благородные газы

БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ (инертные газы, редкие газы)

хим. элементы VIII гр. периодической системы: гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn). В природе образуются в результате разл. ядерных процессов. Воздух содержит 5,24∙10−4% по объему Не, 1,82∙10−3% Ne, 0,934% Ar, 1,14-10-4% Кг, 8,6∙10−6% Xe, 6∙10−20% Rn. Космос более богат Б. г., чем атмосфера Земли. Б. г. содержатся также в прир. газах и некоторых минералах.

Атомы Б. г. имеют полностью заполненные внеш. электронные оболочки (s2 для Не и s2p6 для всех остальных), что обусловливает их низкую реакционную способность. Б.г. — одноатомные газы без цвета и запаха (некоторые их характеристики приведены в таблице; см. также статьи об отдельных представителях). Они относительно трудно сжижаются, но тем легче, чем больше их атомная масса. Кристаллизуются в кубич. гранецентрированной решетке; пространственная группа Рт3т. Значения C0p не зависят от температуры до 6000 К и выше. Б. г. адсорбируются на активном угле и цеолитах при низких температурах; энтальпия адсорбции на угле (кДж/моль): Ne 4,72 (91 К), Ar 16,43 (168 К), Kr 22,24 (223 К), Xe 36,53 (248 К), Не 2,26 (ниже 50 К). Это свойство используется для разделения Б. г. и их очистки. Б. г. — хорошие диэлектрики (р 1018∙1020 Ом∙см). Они диамагнитны. Степень сжимаемости для Не и Ne больше 1, для Ar, Kr, Xe — меньше 1 (273 К; 0,1–30 МПа). Относительно хорошо раств. в воде (растворимость быстро возрастает от Не к Rn), лучше-во многих органических растворителях (бензин, толуол, спирт, бензол и др.). Жидкий Не — единств. вещество, затвердевающее только под давлением выше 2,5 МПа. Он обладает уникальным свойством — образует квантовую жидкость, т. е. жидкость, в которой в макроскопическом объеме проявляются квантовые свойства составляющих ее атомов.

Б. г. (кроме He) образуют неустойчивые соед. включения (клатраты) с водой и орг. растворителями. Степень заполнения атомами Б. г. полостей кристаллич. решеток соответствующих соединений определяет состав образующегося клатрата, напр. Ar*4У, Kr*5,6У, Хе*3У (У = C6H5OH). Получены гидраты типа Х*5,75H2O, У*2Х*17H2O, где Х — атом Б.г. (кроме Не), У-CH3COCH3, CHCl3, CH3COOH, CCl4 и др. С фенолом и гидрохиноном выше 313 К образуются клатраты, близкие по составу к Х*3У [X = Ar, Kr, Хе; У = = C6H4(OH)2]. Разработан метод получения клатратов при невысоких давлениях газа — изоморфное соосаждение Б. г. с его аналогами в кристаллохим. отношении — H2S, HBr, CO2, HCl, SO2, CH4. Таким путем получены Х*6H2O (X = Ne, Ar, Rn), X*2C6H5CH3 (X = Хе, Rn), Rn -3C1C6H4OH и др. Различная способность Б. г. к образованию клатратов м. б. использована для их разделения и выделения из смесей.

ХАРАКТЕРИСТИКА БЛАГОРОДНЫХ ГАЗОВ

благородные газы

К соед. включения относятся также т. наз. криптонаты, образующиеся при бомбардировке ряда твердых веществ (металлов, стекол, каучуков, пластиков, белков и др.) ионизованными атомами Б. г. при высоких температурах и давлениях; атомы Б. г. диффундируют в твердое вещество на глубину 102–103 нм.

Способность Б. г. к образованию хим. соед. понижается от Xe к Ar (самым активным должен быть Rn, однако из-за высокой радиоактивности его свойства изучены мало; известны лишь фториды). Наиб. число соед. получено для Xe (фториды, хлориды, оксиды, оксофториды, фосфаты, перхлораты, фторсульфонаты, ксенаты, перксенаты и др.) В присут. катализаторов (кислот Льюиса) Xe энергично взаимод. уже при нормальных условиях с F2. Криптон реагирует только с элементарным фтором при низких температурах. Различная реакционная способность Б. г. по отношению к F2 и некоторым фторсодержащим окислителям м. б. использована для их разделения, утилизации радиоактивных изотопов и очистки. Например, Xe с SbO2F6 взаимод. с образованием твердого нелетучего соед. XeF2*2SbF5, а Kr такого вещества не образует. Аналогичную реакцию с Rn предложено использовать для очистки атмосферы урановых рудников. Газы Rn и Xe окисляются также с помощью K2 [NiF6], Cs2 [CoF6], K3 [CuF6] и др. Для улавливания радиоактивных изотопов благородных газов, в основном 133Хе и 85Kr — продуктов деления U в ядерных реакторах, наряду с наиб. эффективными методами криогенной дистилляции и адсорбции на активном угле перспективны также избирательное поглощение хладонами, диффузионные методы, образование клатратов и других химических соединений.

Б. г. образуют эксимеры под действием пучка электронов, УФ-излучения или электрич. разряда на их смеси с галогенами, O2, фторсодержащими соед. Молекулы эксимеров существуют только в электронно-возбужденном состоянии. Переход из возбужденного состояния в несвязанное сопровождается когерентным излучением в широкой области спектра (100–600 нм), что используется для генерации лазерного излучения. Лазерное действие получено для KrF* (248 нм), Kr2F* (420 нм), ХеС1* (308 нм), KrCl* (222 нм) и др.

Б. г. (кроме Не) получают как побочные продукты при производстве N2 и O2 из воздуха. Гелий выделяют из подземных гелионосных газов. Используют Б. г. в качестве инертной среды в металлургии, атомной и ракетной технике, в производстве полупроводниковых материалов и др., как наполнитель в электронике, электротехнике и др., рабочее вещество в лазерной технике.

При повышенных давлениях Б. т. оказывают вредное действие на нервную систему (усиливающееся с увеличением атомной массы элемента), которое быстро проходит при вдыхании чистого воздуха.

Лит.: Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровски и Ю. В., Инертные газы, 2 изд., М., 1972; Нейдинг А. Б., Соколов В. Б., "Успехи химии", 1974, т. 43, № 12, с. 2146–94; Легасов В. А., "Вестник АН СССР", 1976, в. 12, с. 3–16; Елецкий А. В., "Успехи физических наук", 1978, т. 125, в. 2, с. 279–314; Смирнов Б. М., "Успехи физических наук", 1983, т. 139, а 1, с. 53–81; Bartlett N., Sladky F. О., The chemistry of krypton, xenon and radon, в кн.: Comprehensive inorganic chemistry, v. 1, Oxf.-[a.o.], 1973.

В. Б. Соколов

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ — БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ (инертные газы) — химические элементы: гелий Не, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Хе, радон Rn; относятся к VIII группе периодической системы. Одноатомные газы без цвета и запаха. Большой энциклопедический словарь
  2. Благородные газы — То же, что Инертные газы. Большая советская энциклопедия
  3. БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ — БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ (инертный газ), группа газов без цвета и запаха, составляющих группу 0 в периодической таблице Менделеева. К ним причисляют (в порядке возрастания атомного номера) ГЕЛИЙ, НЕОН, АРГОН, КРИПТОН, КСЕНОН и РАДОН. Научно-технический словарь