Химические соединения

В связи с завершенностью внешнего электронного уровня бла­городные газы чрезвычайно химически инертны. До 1962 г. счи­талось, что они вообще не образуют химических соединений.

Канадский химик Нил Бартлетт в 1962 г. получил первое химическое соединение ксенона. В одном из экспериментов с гексафторидом платины РtF₆ Бартлетт получил красные кристаллы, которые по результатам химического анализа имели формулу О₂РtF₆ и состояли из ионов О₂⁺ и РtF₆^—. Это означало, что РtF₆ — настолько сильный окисли­тель, что отнимает электроны даже у кислорода. Бартлетт решил окислить еще какое-нибудь эффектное вещество и сообразил, что отнять электроны у ксенона еще легче, чем у кислорода (потенциалы ионизации: 12,2 эВ у О₂ и 12,1 эВ у Хе). Он помес­тил в сосуд гексафторид платины, запустил туда точно измерен­ное количество ксенона и через несколько часов получил гексафтороплатинат ксенона:

Хе + РtF₆ = Хе[РtF₆].

Сразу вслед за этой реакцией, Бартлетт осуществил реакцию ксенона с фтором. Оказалось, что ксенон хорошо реагирует с фтором при нагревании в стеклянном сосуде, при этом образуется смесь фторидов.

Фторид ксенона (II) ХеF₂ образуется под действием дневного света на смесь ксенона с фтором при обычной температуре:

Хе + F₂ = ХеF₂

или при взаимодействии ксенона и F₂О₂ при -120^oС:

Хе + F₂О₂ = ХеF₂ + О₂.

ХеF₂ — бесцветные кристаллы, растворимые в воде. Молеку­ла ХеF₂ линейна. Раствор ХеF₂ в воде — очень сильный окисли­тель, особенно в кислой среде. В щелочной среде ХеF₂ гидролизуется по уравнению:

2ХеF₂ + 4КОН = 2Хе + 4КF + О₂ + 2Н₂О.

Фторид ксенона (IV) ХеF₄ образуется при нагревании смеси ксенона с фтором до 400 °С:

Хе + 2F₂ = ХеF₄.

ХеF₄ представляет собой бесцветные кристаллы. Молекула ХеF₄ — квадрат с атомом ксенона в центре. ХеF₄ — очень силь­ный окислитель, используется как фторирующий агент:

ХеF₄ + Рt = РtF₄ + Хе,

ХеF₄ + 2Нg = 2НgF₂ + Хе.

При взаимодействии с водой ХеF₄ диспропорционирует:

6ХеF₄ + 12Н₂О = 2ХеО₃ + 24НF + 4Хе + 3О₂.

Фторид ксенона (VI) ХеF₆ образуется из элементов при нагревании и повышенном давлении фтора:

Хе + 3F₂ = ХеF₆.

ХеF₆ — бесцветные кристаллы. Молекула ХеF₆ представляет собой искаженный октаэдр с атомом ксенона в центре. Подобно другим фторидам ксенона, ХеF₆ — очень сильный окислитель, может использоваться как фторирующий агент:

SiO₂ + 2ХеF₆ = 2ХеОF₄ + SiF₄.

Водой ХеР₆ частично разлагается:

ХеF₆ + Н₂О = ХеОF₄ + 2НF.

Оксид ксенона (VI) ХеО₃ образуется при гидролизе ХеF₄. Это — белое, нелетучее, очень взрывчатое вещество, хо­рошо растворимо в воде, причем раствор имеет слабокислую сре­ду за счет реакций:

ХеО₃ + Н₂О Н₂ХеО₄ Н⁺ + НХеО₄^—.

При действии озона на щелочной раствор ХеО₃ образуется соль ксеноновой кислоты, в которой ксенон имеет степень окис­ления +8:

ХеО₃ + О₃ + 4NаОН = Nа₄ХеО₆ + О₂ + 2Н₂О.

Оксид ксенона (VIII) ХеО₄ может быть получен при взаимо­действии перксената бария с безводной серной кислотой при низ­ких температурах:

Ва₂ХеО₆ + 2Н₂SО₄ = 2ВаSО₄ + ХеО₄↑ + 2Н₂О.

ХеО₄ — бесцветный газ, который очень взрывоопасен и разлага­ется при температурах выше 0 °С:

3ХеО₄ = 2ХеО₃ + Хе + 3О₂.   

Из соединений других благородных газов известны КrF₂, КrF₄, RnF₂, RnF₄, RnF₆, RnО₃. Считается, что аналогичные соединения гелия, неона и аргона вряд ли будут когда-нибудь получены в виде индивидуальных веществ.