Контрольные работы, курсовые, дипломные, рефераты, а также подготовка докладов, чертежей, лабораторных работ, презентаций и еще много всего. Недорого и быстро.
Случайное открытие и его последствия (химические соединения инертных газов)
Рэлей и Рамзай отметили особенность аргона - он не вступал в химические реакции. Это же подтвердилось и по отношению к остальным членам группы. Поэтому их и назвали инертными газами. Атомы этих газов не объединяются в пары с образованием электрически нейтральных молекул. Их одно-атомность была доказана однозначно рядом исследований. И даже то, что их точки плавления и кипения очень низки, подтверждает слабую межатомную связь в жидком и твердом состояниях.
Несмотря на это, неоднократно предпринимались попытки получить химические соединения инертных газов. В 1932 г. появилось сообщение, что получены соединения криптона с хлором и бромом. Утверждение оказалось ошибочным. Много раз писали о соединениях инертных газов с металлами. Указывалось, что "соединения" типа WHe2HPt3 3Не образуются в соответствующих инертных газах при искровом разряде в присутствии данного металла. Но потом было точно установлено, что это отнюдь не соединения, а очень тонко измельченные металлы, поверхность которых поглощает зачастую значительные количества инертных газов.
Так называемые соединения включения инертных газов можно скорее рассматривать как "соединения на вкус химиков". Соединения включения, или клатратные соединения (от латинского "клатратус" — включенный), представляют собой молекулярные агрегаты, промежутки в которых заполнены геометрически "вписывающимися" атомами или молекулами других веществ. Весьма интересная группа клатратных соединений — это гидраты инертных газов примерного состава Аг6Н20 (вместо аргона в формуле может быть криптон, ксенон или радон). Эти гидраты в отношении кристаллической структуры и ряда других свойств показывают известное сходство с "истинными" химическими соединениями. В то же время и
O0C-
-юа,1°с-
-185,9o0c-
-245,98°с-
Температуры газов
-Rn -Xe
-Kr -Ar
-Ne -Не
абсолютный нуль
кипения икертных
в них инертные газы остаются атомарными, а связь между атомами инертного газа и решеткой, в которую он внедрился, очень слаба. С валентными соединениями обычной химии эти "соединения" имеют мало общего. Для химиков важно, чтобы при химической реакции инертного газа "работали" валентные электроны. То, что это в принципе возможно, давно говорил еще немецкий физик Вальтер Коссель (1888-1956 гг.).
Американский ученый Лайнус Полинг (род. в 1901 г.), много и плодотворно работавший над теорией химической связи, еще в 1933 г. предположил, что криптон и ксенон могут образовывать гекса-фториды, а ксенон к тому же — и окта-фториды.
В том же году Карл Отто Руфф (1871— 1939 гг.) и Вальтер Менцель пытались в химическом институте Берлинского университета синтезировать фтористые и хлористые соединения криптона путем воздействия электрической искры на соответствующую смесь газов при низких температурах. Но ничего не получилось. И все же 30 лет спустя эта методика привела к успеху, только не для криптона, а для ксенона, которым возможно Руфф не располагал.
Близки к открытию соединений инертных газов в 1933 г. были американцы Д.Н.Йост и А.Л.Кэй. Они смешали ксенон с фтором и начали пропускать через смесь электрические искры, но поскольку они не охладили смесь, у них ничего не получилось. Кроме того, они использовали обычную для химии фтора кварцевую посуду. Сейчас мы знаем, что кварц реагирует с некоторыми фторидами инертных газов, поэтому синтез чистых фторидов не всегда удается.
Из множества других попыток синтезировать соединения инертных газов следует упомянуть об опытах Анри Муассана, друга Рамзая, безуспешно пытавшегося заставить вступить в реакцию аргон и фтор. Да и сам Рамзай пробовал получить подобные соединения и только в поздние годы пришел к убеждению в химической инертности открытых им газов.
Поскольку известия о предсказанных соединениях не подтверждались, воцарилось мнение, что инертные газы не могут вступать ни в какие химические реакции. Такое мнение было подтверждено и электронной теорией валентности, согласно которой электронная оболочка атомов инертных газов обладала особой устойчивостью. В абсолютизации этого в общем правильного положения и состояла причина того, что инертность этих газов стала догмой.
Но в июне 1962 г. чары были сняты! Здесь, как и при открытии инертных газов, сыграл роль "его величество случай". Главным виновником раз-
рушения догмы стал открытый незадолго до того гексафторид платины PtF6. Вскоре выяснилось, что этот фторид — самое сильное из всех окислительных средств. Как нашел канадский ученый Н.Бартлет, гексафторид платины, реагируя с молекулярным кислородом, окисляет его и образует твердое красное соединение с формулой O2(PtF6J: PtF6 +O2= O2 (PtF6).
Здесь очень важно понять, что гексафторид платины забирает у молекулы кислорода один электрон, т.е. кислород ионизируется. Большая заслуга Бартлета состоит в том, что он предположил такую же реакционную способность у ксенона. У этого инертного газа так же легко "похитить" электрон, как и у молекулы кислорода. Когда американский ученый соединил ксенон и гексафторид платины, образовалось твердое вещество, которое в тонком слое имело' желтую, а в толстом — сочную красную окраску. Бартлет исследовал новое вещество и определил его формулу — Xe(PtF6). Дальнейшие исследования, проведенные им и другими учеными, показали, что эта формула не совсем точна, а правильная формула выглядит так: Xe(PtF6)W, причем п лежит между 1 и 2. Но это нисколько не умаляет заслуги Бартлета, получившего первое настоящее валентное соединение инертного газа. Убедительное доказательство существования соединения инертного газа в июне 1962 г., по словам самого Бартлета, "положило конец твердо укрепившейся химической догме&qu ot;.
В последующие недели посыпались сообщения об открытии других соединений инертных газов, причем зачастую одновременно появлялись публикации о результатах работ различных групп, занимавшихся этой проблемой. Часто одну публикацию от другой отделяло лишь несколько дней. В общем, химики нашли свою "целину", на которой они застолб-ляли участки.
В начале июля 1962 г. профессор Мюнстерского университета (ФРГ) Р.Хоппе с сотрудниками синтезировали первый двойной фторид инертного газа, проведя реакцию ксенона с фтором в условиях электрического разряда. Химический анализ установил формулу нового соединения — XeF2. Для полной уверенности ученые решили провести еще масс-спектро-скопическйй анализ и им пришлось ждать его результатов. Свою работу они смогли опубликовать лишь 8 октября 1962 г.
Опыты в Мюнстере носили отнюдь не случайный характер. Еще в 1949-1950 гг. здесь занимались исследованием возможности существования соединений инертных газов,, причем были разработаны очень точные теоретические модели стабильности таких соединений. Расчеты и оценки привели к выводу, что ксенон - самый перспективный инертный газ в отношении образования соединений. Но в начале 50-х годов мюнстерские ученые еще не могли получить ксенон достаточно высокой чистоты.
В США первые экспериментальные предпосылки возможности существования одного или нескольких фторидов ксенона возникли при точном исследовании реакции фторида рутения RuF6 с ксеноном. Путь систематического исследования системы ксенон - фтор был открыт.
Началась настоящая "инертная лихорадка". Воодушевленные открытием Бартлета американские ученые Классен, Зелиг и Мальм получили тетрафторид ксенона элементарным синтезом под давлением:
Xe + 2 F2=XeF4.
Это было в начале августа 1962 г. А немного позже сразу четыре коллектива ученых (три в США и один в Югославии) сумели синтезировать гексафторид ксенона XeF6 тоже из элементов. Оба этих фторида ксенона, как и дифторид, - бесцветные твердые вещества. Их физические и химические свойства изучались многими методами. И именно химические исследования показали, что существует еще множество ксеноновых соединений. В последующие годы были открыты соединения криптона и радона, и уже несколько лет назад можно было говорить о существовании химии инертных газов, которая сейчас заняла прочное место в неорганической химии.
Однако исследования химии инертных газов дали не только большую информацию для этой области науки; результаты исследований оказались интересными и для других областей неорганической химии. Например, Лири и Бартлет привели первый пример соединения, в котором золото имеет валентность +5 (!). Оно получается при реакции фторида золота AuF3 с гексафторидом ксенона, причем на образовавшееся комплексное соединение [Xe2F11][AuF6] воздействуют затем фторидом цезия. Продукт этой реакции - соединение Cs(AuF6).
Расскажем о некоторых соединениях ксенона. К первой группе относятся фториды XeF2, XeF4, XeF6 иXeF2-XeF4. Во вторую труппу входят окислы ксенона XeO3, XeO4 и XeO3•3H2О, или Xe(OH)6. К третьей группе принадлежат соли ксеноновой кислоты Na4XeO6-WH2O (и=0,6,8), K4XeO6•9H2О и Ba3XeO6. Имеются также соединения ксенона с фтором и кислородом, есть соединения, в которых ксенон выступает как металл, например XeOF2, а есть соединения, в которых ксенон — комплексообра-зующий атом: это соли рубидия и цезия типа Af[XeF7] HAf2[XeF8] (символом Af обозначены рубидий или цезий). В большую группу соединений ксенон входит в виде фторидов. Фтористые соединения образуют также криптон и радон.
Таким образом, мы видим, что те утверждения, которые еще недавно считались аксиомами, оказались неверными. В этом и состоит ценность глубоких научных исследований, дающих нам новые знания. Поэтому всегда важно проверять даже устоявшиеся и на первый взгляд бесспорные научные положения, которые на поверку часто оказываются догмами, тормозящими развитие науки.
|
Вы находитесь на сайте Xenoid v2.0: |
|
Copyright © 2005-2013 Xenoid v2.0
Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Химия: решение задач