Общая характеристика элементов VIII группы. Методы получения и свойства. Соединения криптона и ксенона со фтором, способы получения и свойства. Гидролиз фторидов ксенона.

В состав главной подгруппы VIII группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева входит семейство так называемых благородных газов — гелий Не, неон Ne, аргон Аr, криптон Кr, ксенон Хе, радон Rn. Эти элементы известны также под названием инертные газы, так как в начале их изучения не было экспериментальных доказательств, свидетельствующих о способности этих элементов образовывать химические соединения. В настоящее время уже известны их многочисленные соединения, поэтому название «инертные» более правильно заменить словом «благородные».

Благородные газы не имеют запаха, вкуса, бесцветны во всех агрегатных состояниях.
Из всех благородных газов уникальными свойствами обладает гелий. Он в 7 раз легче воздуха, особенно трудно сжижается, крайне мало растворим в воде (в 100 объемах воды при нормальных условиях растворяется 1 объем гелия). В жидком состоянии гелий обладает сверхпроводимостью и сверхтекучестью. Растворимость остальных газов повышается с возрастанием атомного веса и у радона достигает 50 объемов в 100 объемах воды. Остальные благородные газы также хорошо проводят электрический ток.

Наиболее полно изучены химические свойства ксенона, его фториды, оксиды и соединения с металлами платиновой группы. Однако есть данные о соединениях криптона и радона.

Благородные газы — неон, аргон, криптон и ксенон — получают из воздуха. Для их полной очистки от примесей азота пользуются многократной фракционной перегонкой, пропусканием при нагревании над металлическим литием и пылевидным титаном. Разделение смеси благородных газов можно произвести при помощи активированного угля. Чем больше атомный вес газа, тем выше его поглощаемость углем.

Благородные газы содержатся в небольших количествах в земной атмосфере. Больше всего (0, 9% по объему) в ней содержится аргона. Аргон поступает в атмосферу из земной коры при радиоактивном распаде изотопа калия 40 К. Гелий встречается в составе залежей природных газов или впитывается рыхлыми горными породами, из которых его можно извлекать. Огромное количество гелия обнаружено на солнце. Он и открыт был именно при спектроскопическом исследовании солнечного света. Радон встречается в воде минеральных источников в растворенном виде (Цхалтубо).

В начале 60-х годов были достигнуты крупные успехи в исследовании соединений элементов VIII группы. В 1962 году удалось получить тетрафторид ксенона XeF4, после чего в широких масштабах началась разработка химии благородных газов, главным образом соединений криптона и ксенона. Прочность соединений криптона и ксенона значительно больше, чем прочность других благородных газов, а разнообразие соединений криптона и ксенона оказалось очень большим.

Соединение ксенона со фтором, дифторид ксенона XeF2, было получено в результате реакции между ксеноном и гексафторидом платины:

Xe+PtF6=Xe+[PtF6]-

Позже для получения фторида ксенона применялись различные методы: нагревание фтора с ксеноном, электрический разряд, воздействие ионизирующего излучения или ультрафиолетового облучения. В итоге удалось получить дифторид ксенона XeF2, тетрафторид ксенона XeF4 и гексафторид ксенона XeF6. При нормальной температуре все это твердые вещества белого цвета.

В химическом отношении наиболее активен гексафторид ксенона XeF6. Он легко взаимодействует с кремнеземом: 2XeF6+SiO2=2XeOF4+SiF4

Окситетрафторид ксенона XeOF4 при нормальной температуре — летучая бесцветная жидкость.

Реакция тетрафторида ксенона с иодом:

5XeF4+2I2=4IF5+5Xe сопровождается воспламенением.

Все фториды ксенона взаимодействуют с водой. При этом в реакции с дифторидом и тетрафторидом ксенона образуется ксенон, кислород и фтороводород:

2XeF2+2Н2O=2Хе+О2+4HF
XeF4+2Н2O=Хе+О2+4HF

При взаимодействии с водой гексафторида ксенона получается оксид ксенона (VI):

XeF6+Н2O= ХеO3+6HF

Оксид ксенона (VI) ХеО3 — бесцветное кристаллическое вещество, которое в твердом состоянии весьма взрывоопасно (по силе взрыва оно не уступает тринитротолуолу). В растворе же оксид ксенона (VI) устойчив и безопасен. Фториды ксенона — сильные окислители. При взаимодействии с водородом они восстанавливаются до ксенона:

XeF6+3Н2=Хе+6HF

При этом получается чистый ксенон.

Фториды ксенона проявляют окислительные свойства и по отношению к другим веществам, например:

XeF6+6KI=Хе+3I2+6KF

Вслед за фторидами ксенона в очень специфических условиях удалось получить фториды криптона — KrF2 и KrF4 — бесцветные кристаллические вещества. Они очень непрочны, разлагаются уже при комнатной температуре. Соединения неона, аргона и гелия не получены.

Из кислородных соединений помимо оксида ксенона (VI) ХеО3 получены оксид ксенона (VIII) ХеO4, а также соответствующие им кислоты Н2ХеО4 и Н4ХеO6. Сами эти кислоты неустойчивы, а их соли ксенаты (NaHXeO4 и ВаХеО4) и перксенаты (Na4XeO6 и Ва2ХеО6) при комнатной температуре представляют собой достаточно устойчивые кристаллические вещества.

Таким образом, благородные газы способны вступать в реакции и образовывать соединения с обычными ковалентными связями. Вместе с тем уже известны и химические соединения благородных газов с ионной связью. Гексафторплатинат ксенона — твердое оранжевое вещество, имеющее ионную кристаллическую решетку.