Ймовірно, навіть ті люди, які не так часто стикаються з питаннями хімії, неодноразово чули про те, що деякі гази називаються шляхетними. Проте чомусь гази назвали благородними, замислюються небагато людей. І сьогодні в рамках цієї статті ми спробуємо докладно розібратися з цим питанням.

Що таке «шляхетні» гази

До групи благородних газів належить одразу цілий перелік різних хімічних елементів, які можна впорядкувати чи об'єднати за своїми властивостями. Звичайно, гази не мають повністю ідентичний склад, і поєднує їх те, що за найпростіших умов, які в хімії називають нормальними умовами, ці гази не мають кольору, смаку та запаху. Крім того, об'єднує їх також те, що вони мають надзвичайно низьку хімічну реактивність.

Список «шляхетних» газів

До списку відомих людству шляхетних газів можна віднести лише 6 найменувань. Серед них є такі хімічні елементи:

• Радон;
• Гелій;
• Ксенон;
• Аргон;
• Криптон;
• Неон.

Чому гази назвали «шляхетними»

Що ж стосується безпосередньо походження назви, яку вчені присвоїли описаним вище хімічним елементам, воно було дано їм через поведінку атомів елементів з іншими елементами.

Як відомо, хімічні елементи можуть впливати один на одного та обмінюватися між собою атомами. Ця умова стосується й багатьох газів. Однак, якщо говорити про елементи зі списку, представленого вище, то вони не вступають у реакцію з будь-якими іншими елементами, присутніми у відомій нам таблиці Менделєєва. Це й призвело до того, що вчені дуже швидко умовно віднесли гази до однієї групи, назвавши її на честь їхньої «поведінки» шляхетною.

Інші назви «шляхетних» газів

Важливо, що благородні гази також мають інші назви, якими їх називають вчені і які також можна називати офіційними

«Благородні» гази ще називають «Інертні» чи «Рідкісні» гази

Що ж до другого варіанта, його походження цілком очевидно, адже з усієї таблиці елементів Менделєєва можна назвати лише 6 атомів, які стосуються списку шляхетних газів. Якщо ж говорити про походження назви «Інертні», то тут можна скористатися синонімами цього слова, серед яких є такі поняття, як «бездіяльний» або «безініціативний».

Таким чином, всі три найменування, які використовуються для таких газів, є актуальними та раціонально підібраними.

Запитання:

1 . Чому шляхетні гази раніше відносили до нульової групи Періодичної системи? Чому зараз їх відносять до VIII групи? Які метали називають благородними? Чому?
2 . Підготуйте повідомлення на тему «Інертні чи благородні?».
3 . Який хімічний зв'язок називають іонним? Який механізм її утворення? Чи можна говорити про «чисту» іонну зв'язку? Чому?
4 . Що таке катіони? На які групи ділять катіони?
5 . Що таке аніони? На які групи ділять аніони?
6 . Чому прийнято ділити іони на гідратовані та негідратовані? Чи позначається наявність гідратної оболонки на властивостях іонів? Яку роль відіграли російські хіміки Каблуков та Кістяковський у розвитку уявлень про електролітичну дисоціацію, з якими ви знайомилися в курсі основної школи?
7 . Що таке кристалічні грати? Що таке іонні кристалічні грати?
8 . Якими фізичними властивостями характеризуються речовини з іонними кристалічними ґратами?
9 . Серед речовин, формули яких: КСl, AICl3, BaO, Fe2O3, Fe2(SO4)3, H2SO4, C2H5ONa, C6H5ONa, SiO2, NHa, визначте сполуки з іонними кристалічними ґратами.

Відповіді:

- (інертний газ), група газів без кольору та запаху, що становлять групу 0 у періодичній таблиці Менделєєва. До них відносять (у порядку зростання атомного номера) ГЕЛІЙ, НЕОН, АРГОН, КРИПТОН, КСЕНОН та РАДОН. Низька хімічна активність. Науково-технічний енциклопедичний словник

БЛАГОРОДНІ ГАЗИ- БЛАГОДНІ ГАЗИ, хім. елементи: гелій, неон, аргон, криптон, ксенон та еманація. Здобули свою назву за нездатність вступати в реакції з іншими елементами. 1894 р. англ. вчені Релей і Рам зай встановили, що N, отриманий з повітря, … Велика медична енциклопедія

- (Інертні гази), хімічні елементи VIII групи періодичної системи: гелій He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. Хімічно інертні; всі елементи, крім He, утворюють сполуки включення, наприклад Ar?5,75H2O, Xe оксиди, … Сучасна енциклопедія

Шляхетні гази- (Інертні гази), хімічні елементи VIII групи періодичної системи: гелій He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. Хімічно інертні; всі елементи, крім He, утворюють сполуки включення, наприклад Ar'5,75H2O, Xe оксиди, … Ілюстрований енциклопедичний словник

- (Інертні гази) хімічні елементи: гелій Не, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Хе, радон Rn; відносяться до VIII групи періодичної системи. Одноатомні гази без кольору та запаху. У невеликих кількостях присутні у повітрі, містяться у… Великий Енциклопедичний словник

Шляхетні гази- (Інертні гази) елементи VIII групи періодичної системи Д. І. Менделєєва: гелій He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. У невеликих кількостях присутні в атмосфері, містяться в деяких мінералах, природних газах, в … Російська енциклопедія з охорони праці

БЛАГОРОДНІ ГАЗИ- Прості речовини, утворені атомами елементів головної підгрупи VIII групи: гелій, неон, аргон, криптон, ксенон і радон. У природі вони утворюються за різних ядерних процесах. У більшості випадків їх отримують фракційною. Велика політехнічна енциклопедія

- (Інертні гази), хімічні елементи: гелій Не, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Хе, радон Rn; відносяться до VIII групи періодичної системи. Одноатомні гази без кольору та запаху. У невеликих кількостях присутні у повітрі, містяться у… Енциклопедичний словник

- (Інертні гази, рідкісні гази), хім. елементи VІІІ гр. періодич. системи: гелій (Не), неон (Ne), аргон (Аr), криптон (Кr), ксенон (Хе), радон (Rn). У природі утворюються в результаті разл. ядерних процесів. Повітря містить 5,24 * 10 4% за обсягом Не, ... Хімічна енциклопедія

- (Інертні гази), хім. елементи: гелій Не, неон Nе, аргон Ar, криптон Кг, ксенон Хе, радон Rn; відносяться до VIII групи періодич. системи. Одноатомні гази без кольору та запаху. У невеликих кількостях присутні в повітрі, містяться в деяких… Природознавство. Енциклопедичний словник

Книги

• , Д. Н. Путінцев, Н. М. Путінцев. У книзі розглянуто структурні, термодинамічні та діелектричні властивості шляхетних газів, їх взаємозв'язок один з одним та з міжмолекулярною взаємодією. Частина тексту посібника…
• Будова та властивості простих речовин. Шляхетні гази. Навчальний посібник. Гриф МО РФ, Путінцев Д.Н.. У книзі розглянуті структурні, термодинамічні та діелектричні властивості шляхетних газів, їх взаємозв'язок один з одним та з міжмолекулярною взаємодією. Частина тексту посібника…

Інертні гази (благородні гази) - елементи, що утворюють 18 групу ПС (в короткоперіодному варіанті - головну підгрупу 8 групи): гелій He (атомний номер 2), неон Ne (Z = 10), аргон Ar (Z = 18) криптон Kr ( Z = 36), ксенон Xe (Z = 54) та радон Rn (Z = 86). Інертні гази постійно присутні в повітрі (в 1 м 3 повітря міститься їх близько 9,4 літрів, головним чином Ar). Склад повітря вчені аналізували вже з другої половини 18 століття. Проте виявити інертні гази тривалий час не вдавалося. Через свою хімічну пасивність вони ніяк не проявляли себе у звичайних реакціях і вислизали з поля зору дослідників. Тільки після відкриття спектрального аналізу були відкриті спочатку гелій та аргон, а потім інші інертні гази. На початку 20 століття людство з подивом дізналося, що повітря, таке звичне і, здавалося, вивчене, містить 6 невідомих раніше елементів.

Інертні гази знаходяться у розчиненому вигляді у воді, містяться в деяких гірських породах. Гелій іноді входить до складу підземних газів. Такі гази є єдиним промисловим джерелом. Неон, аргон, криптон і ксенон видобувають із повітря в процесі його поділу на азот та кисень.

Джерелом Rn служать препарати урану, радію та інших радіоактивних елементів. Хоча й усі інертні гази, крім радону, стабільні, їхнє походження багато в чому пов'язане з радіоактивністю. Так, ядра гелію, інакше звані ?-частинками, постійно утворюються в результаті радіоактивного розпаду урану або торію. Аргон-40, що переважає у природній суміші ізотопів аргону, виникає при радіоактивному розпаді ізотопу калію-40. Нарешті, походження переважної частини земних запасів Xe обумовлено, мабуть, мимовільним розподілом ядер урану.

Усі інертні гази немає ні кольору, ні запаху. Зовнішні електронні оболонки їх атомів містять максимально можливе для відповідних зовнішніх оболонок число електронів: 2 у гелію та по 8 у інших. Такі оболонки мають високу стійкість. З цим пов'язана, по-перше, хімічна пасивність інертних газів стосовно інших елементів. А по-друге, нездатність їх атомів вступати у зв'язок один з одним, унаслідок чого молекули їх одноатомні. Інертні гази, особливо легкі, важко перевести у рідкий стан. Спробуємо розібратися. Чому це так. Молекули інших газів або є постійні диполі, як, наприклад, HCl, або легко стають диполями (Cl 2). У постійних диполів «центри тяжкості» позитивного та негативного зарядів постійно не збігаються між собою. Утворення диполя в молекулах типу Cl 2 пов'язане зі зміщенням у них «центрів тяжкості» зарядів один щодо одного під впливом зовнішніх сил, зокрема під дією електричних полів сусідніх молекул. Таким чином, і в молекулах HCl, і в молекулах Cl 2 між різним полюсами диполів існують сили електростатичного тяжіння. За певних знижених температур цих сил виявляється достатньо, щоб утримати молекули одна біля одної. У атомів інертних газів розташування електронів навколо ядер строго сферичне. Тому сусідні атоми що неспроможні викликати усунення «центрів тяжкості» електричних зарядів у тому атомах і призвести до утворення «наведеного» диполя, як і молекулах хлору. Таким чином ні постійних, ні наведених диполів в атомах інертних газів немає. А якщо так, то й сили тяжіння між ними за нормальних умов практично відсутні. Однак через постійні коливання атомів, «центри» зарядів можуть на мить зміститися в різні боки атома. Сила електростатичного тяжіння, що виникають при утворенні цього миттєвого диполя, дуже малі, проте при дуже низьких температурах їх вистачає для того, щоб сконденсувати ці гази.

Довгий час спроби отримати звичайні хімічні сполуки інертних газів закінчувалися невдачами. Покласти край уявленням про абсолютну хімічну недіяльність інертних газів вдалося канадському вченому Н. Бартлетту, який у 1962 році повідомив про синтез сполуки ксенону з гексафторидом платини PtF 6 . Отримане з'єднання ксенону мало склад Xe. У наступні роки було синтезовано велику кількість та інших сполук радону, ксенону та криптону.

Давайте розглянемо детальніше хімічні властивості інертних газів.

Ксенон

Через свою малу поширеність ксенон набагато дорожчий за легші шляхетні гази. Для отримання 1 м3 ксенону необхідно переробити 10 млн м3 повітря. Таким чином, ксенон є рідкісним газом земної атмосфери.

При взаємодії ксенону з льодом під тиском отримано його гексагідрат Xe∙6H 2 O. Під тиском при кристалізації фенолу виділено інше клатратне з'єднання з фенолом Xe∙6C 6 H 5 OH. Отримано та охарактеризовано триокисд ксенону XeO 3 у вигляді безбарвних кристалів і тетраокстд XeO 4 у вигляді газу як надзвичайно вибухові речовини. При 0°C відбувається диспропорціювання:

2XeO 3 = XeO 4 + Xe + O 2

При взаємодії з водою тетраоксиду ксенону, де ксенон у ступені окислення +8, утворюється сильна перксенонова кислота H 4 XeO 6 яку не змогли виділити в індивідуальному стані, але отримали солі - перксенати лужних металів. Тільки солі калію, рубідія та цезію виявилися розчинними у воді.

Газоподібний ксенон входить у реакцію з гексафторидом платини PtF 6 з утворенням гексафторплатинату ксенону Xe. При нагріванні у вакуумі він зганяється без розкладання, а у воді гідролізується з виділенням ксенону:

2Xe + 6H 2 O = 2Xe + O 2 + 2PtO 2 + 12HF

Надалі з'ясувалося, що ксенон утворює з гексафторидом платини 2 сполуки: Xe та Xe 2 . При нагріванні ксенону з фтором утворюється XeF 4 який фторує фтор і платину:

XeF 4 + 2Hg = Xe + 2HgF 2
XeF 4 + 2Pt = Xe + 2PtF 4

В результаті гідролізу XeF 4 утворюється нестійкий XeO 3 розкладається на повітрі з вибухом.

Отримані XeF 2 і XeF б, останній з яких розпадається з вибухом. Він надзвичайно активний, легко реагує із фторидами лужних металів:

XeF 6 + RbF = Rb

Отримана рубідія сіль розкладається при 50°C до XeF 6 і RbXeF 8
З озоном у лужному середовищі XeO 3 утворює натрієву сіль Na 4 XeO 6 (перксенонат натрію). Перксенонат-аніон – це найсильніший із відомих окислювачів. Також сильним окислювачем є Xe(ClO-4) 2 . Це найсильніший окислювач із усіх відомих перхлоратів.

Радон

Радон утворює клатрати, які хоч і мають постійний склад, але хімічних зв'язків за участю радону в них немає. Відомі гідрати Rn∙6H 2 O, аддукти зі спиртами, наприклад Rn∙2C 2 H 5 OH та ін. З фтором радон при високих температурах утворює сполуки складу RnF n де n = 4, 6, 2.

Криптон

Криптон утворює клатратні сполуки з водою, сірчаною кислотою, галоген воднями, з фенолом, тоулолом та іншими органічними речовинами. При взаємодії криптону з фтором можна отримати його ди- та тетрафториди, стійкі лише за знижених температур. Дифторид виявляє властивості окислювача:

KrF 2 + 2HCl = Kr + Cl 2 + 2HF

2KrF 2 + 2H 2 O = 2Kr + O 2 + 4HF

Отримати з'єднання легших інертних газів не вдалося. Теоретичні розрахунки показали, що з'єднання аргону, можливо, і будуть синтезовані, а ось у гелію та неону їх отримати не можна.

Вступ

До благородних, або інертних газів відносяться: гелій Не, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Хе, радон Rn. Вони належать до VIII групи, головної підгрупи періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва. Одноатомні гази без кольору та запаху. Зовнішня електронна оболонка молекул заповнена (s 2 p 6), завдяки чому за нормальних умов благородні гази моноатомні та хімічно інертні. Входять до складу земної атмосфери: найпоширеніший аргон (0,934% за обсягом), найменш поширений ксенон (0,86*10 -5 %). У невеликих кількостях містяться у деяких мінералах, природних газах, у розчиненому вигляді – у воді. Крім цього, виявлені також в атмосферах планет-гігантів та на Сонці (гелій).

Хімія благородних газів не є різноманітною через їх інертність, але з іншого боку є дуже цікавою до дослідження через їх особливу будову та властивості. Вивчення даних елементів та його сполук є дуже актуальним, оскільки перебуває у стадії розвитку. Саме з цих причин я присвятив їм свою роботу.

отримання властивість благородний газ

Історія відкриття благородних газів

Відкриття благородних газів та вивчення їх властивостей є дуже цікавою історією, хоча й викликала деякі потрясіння у вчених-хіміків. Цей період в історії хімії навіть називали напівжартівливо «кошмаром благородних газів».

Перший шляхетний газ, аргон, було відкрито 1894 року. У цей час виникла гаряча наукова суперечка між двома британськими вченими - лордом Релеєм та Вільямом Рамзаєм. Релею спало на думку, що азот, отриманий з повітря після видалення кисню, мав щільність дещо більшу, ніж азот, отриманий хімічним шляхом. Рамзай дотримувався тієї точки зору, що таку аномалію щільно можна пояснити присутністю в повітрі невідомого важкого газу. Його колега, навпаки, не хотів погодитись із цим. Релей вважав, що це швидше якась важка озоноподібна модифікація азоту.

Внести ясність міг лише експеримент. Рамзай видалив з повітря кисень звичайним способом - використавши його для спалювання, і зв'язав азот, як він це робив у своїх лекційних дослідах, пропускаючи його над розпеченим магнієм. Застосувавши газ для подальших спектральних досліджень, здивований вчений побачив небачений раніше спектр з червоними і зеленими лініями.

Все літо 1894 лорд Релей і Рамзай вели жваве листування і 18 серпня повідомили про відкриття нової складової частини атмосфери - аргону. Рамзай продовжив свої досліди і з'ясував, що аргон ще інертніший, ніж азот, і, очевидно, взагалі не реагує з якоюсь іншою хімічною речовиною. Саме за цю властивість він отримав свою назву: «Аргон» - від грецького «інертний».

Рамзай визначив атомну масу аргону: 40. Отже, його треба було б помістити між калієм та кальцієм. Однак там не було вільного місця! Щоб вирішити це протиріччя, висловлювалися різні гіпотези. Зокрема, Д.І. Менделєєв припустив, що аргон - алотропічна модифікація азоту N 3 молекула якої має високу стійкість.

Гелій вперше був ідентифікований як хімічний елемент у 1868 р. П.Жансеном при вивченні сонячного затемнення в Індії. При спектральному аналізі сонячної хромосфери було виявлено яскраво-жовту лінію спочатку віднесена до спектру натрію, однак у 1971 Дж.Лок'єр і П.Жансен довели, що ця лінія не відноситься до жодного з відомих на Землі елементів. Лок'єр та Е. Франкленд назвали новий елемент гелієм від грецьк. "генліос" що означає сонце. У цей час не знали, що гелій – інертний газ і припускали, що це метал. І лише чверть століття гелій було виявлено Землі.

В 1890 Рамзай звернув увагу на те, що при розкладанні мінералу клевеїта кислотами виділяються значні кількості газу, який він вважав азотом.

Тепер Рамзай хотів перевірити - можливо, у цьому азоті, пов'язаному в мінералі, можна було б виявити аргон! Він розклав дві унції рідкісної породи сірчаною кислотою. У березні 1895 він вивчив спектр зібраного газу і був надзвичайно вражений, коли виявив жовту блискучу лінію, що відрізняється від відомої жовтої спектральної лінії натрію.

Це був новий газ, не відомий до того часу газоподібний елемент. Вільям Крукс, який в Англії вважався найпершим авторитетом у галузі спектрального аналізу, повідомив свого колегу, що горезвісна жовта лінія - та сама, що була помічена Лок'єром і Жансеном у 1868 році в спектрі Сонця: отже, гелій є і на Землі. Через рік Г. Кейзер виявив домішки Гелія в атмосфері, а в 1906 році Гелій був виявлений у складі природного газу нафтових свердловин Канзасу. У тому ж році Е.Резерфорд і Т.Ройдс встановили, що альфа-частинки радіоактивними елементами, що випускаються, являють собою ядра гелію.

Рамзай знайшов спосіб, як розмістити обидва знову відкриті гази в періодичній системі, хоча формально місця для них не було. До відомих восьми груп елементів він додав нульову групу, спеціально для нульвалентних, нереакційноздатних шляхетних газів, як тепер почали називати нові газоподібні елементи.

Коли Рамзай розмістив шляхетні гази в нульовій групі з їхньої атомної маси - гелій 4, аргон 40, то виявив, що між ними є ще одне елемент. Рамзай повідомив про це восени 1897 року у Торонто на засіданні Британського товариства. Після багатьох невдалих дослідів Рамзаю спало на думку шукати їх у повітрі. Тим часом німець Лінде та англієць Хемпсон практично одночасно опублікували новий спосіб зрідження повітря. Цим методом і скористався Рамзай і, дійсно, з його допомогою зміг виявити в певних фракціях зрідженого повітря гази, що бракують: криптон («затаївся»), ксенон («чужий») і неон («новий»).

Після цих відкриттів стало зрозуміло, що у природі існує група нових хімічних елементів й у неї треба знайти у системі хімічних елементів. Оскільки ці нові елементи були виключно інертними та не виявляли хімічних властивостей, то за пропозицією бельгійського хіміка Еррери, а також Рамзая та за погодженням з Д.І. Менделєєвим у 1900 році в Періодичну систему було введено нульову групу хімічних елементів, до якої увійшли названі елементи, а також радон («промінь») – продукт радіоактивного розпаду радію (відкритий у 1901 році). Нульова група, природно, розташовувалась перед першою групою; номер групи в Періодичній системі пов'язаний з максимальною валентністю хімічних елементів, яку вони виявляють у кисневих сполуках, або з максимальним ступенем окислення. Величезні зусилля хіміків різних країн, створені задля виявлення реакційної спроможності нових елементів, були марними. Вони не вступали у взаємодію з жодними, навіть найактивнішими речовинами, і тому було зроблено висновок, що валентність і рівень окислення шляхетних газів дорівнюють нулю. У зв'язку із цим їх назвали «інертними газами». Згодом цю назву замінили терміном «шляхетні гази».

Відкриття шляхетних газів мало велике значення для наукового співтовариства. Зокрема, воно допомогло у проведенні спектральних досліджень. Помаранчева лінія спектру стабільного ізотопу криптону-86 прийнята як міжнародний зразок довжини хвилі світла. Однак найбільше значення відкриття цих елементів мало для розвитку поняття валентності та вчення про міжмолекулярні сили. У цьому напрямі працювали вчені Коссель і Льюїс, які висунули гіпотезу про те, що електронна оболонка з 8 електронів є найбільш стійкою і різні атоми прагнуть придбати її шляхом приєднання або відщеплення електронів.

До 1962 року вважалося, що інертні гази не вступають у жодні реакції. У 1962 році канадський учений Н. Бартлетт зміг отримати з'єднання ксенону та гексафториду платини XePtF 6 . Бартлет вперше отримав з'єднання, в яке була залучена восьмиелектронна оболонка ксенону. Таким чином було зруйновано міф про абсолютну інертність шляхетно-газової оболонки. Після цього назва «інертні гази» вже не відповідала дійсності, тож за аналогією з малоактивними благородними металами цю групу хімічних елементів назвали благородними газами. Оскільки були отримані хімічні сполуки, в яких максимальна валентність шляхетних газів дорівнює 8, замість нульової групи їх почали вважати головною підгрупою VIII групи Періодичної системи.