Transcript 11. A nemesgázok

XI. A nemesgázok
2He
Elektronkonfiguráció
1s2
10Ne
18Ar
36Kr
54Xe
86Rn
[He]2s22p6 [Ne]3s23p6 [Ar]4s23d104p6 [Kr]5s24d105p6 [Xe]6s24f145d106p6
Izotópok száma
2
3
3
6
9
(17)
Ei1 (kJ mol-1)
2372
2080
1520
1351
1170
1037
Fp (K)
4,22
27,1
87,3
119,8
165,0
211
Op (K)
0,95
24,6
83,8
115,8
161,4
202
Sűrűség (standard) 0,179
0,900
1,78
3,75
5,90
9,73
8,61
10,5
33,6
59,4
108
230
EN
5,5
4,8
3,2
2,9
2,4
?
ra(pm)
32
69
97
110
130
145
(g dm-3)
Oldhatóság vízben
118Uuo=ununoktium
(20 oC: cm3 kg-1)
Allred-Rochow EN ~
elektrosztatikus vonzás az
atommag és a
vegyértékelektronok
között, értékeinek
megadásával közelíti a
Pauling-skálát (~kötési
energiatöbblet)
Előfordulás, gyakoriság
Elemi állapotban a levegőben, illetve a hélium földgázban és ásványok zárványaiban is (pl.
MPO4 (M=Ce,La,Nd,Pr,Sm) monacit, U3O8 cleveit, ThO2 thorianit).
Levegőnek összesen ~1 V/V%: 1 m3 levegőben 9,3 l Ar + 18 ml Ne + 5 ml He + 1 ml Kr +
+ 90 ml Xe.
226Ra  222Rn + 4He
88
86
2
Előállítás
A levegő cseppfolyósításával, majd (frakcionált) desztillációjával, illetve adszorbensek
segítségével. Hélium a földgáz mosásával vagy cseppfolyósításával.
XI. A nemesgázok
Fizikai tulajdonságok
Az ideális gömbalakú molekuláik között gyenge London-erők hatnak: OP és FP nagyon alacsony
és egymáshoz közeli. Legideálisabb A1 molekularácsot alkotnak szilárdan.
Kémiai tulajdonságok
Elektronjaik alacsony energiaszinten helyezkednek el, elektronszerkezetük zárt, teljesen
gömbszimmetrikus  nagy az ionizációs energiájuk; egyatomos gázok.
Alacsony hőmérsékleten azonban kétatomos molekulaként is megjelenhetnek.
Továbbá a rendszám növekedtével az atompályáik a fluor és az oxigén pályáival keveredve
alacsonyabb energiaszintet eredményeznek: a Kr, a Xe és a Rn közvetlenül reagál F2-ral: KrF2;
XeF2, XeF4, XeF6; RnF2.
Ezek hidrolízise eredményezi az oxidokat vagy az oxofluoridokat: XeO3, XeOF4, XeOF2,
XeO2F2.
Felhasználás
Izzólámpák, fénycsövek (Xe fénye a napfényhez leginkább hasonló), inert-, védő- és hőszigetelő
gázok (főleg Ar), He-Ne gázlézerek;
He léggömb töltése, oxigén-palack (20% O2 + 80% He);
86
36 Kr 33-as (2p  5d), narancssárgás-vörös vonalának vákuumbeli hullámhossza × 1650763,73
= 1 méter
Rn radioterápia, földrengéselőrejelzés
XI. A nemesgázok vegyületei
1) Fluoridok: a Kr, a Xe és a Rn közvetlenül reagál F2-ral: KrF2; XeF2 (sp3d hibridizáció), XeF4
(sp3d2) , XeF6 (sp3d3, de a nemkötő elektronpárok kissé delokalizálódnak); RnF2.
Pauling 1936-ban feltételezte, hogy KrF6 és XeF6 előállítható.
Az első nemesgáz vegyületet, a XePtF6-ot 1962-ben állították elő.
PtF6 reakcióit tanulmányozta Barlett inert atmoszféra alatt. Véletlenszerűen bejutó levegő
színváltozást idézett elő. Később kimutatták Lohmannal, hogy a színváltozást az O2[PtVF6]
okozta: O2 + PtF6  O2+ + [PtVF6]- (~ O2[AuVF6])
Első ionizációs energia: O2 1175 kJ/mol ~ Xe 1170 kJ/mol  XeI[PtVF6] és XeI[RhVF6], később
XeII[PtVF6]2.
•XeF2: Xe(g) + F2(g)  XeF2(sz) (400 oC, 6 atm, Ni edény és UV-fény)
Vízbeli oldhatósága: 0 oC-on 25 g/l, de bomlékony, főleg lúgok hatására:
2 XeF2 + 2 H2O  2 Xe + 4 HF + O2
Széleskörűen használható enyhe fluorozószer:
a) Oxidatív fluorozás: XeF2 + CH3I  CH3IF2 + Xe
(CH3)2E  (CH3)2EF2 , ahol E = S, Se, Te; (CH3)3E  (CH3)3EF2 , ahol E = P, As, Sb;
b) Reduktív fluorozás: XeF2 + 2 CrO2F2  Xe + O2 + 2 CrOF3
F/H cserereakció a XF2 és vízmentes sav között: XeF2 + HOSO2F  FXeOSO2F + HF
a keletkezett termék bomlékony: 2 FXeOSO2F  XeF2 + Xe + S2O6F2
Kettős sói: XeF2.2Sb(Ta)F5
és fluorokationjai is léteznek (fluorid-akceptorral): XeF2 + AsF5  [XeF]+ +[AsF6]2 XeF2 + SbF5  [Xe2F3]+ +[SbF6]-
XI. A nemesgázok vegyületei
•XeF4: Xe + 2 F2  XeF4 (nagyobb nyomáson)
Vízzel pillanatszerűen elreagál: 6 XeF4 + 12 H2O  4 XeO + 2 XeO4 + 24 HF
6 XeF4 + 12 H2O  2 XeO3 + 4 Xe + 3 O2 + 24 HF
A XeF4 a XF2-nél erélyesebb oxidatív fluorozószer: XeF4 + 2 Hg  Xe + 2 HgF2 ; XeF4 + Pt 
 Xe + PtF4 ; XeF4 + 2 SF4  Xe + 2 SF6.
•XeF6: Xe + 3 F2  XeF6 (még nagyobb nyomáson)
Hidrolizál: XeF6 + H2O  XeOF4 + 2 HF ; XeF6 + 3 H2O  XeO3 + 6 HF
Lúgos hidrolízise: 2 XeF6 + 16 OH-  XeO64- + Xe + O2 + 12 F- + 8 H2O
A XeF6 erős fluorozószer (és oxidáló-): 2 XeF6 + SiO2  2 XeOF4 + SiF4
Kettős sói: XeF6.AsF5, XeF6.BF3.
és fluoroanionjai léteznek (fluorid-donorokkal): XeF6 + CsF  Cs[XeF7] és Cs2[XeF8] (labilisak)
2) Oxofluoridok: XeOF4 (sp3d2 hibridizáció) , XeOF2 (sp3d), XeO2F2 (sp3d).
2 XeOF4 + SiO2  2 XeO2F2 + SiF4 ;
2 XeO2F2 + SiO2  2 XeO3 + SiF4
3) Oxidok: a) Biner oxidok: XeO, XeO3, XeO4 (sp3 hibridizációval, 5d elektronok p-kötésbe).
Bomlékonyak: 4 XeO  4 Xe + 2 O2 ; 2 XeO4  2 XeO3 + O2
b) Összetett oxidok: Oxoanionok: a XeO3 lúg hatására xenátionná alakul:
XeO3 + OH-  HXeO4- , mely további lúg hatására diszproporcionálódik perxenáttá:
2 HXeO4- + 2 OH-  XeO64- + Xe + O2 + 2 H2O
A perxenát leghatékonyabb előállítása:
XeO3 + 4 NaOH + O3  Na4XeO6 + 2 H2O + O2
Na4XeO6.5/2 H2O válik ki; erős oxidálószer.