Kémiai alapismeretek 14. hét

Átírás

1 Kémiai alapismeretek 14. hét Horváth Attila Pécsi Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Kémia Intézet, Szervetlen Kémiai Tanszék december 6. 1/9 2010/2011 I. félév, Horváth Attila c

2 1785 Cavendish: levegőben van olyan alkotórész, amit még elektromos kisüléssel sem sikerült reakcióba vinni. (1/120-ad rész) (Ar) 1868 aug. 18. (napfogyatkozás) Lockyer és Frankland: a spektrum Na D vonala mellett új sárga vonalat észleltek. Új elem: Hélium 1895 Ramsay urántartalmú ásványokban összegyűlt gázról kimutatta, hogy az He Rutherford és Soddy izolál egy rövid élettartamú radioaktív elemet: Radon (Rn) 1904 Ramsay és Rayleigh a periódusos rendszer új elemcsoportját ismerték fel atmoszférikus gázokban. (Nobel díj) 2/9 2010/2011 I. félév, Horváth Attila c

3 1 Földi atmoszféra 1%-át teszik ki. (legnagyobb része Ar) 2 Hélium: 2. leggyakoribb elem az univerzumban Könnyű ezért a Föld légköréből eltávozik. Forrás: Nehéz elemek α-bomlása. Földgázban is megtalálható néhány tized %-ban. 3 Ne, Ar, Kr, Xe: Föld légköre vulkáni kőzetekben elzáródva. 40 Ar a 40 K izotóp elektronbefogásával is keletkezik. 3/9 2010/2011 I. félév, Horváth Attila c

4 Színtelen, szagtalan egyatomos gázok Atomjaik apoláris, szabályos, gömbszerű képződmények Páros rendszám több természetes stabil izotóp. rendkívül alacsony op., fp. nagy E i ns 2 np 6 konfiguráció (kivéve He: 1s 2 ) 4 He szokatlanul viselkedik 2,2 K-en: He I : normális folyadék, He II : néhány száz atomos felülettel befedi a szilárd felületet. He II folyadékba mártva egy szilárd edény lehűlés után a folyadék "bemászik" az edénybe. Laboratóriumi anyagokon könnyen átdiffundálnak (gumi, üveg, PVC, stb.) 4/9 2010/2011 I. félév, Horváth Attila c

5 Tul. He Ne Ar Kr Xe Rn Z Izot Lev. előf.% 0,055 0,19 99,74 0,012 0,003 E i /kjmol fp. ( C) op. ( C) ρ/mgcm 3 0,179 0,9 1,78 3,75 5,9 9,73 Old. (H 2 O) 8,61 10,5 33,6 59, cm 3 kg 1 5/9 2010/2011 I. félév, Horváth Attila c

6 Igen inert anyagok. He, Ne, Ar stabilis vegyületei nem ismertek. Teljesen lezárt héjak. 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. 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 ben előállították az első Kr-O kötést tartalmazó vegyületet: 3KrF 2 +2B(OTeF 5 ) 3 3Kr(OTeF 5 ) 2 +2BF 3 6/9 2010/2011 I. félév, Horváth Attila c

7 Xe: legkiterjedtebb kémia, üres 5d pályák. vegyületeiben oxidációs száma: Oxidjai és fluoridjai ismertek. Fluoridok: XeF 2 : elemeiből állítható elő 400 -on. fehér, könnyen szublimáló, kristályos anyag vízben jól oldódik, bázis jelenlétében gyorsan bomlik: 2XeF 2 + 2H 2O 2Xe + 4HF + O 2 erélyes oxidálószer: XeF 2 + BrO 3 + H 2O BrO 4 + Xe + 2HF XeF 4 : elemeiből állítható elő 400 -on. (1:5) fehér, könnyen szublimáló, kristályos anyag a XeF 2 -nál erélyesebb oxidálószer: Pt + XeF 4 Xe + PtF 4 vízben pillantszerűen hidrolizál: XeF 4 + 2H 2O 1/3XeO 3 + 2/3Xe + 1/2O 2 + 4HF XeF 6 : 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: 2XeF 6 + SiO 2 2XeOF 4 + SiF 4 7/9 2010/2011 I. félév, Horváth Attila c

8 Oxidok, oxofluoridok: XeO 3 : igen robbanásveszélyes, színtelen, szilárd anyag. erélyes oxidálószer, de paradox módon néhány reakciója lassan megy végbe (pl.: Mn 2+ oxidációja) lúg hatására xenátion alakul ki XeO 3 + OH HXeO 4, amely diszproporcionálódik: 2HXeO 4 + 2OH XeO Xe + O 2 + 2H 2O XeOF 4 : színtelen, párolgó folyadék hidrolízisre hajlamos, XeO 3 -mal továbbreagál XeO 3 + XeOF 4 2XeO 2F 2 Xe vegyületeiben oktett expanzió jellemző 8/9 2010/2011 I. félév, Horváth Attila c

9 Előállítás: 1 levegő cseppfolyósítása, elválasztása 2 földgázból való kinyerése, ha 0,4%-nál nagyobb koncentrációban fordul elő 3 ammónia szintézis mellékterméke (főként Ar) Felhasználás: 1 gázkisülésű csövek (reklám, "neon" csövek) 2 lézer készítés 3 hűtés 4 léghajó töltőgáza (He) 5 búvárok légzőkészülékében adalék 6 laboratóriumban inert atmoszféra biztosítása 9/9 2010/2011 I. félév, Horváth Attila c