르 발스 힘이 급격히 증가하기 때문에 B 일반적으로 clathrates는 저항이 낮은 화합물입니다. 가열 및 용해되면 구성 성분으로 빠르게 분해됩니다.

불활성 가스 포접체 연구에 대한 주요 공헌은 소비에트 화학자 B. A. 니키틴(B. A. Nikitin)에 의해 이루어졌습니다. 1936-1952년 동안. 그는 크기와 구조가 유사한 분자의 동형 공결정화에 대한 V. G. Khlopin의 원리에 따라 이러한 화합물을 합성하고 연구했습니다. Nikitin은 저온에서 황화수소, 할로겐화수소, 메탄뿐만 아니라 황 및 이산화탄소와 같은 휘발성 수소화물과 동형 결정을 형성한다는 것을 발견했습니다. Nikitin은 불활성 기체의 포접체가 더 안정적이고 형성하기 쉬울수록 분자량이 더 높다는 것을 발견했습니다. 이것은 반 데르 발스 힘의 일반적인 규칙성과 일치합니다. 라돈 하이드레이트(라돈의 급격한 방사성 붕괴를 무시한다면)는 네온 하이드레이트보다 훨씬 안정적이고 페놀레이트는 해당 하이드레이트보다 강합니다. 그렇기 때문에 중수소화 수화물은 일반 수화물보다 강합니다.

실험자가 처리할 수 있는 상당한 양의 라돈이 있다면 상압에서 얼음 위로 라돈을 통과시킬 때 Rn(H2O)6의 침전물이 순간적으로 형성되는 것을 관찰할 수 있을 것입니다. 0°에서 크세논 수화물을 얻기 위해서는 대기압보다 약간 높은 압력을 가하면 된다. 이것으로온도는 14.5, 150, 거의 300at으로 압축되어야 합니다. 수천 기압의 압력에서 헬륨 하이드레이트를 얻을 수 있음을 예상할 수 있습니다.

포접물은 불활성 가스를 저장하고 분리할 때 편리한 형태로 사용할 수 있습니다. 이산화황 수화물을 불활성 가스의 혼합물로부터 대기 중에서 재결정화한 후 Nikitin은 침전물에서 분해되지 않은 모든 물질을 발견했습니다. 침전물은 SO2 6H2O와 Rn 6H2O의 동형 혼합물이었습니다. 동일하고 기체 상태로 보존되었습니다. 유사한 방식으로 아르곤은 거의 완전히 침전되어 나머지 네온 및 헬륨 가스로부터 분리될 수 있습니다.

불활성 기체 포접물의 도움으로 몇 가지 연구 문제를 해결할 수 있습니다. 여기에는 예를 들어 연구된 화합물의 연결 특성 식별이 포함됩니다. 무거운 불활성 가스와 혼합 결정을 형성하는 경우 분자 유형(포함 화합물)에 기인해야 합니다. 반대는 다른 유형의 연결이 있음을 나타냅니다.

주기율표의 여덟 번째 그룹의 주요 하위 그룹은 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논 및 라돈과 같은 희가스입니다. 이러한 원소는 매우 낮은 화학적 활성을 특징으로 하므로 이를 희가스 또는 불활성 기체라고 부를 수 있습니다. 그들은 다른 원소 또는 물질과 화합물을 형성하는 데 어려움을 겪습니다. 헬륨, 네온 및 아르곤의 화합물은 얻어지지 않았습니다. 희가스의 원자는 분자로 결합되지 않습니다. 즉, 분자는 단원자입니다.

비활성 기체는 요소 시스템의 각 기간을 완료합니다. 헬륨 외에도 이들 모두는 원자의 외부 전자층에 8개의 전자를 갖고 있어 매우 안정적인 시스템을 형성합니다. 두 개의 전자로 구성된 헬륨의 전자 껍질도 안정적입니다. 따라서 희가스 원자는 높은 이온화 에너지와 일반적으로 음의 전자 친화도 에너지를 특징으로 합니다.

테이블에서. 38은 불활성 기체의 일부 특성과 공기 중 함량을 보여줍니다. 희가스의 액화 및 응고 온도는 낮을수록 원자 질량 또는 일련 번호가 낮음을 알 수 있습니다. 헬륨의 경우 가장 낮은 액화 온도, 라돈의 경우 가장 높은 온도입니다.

표 38. 희가스의 일부 특성 및 공기 중 함량

19세기 말까지 공기는 산소와 질소로만 구성되어 있다고 믿었습니다. 그러나 1894년 영국의 물리학자 J. Rayleigh는 공기에서 얻은 질소의 밀도(1.2572)가 그 화합물에서 얻은 질소의 밀도(1.2505)보다 다소 크다는 것을 발견했습니다. 화학 교수인 W. Ramsay는 밀도의 차이가 대기 질소에 더 무거운 기체가 존재하기 때문에 발생한다고 제안했습니다. 질소를 뜨거운 마그네슘과 결합하거나(Ramsay) 전기 방전에 의해 산소와 결합하도록 함으로써(Rayleigh) 두 과학자는 대기 질소에서 화학적으로 불활성인 소량의 가스를 분리했습니다. 그리하여 그때까지 알려지지 않은 아르곤이라는 원소가 발견되었습니다. 아르곤 다음으로 무시할 수 있는 양으로 공기에 포함된 헬륨, 네온, 크립톤 및 크세논이 분리되었습니다. 하위 그룹의 마지막 요소인 라돈은 방사성 변환 연구에서 발견되었습니다.

비활성 기체의 존재는 1883년, 즉 아르곤이 발견되기 11년 전인 러시아 과학자 II A. Morozov(1854-1946)에 의해 예측되었다는 점에 유의해야 합니다. 그는 1882년 혁명 운동에 참여했다는 이유로 투옥되었습니다. 차르 정부에 의해 Shlisselburg 요새에. N. A. Morozov는 주기율표에서 희가스의 위치를 정확하게 결정하고 원자의 복잡한 구조에 대한 아이디어, 원소 합성 가능성 및 원자 내 에너지 사용에 대한 아이디어를 제시했습니다. N. A. Morozov는 1905년에 감옥에서 풀려났고, 그의 놀라운 예측은 독방에 감금된 그의 책 물질 구조의 주기 체계가 출판된 1907년에야 알려졌습니다.

1926년 N. A. Morozov는 소련 과학 아카데미의 명예 회원으로 선출되었습니다.

오랫동안 희가스의 원자는 일반적으로 다른 원소의 원자와 화학 결합을 형성할 수 없다고 믿어졌습니다. 비교적 불안정한 비활성 기체 분자 화합물만 알려져 있습니다. 예를 들어 과냉각수를 결정화할 때 압축된 비활성 기체의 작용으로 형성된 수화물이 있습니다. 이러한 수화물은 포접 유형에 속합니다(§ 72 참조). 원자가 결합은 그러한 화합물의 형성에서 발생하지 않습니다.

얼음의 결정 구조에 다수의 공동이 있기 때문에 물과 함께 격자가 형성되는 것이 유리합니다(§ 70 참조).

그러나 지난 수십 년 동안 크립톤, 크세논 및 라돈이 다른 원소, 특히 불소와 결합할 수 있다는 것이 확인되었습니다. 따라서 불활성 가스와 불소의 직접적인 상호 작용(가열 또는 방전 시)에 의해 불화물이 생성됩니다. 그들 모두는 정상적인 조건에서 안정적인 결정입니다. 크세논 유도체는 산화 정도 - 육불화물, 삼산화물, 수산화물도 얻었습니다. 마지막 두 화합물은 산성 특성을 나타냅니다. 따라서 알칼리와 반응하여 크세논산 염을 형성합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

비활성 기체는 n의 전자 구성을 갖습니다. 에스 2n 피 6(헬륨 1용 에스 2) VIIIA 하위 그룹을 구성합니다. 원자 번호가 증가함에 따라 원자 반경과 극성도가 증가합니다. 이것은 분자간 상호 작용의 증가, 융점 및 끓는점의 증가, 물 및 기타 용매에서 가스의 용해도 증가로 이어집니다. 희가스의 경우 분자 이온, 내포 화합물 및 원자가 화합물과 같은 화합물 그룹이 알려져 있습니다.

희가스 분자 E 2는 존재할 수 없습니다 - (s) 2 (s *) 2. 그러나 하나의 전자가 제거되면 상부 이완 궤도의 채우기는 절반에 불과합니다. - (s) 2 (s *) 1은 존재의 에너지 기초입니다 분자 이온희가스 E 2 + .

내포 화합물 또는 포접, 고체 상태에서만 알려져 있습니다. He – Rn 시리즈에서 clathrates의 안정성이 증가합니다. 예를 들어, E.6H2O 유형의 수화물은 고압 및 저온에서 형성됩니다. 0 0 С 수화물 Xe, Kr, Ar 및 Ne는 각각 ~1.1의 압력에서 안정합니다. 10 5 , 1.5 . 106, 1.5. 107, 3. 10 7 파. 포접 화합물은 희가스의 분리 및 저장에 사용됩니다. Kr 및 Xe는 액체 공기를 증류하여 얻습니다.

원자가 결합이 있는 화합물 E(II), E(IV), E(VI), E(VIII)는 계획에 따라 얻은 Kr 및 Xe 플루오라이드의 예에 대해 잘 연구되었습니다.

희가스 화합물의 화학적 결합은 MHS의 관점에서 설명할 수 없습니다. 이 방법에 따르면 결합이 디- 궤도. 그러나 상태 5에서 X 원자의 여기 에스 2 5피 6 in 5s 2 5p 5 6s 1 또는 5 에스 2 5피 5 5디 1은 795 또는 963kJ가 필요합니다. mol -1 및 여기 5 에스 2 5피 4 5디 2와 5 에스 2 5피 4 5디 1 6에스 1 - 1758 및 1926 kJ mol -1 , 결합 형성 에너지에 의해 보상되지 않습니다.

MMO의 틀 내에서 XeF 2 의 구조는 Xe에서 하나와 불소 원자에서 두 개 등 세 개의 오비탈 구조로 설명됩니다.

Xenon tetrafluoride는 강력한 산화제입니다.

백금 + XeF 4 + 2HF = H 2 + Xe,

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

가열되고 가수분해되면 크세논 플루오라이드가 불균형하게 됩니다.

2XeF 2 = XeF 4 + Xe

3XeF 4 = 2XeF 6 + Xe

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

6가 Xe의 경우 XeF 6 플루오라이드, XeO 3 산화물, XeOF 4 및 XeO 2 F 2 oxofluorides, Xe(OH) 6 수산화물, XeO 4 2– 및 XeO 6 6– 유형의 복합 이온이 알려져 있습니다.

XeO 3는 물에 잘 녹고 강산을 형성합니다.

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

Hexafluoride는 매우 활동적이며 석영과 반응합니다.

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

Xe(VI) 유도체는 다음과 같은 강력한 산화제입니다.

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

Xe(VIII)의 경우, 추가로 XeF 8 , XeO 4 , XeOF 6 , XeO 6 4-가 알려져 있습니다.

정상적인 조건에서 XeO 4는 천천히 분해됩니다.

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

크세논의 산화 상태가 증가함에 따라 이원 및 염 유사 화합물의 안정성은 감소하는 반면 음이온성 착물의 안정성은 증가합니다.

크립톤의 경우 KrF 2 , KrF 4 , 불안정한 크립톤산 KrO 3 만 · H 2 O 및 그 염 BaKrO 4 .

헬륨은 저온 공정에서 실험실 장치, 용접 및 가스 충전 전기 램프, 가스 방전관의 네온에서 불활성 분위기를 생성하는 데 사용됩니다.

희가스 화합물은 강한 산화제로 사용됩니다. 불소와 크세논은 크세논 불화물의 형태로 저장됩니다.

자가 진단을 위한 질문

I. 1) 주기율표에서 수소의 위치.

2) 수소화합물의 분류.

Ⅱ. 하나) 에스 - 요소: 산화 상태, 이온화 반경 및 에너지의 변화, 화합물의 산-염기 및 환원 특성.

2) 연결 에스- 요소:

a) 수소화물 에스-요소(연결의 특성, 속성);

b) 산소와 화합물; 수산화물.

III. 1) 원자가 가능성을 결정하는 것 아르 자형-집단?

2) Z가 증가함에 따라 하위 그룹에서 더 높고 더 낮은 산화 상태의 안정성이 어떻게 변합니까?

IV. T pl의 변화를 분석합니다. 산화물, 다음 질문에 답하십시오.

1) 왜 CO 2 에서 SiO 2 로 갈 때 녹는점이 급격히 상승하는가?

2) PbO 2 가 IVA 하위 그룹의 다른 산화물보다 열적으로 덜 안정적인 이유는 무엇입니까?

V. 수소 및 할로겐 분자의 결합 에너지는 다음 값을 특징으로 합니다.

1) H2에서 훨씬 더 높은 결합 에너지를 설명하는 것은 무엇입니까?

2) 왜 Г 2 의 결합 에너지가 Z에 따라 먼저 증가했다가 감소하는가?

VI. 무산소(H n E) 및 산소 함유 E(OH) n, H n EO m 화합물의 산-염기 특성이 어떻게 그리고 왜 변하는가 아르 자형- 기간 및 그룹의 요소?

VII. 수소화합물 아르 자형- 요소:

1) 통신, 속성의 주기성, 안정성.

2) H-결합을 형성하는 경향.

3) B 2 H 6 (MMO)에서 화학 결합의 특징.

Ⅷ. 산화물 아르 자형- 요소. 통신 및 속성.

IX. 사이 아르 자형- 요소 - 반도체.

1) 밴드 갭을 결정하는 요소.

2) 기본 반도체 및 반도체 특성을 갖는 화합물. 주기율표에서 그들의 위치.

X. 다이아몬드 유사 화합물. 주기율표에서 그들을 형성하는 원소의 위치. 통신 및 속성.

XI. 1) 희가스 화합물 및 그 생산 방법.

2) XeF 2에 대한 MO 계획을 제공하십시오.

3) 불균형 XeF 2 , XeF 4 의 반응에 대한 방정식을 작성하십시오.

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