CHEM:Pierwiastki grupy 18 – helowce

Z edu
brain.fuw.edu.pl/edu / Chemia ogólna > Pierwiastki grupy 18 – helowce
KL grafika.png KAPITAŁ LUDZKI
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
Universitas Varsoviensis orzelek trans 116x128.png
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI
FUNDUSZ SPOŁECZNY
European flag.svg
Projekt Fizyka wobec wyzwań XXI w. współfinansowany jest przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki.
Gazy szlachetne emitujące światło widzialne w silnym polu elektrycznym
Pierwiastek Konfiguracja elektronowa Temperatura topnienia (°C) Temperatura wrzenia (°C)
Hel (He) 1s2 - -269
Neon (Ne) (He)2s21p6 -249 -246
Argon (Ar) (Ne)3s23p6 -189 -186
Krypton (Kr) (Ar)4s24p6 -157 -153
Ksenon (Xe) (Kr)5s25p6 -112 -108
Radon (Rn) (Xe)6s26p6 -71 -62

Spis treści

Właściwości fizyczne

  • Wszystkie helowce są bezbarwnymi i bezwonnymi gazami.
  • Hel jest pierwiastkiem o najniższej temperaturze wrzenia (4,2 K), skroplony występuje w stanie ciekłym (poniżej 4K) oraz „nadciekłym” (temperatura 2,17 K , ciśnienie około 5 000 Pa), o bardzo małej lepkości i bardzo dobrym przewodnictwie cieplnym (1000 razy większym od przewodnictwa miedzi).
  • Energie jonizacji helowców są bardzo wysokie (od 2370 kJ/mol dla helu do 1036 kJ/mol dla radonu), co tłumaczy brak reaktywności.

Występowanie i zastosowanie

  • Hel występuje w atmosferze ziemskiej oraz w śladowych ilościach w gazie ziemnym. Jako lekki i obojętny gaz znalazł zastosowanie do napełniania balonów oraz przygotowywania mieszanin oddechowych dla nurków. Ciekły hel stosuje się w kriotechnice.
  • Neon występuje w śladowych ilościach w atmosferze, ma zastosowanie w technice oświetleniowej.
  • Argon stanowi 1% atmosfery ziemskiej, jest stosowany do utrzymywania obojętnej, beztlenowej atmosfery.
  • Krypton i ksenon są stosowane w technice oświetleniowej (ksenonem napełnia się żarówki oświetleniowe dużej mocy oraz lampy błyskowe ze względu na emisje szczególnie jaskrawego, białego światła).
  • Radon (promieniotwórczy) dyfunduje ze skorupy ziemskiej, głównie ze skał granitowych i terenów kopalni rud uranu (7,5 razy cięższy od powietrza kumuluje się w pomieszczeniach zamkniętych, stąd obowiązek badania aktywności promieniotwórczej w nowo powstających budynkach).

Związki chemiczne helowców

  • Najwięcej związków chemicznych tworzy ksenon,
  • Pierwszym związkiem ksenonu otrzymanym w 1962 roku był heksafluoroplatynian ksenonu XePtF6 (związek o budowie jonowej w stanie stałym), w wyniku reakcji Xe z PtF6:
Xe + PtF6 → XePtF6
  • Tetrafluorek ksenonu XeF4 otrzymano przez ogrzewanie mieszaniny Xe i F.
  • Znanych jest około 40 związków ksenonu, kryptonu i radonu

Fluorki ksenonu

  • Podstawowe związki ksenonu, XeF2 i XeF4 są otrzymywane w wyniku ogrzewania mieszaniny ksenonu i fluoru do temperatury 300°C lub podczas wyładowań elektrycznych:
Xe + F2 → XeF2
XeF2 + F2 → XeF4
  • Dalsze fluorowanie do XeF6 wymaga stosowania wyższych ciśnień.
  • Wszystkie fluorki ksenonu są bezbarwnymi ciałami krystalicznymi.
  • Fluorki ksenonu wykorzystuje się jako silne środki fluorujące
Pt(s) + XeF4(s) → Xe(g) + PtF4(s)
  • Oprócz fluorków ksenonu znany jest również fluorek kryptonu KrF4.

Związki ksenonu z tlenem

  • Tritlenek ksenonu XeO3 powstaje w reakcji:
XeF6 + 3 H2O → XeO3 + 6HF
  • XeO3 jest bezbarwnym ciałem stałym, w roztworze wodnym wykazuje silne właściwośc utleniające, utlenia jony Mn2+ do MnO¯4.
  • Oksofluorki XeOF4 oraz XeO2F2 powstają w reakcji fluorków z wodą
XeF6 + H2O → XeOF4 + 2HF

Kwasy tlenowe ksenonu

  • XeO3 jest bezwodnikiem kwasu ksenowego, H2XeO4.
  • W reakcji z wodnymi roztworami wodorotlenków XeO3 tworzy jon wodoroksenianowy
XeO3 + NaOH → HXeO4- + Na+
który ulega reakcji dysproporcjonowania do ksenonu i jonu nadksenianowego XeO64-, w którym ksenon przyjmuje najwyższy stopień utlenienia +8 (roztwory nadksenianów są silnymi środkami utleniającymi).
  • W wyniku odwadniajacego działania H2SO4 na Ba2XeO6 powstaje XeO4 (wybuchowy, nietrwały gaz), który jest bezwodnikiem kwasu nadksenowego.
Osobiste