Chemia/Pierwiastki grupy 18 - helowce

Z Brain-wiki
Wersja z dnia 11:08, 4 cze 2015 autorstwa Magdaz (dyskusja | edycje) (Utworzono nową stronę "thumb|700px|Gazy szlachetne emitujące światło widzialne w silnym polu elektrycznym {|class="wikitable" !Pierwiastek !Konfiguracja ele...")
(różn.) ← poprzednia wersja | przejdź do aktualnej wersji (różn.) | następna wersja → (różn.)
Gazy szlachetne emitujące światło widzialne w silnym polu elektrycznym
Pierwiastek Konfiguracja elektronowa Temperatura topnienia (°C) Temperatura wrzenia (°C)
Hel (He) [math]1s^2[/math] - -269
Neon (Ne) [math](\mathrm{He})2s^21p^6[/math] -249 -246
Argon (Ar) [math](\mathrm{Ne})3s^23p^6[/math] -189 -186
Krypton (Kr) [math](\mathrm{Ar})4s24p6[/math] -157 -153
Ksenon (Xe) [math](\mathrm{Kr})5s^25p^6[/math] -112 -108
Radon (Rn) [math](\mathrm{Xe})6s^26p^6[/math] -71 -62

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.