Kémiai alapismeretek 14. hét

Nemesgázok Történet Előfordulás Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Előállítás, felhasználás

Kémiai alapismeretek 14. hét Horváth Attila Pécsi Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Kémia Intézet, Szervetlen Kémiai Tanszék

2011. december 6.

1/9

c 2010/2011 I. félév, Horváth Attila

Nemesgázok

Nemesgázok Történet Előfordulás Fizikai tulajdonságok

2/9

I

1785 Cavendish: levegőben van olyan alkotórész, amit még elektromos kisüléssel sem sikerült reakcióba vinni. (1/120-ad rész) (Ar)

I

1868 aug. 18. (napfogyatkozás) Lockyer és Frankland: a spektrum Na D vonala mellett új sárga vonalat észleltek. Új elem: Hélium

I

1895 Ramsay urántartalmú ásványokban összegyűlt gázról kimutatta, hogy az He.

I

1902 Rutherford és Soddy izolál egy rövid élettartamú radioaktív elemet: Radon (Rn)

I

1904 Ramsay és Rayleigh a periódusos rendszer új elemcsoportját ismerték fel atmoszférikus gázokban. (Nobel díj)


Kémiai tulajdonságok Előállítás, felhasználás

Nemesgázok Történet Előfordulás

Előfordulás

Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Előállítás, felhasználás

1 2

Földi atmoszféra 1%-át teszik ki. (legnagyobb része Ar) Hélium: I I I I

3

Ne, Ar, Kr, Xe: I I I

3/9

2. leggyakoribb elem az univerzumban Könnyű ezért a Föld légköréből eltávozik. Forrás: Nehéz elemek α-bomlása. Földgázban is megtalálható néhány tized %-ban. Föld légköre vulkáni kőzetekben elzáródva. 40 Ar a 40 K izotóp elektronbefogásával is keletkezik.


Fizikai tulajdonságok


I

Színtelen, szagtalan egyatomos gázok

I

Atomjaik apoláris, szabályos, gömbszerű képződmények

I

Páros rendszám→több természetes stabil izotóp.

I

rendkívül alacsony op., fp.

I

nagy Ei

I

ns2 np6 konfiguráció (kivéve He: 1s2 ) 4 He szokatlanul viselkedik 2,2 K-en:

I

I

I

I

4/9

HeI : normális folyadék, HeII : néhány száz atomos felülettel befedi a szilárd felületet. −→ HeII folyadékba mártva egy szilárd edény lehűlés után a folyadék "bemászik" az edénybe.

Laboratóriumi anyagokon könnyen átdiffundálnak (gumi, üveg, PVC, stb.)




Tul. Z Izot. Lev. előf.% Ei /kJmol−1 fp. (◦ C) op. (◦ C) ρ/mgcm−3 Old. (H2 O) cm3 kg−1

5/9

He 2 2 0,055 2372 -269 0,179 8,61

Ne 10 3 0,19 2080 -246 -249 0,9 10,5


Ar 18 3 99,74 1520 -186 -189 1,78 33,6

Kr 36 6 0,012 1351 -153 -157 3,75 59,4

Xe 54 9 0,003 1170 -108 -112 5,9 108

Rn 86 1 1037 -62 -71 9,73 230


I

Igen inert anyagok.

I

He, Ne, Ar stabilis vegyületei nem ismertek. Teljesen lezárt héjak.


I

I

A Rn feltehetően képez fluoridot, oxidot. (Nem jelentős, mert nincs stabil izotóp.) Kr: A 4. héjon a 4d pályák üresek, ezért extrém körülmények között reakcióba vihető. I I

I

I

6/9

KrF: ibolya színű gyök, csak -153◦ C alatt stabil. KrF2 : színtelen, könnyen párolog, -196◦ C-on keletkezik. Lineáris molekula. Szobahőmérsékleten bomlik. Kitűnő fluorozó szer. KrF4 : Korai bejelentés után, nem bizonyult helytállónak a szintézis. 1989-ben előállították az első Kr-O kötést tartalmazó vegyületet: 3KrF2 +2B(OTeF5 )3 −→3Kr(OTeF5 )2 +2BF3


I

Xe: legkiterjedtebb kémia, üres 5d pályák. I I I

vegyületeiben oxidációs száma: +2. . . +8 Oxidjai és fluoridjai ismertek. Fluoridok: I

I

I

7/9

XeF2 : elemeiből állítható elő 400◦ -on. fehér, könnyen szublimáló, kristályos anyag vízben jól oldódik, bázis jelenlétében gyorsan bomlik: 2XeF2 + 2H2 O −→ 2Xe + 4HF + O2 erélyes oxidálószer: − XeF2 + BrO− 3 + H2 O −→ BrO4 + Xe + 2HF XeF4 : elemeiből állítható elő 400◦ -on. (1:5) fehér, könnyen szublimáló, kristályos anyag a XeF2 -nál erélyesebb oxidálószer: Pt + XeF4 −→ Xe + PtF4 vízben pillantszerűen hidrolizál: XeF4 + 2H2 O → 1/3XeO3 + 2/3Xe + 1/2O2 + 4HF XeF6 : elemeiből állítható elő 400◦ -on. (1:20) nagy p-n fehér, könnyen szublimáló, kristályos anyag folyékonyan, gázhalmazállapotban sárgás színű hidrolízise nagyon heves, kvarcot is megtámadja: 2XeF6 + SiO2 −→ 2XeOF4 + SiF4




I

Oxidok, oxofluoridok: I

I

I

8/9

XeO3 : igen robbanásveszélyes, színtelen, szilárd anyag. erélyes oxidálószer, de paradox módon néhány reakciója lassan megy végbe (pl.: Mn2+ oxidációja) lúg hatására xenátion alakul ki XeO3 + OH− HXeO− 4 , amely diszproporcionálódik: − 4− 2HXeO− 4 + 2OH −→ XeO6 + Xe + O2 + 2H2 O XeOF4 : színtelen, párolgó folyadék hidrolízisre hajlamos, XeO3 -mal továbbreagál XeO3 + XeOF4 −→ 2XeO2 F2

Xe vegyületeiben oktett expanzió jellemző



Nemesgázok Történet Előfordulás

I

Előállítás: levegő cseppfolyósítása, elválasztása 2 földgázból való kinyerése, ha 0,4%-nál nagyobb koncentrációban fordul elő 3 ammónia szintézis mellékterméke (főként Ar) 1

I

Felhasználás: 1 2 3 4 5 6

9/9

gázkisülésű csövek (reklám, "neon" csövek) lézer készítés hűtés léghajó töltőgáza (He) búvárok légzőkészülékében adalék laboratóriumban inert atmoszféra biztosítása


Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Előállítás, felhasználás

Kémiai alapismeretek 14. hét

Recommend Documents