Благородные газы реагируют

Заходит гелий в бар. Бармен: «Благородные газы не обслуживаем!»
Гелий не реагирует.

Если серьёзно, то не всё так однозначно, как кажется на первый взгляд. Давайте же посмотрим на химические свойства благородных газов!

Гелий

[2] Гелий— один из самых распространенных элементов во Вселенной, в то же время его простое вещество наиболее инертное. Достаточно посмотреть на его первый потенциал ионизации I1(He) = 24,59 В (фтор ионизировать проще: I1(F) = 17,42 В!).

Такой стойкий химический элемент, как гелий, в последние годы смог привлечь значительное внимание ученых. В ходе ряда экспериментов, проведенных разными лабораториями по всему миру, были получены катионы HeH(+) и (Не)nH(+) (где n=1÷6). Однако, данные катионы являются нестабильными и существуют только в очень агрессивной среде (например, в сольватированном состоянии в HF).

В 2017 году российским ученым впервые удалось получить устойчивое соединение гелия. При давлении в 160 ГПа был получен гелид натрия Na2He по реакции: 2Na+He=Na2He. Выдающееся открытие было сделано при участии небезызвестного Артёма Оганова.

При этом оказалось, что больше ни с одним из щелочных металлов гелий подобных соединений не образует.

Структура гелида натрия, как того и следовало ожидать, оказалась нетривиальной. Если учитывать, что в строении решетки принимают участие только атомы элементов, то такая кристаллическая решетка относится к типу CaF2. Но данная гипотеза оказалась неверна. Впоследствии было показано, что кристалл Na2He относится к электридам — кристаллам, где электронная пара локализована в междоузлиях. В таких кристаллах 2е выступают в роли аниона.

Получается очень плотная структура по типу сплава Гейслера: каждый атом He (и каждые 2e) координируются восемью атомами Na.

Также гелий образует кластерные соединения с фуллеренами. [3]

Неон

[4][5] Химия неона в незначительной степени отличается от гелия, однако Ne проще вступает в химические реакции. Он также образует кластерные соединения, и даже может выступать в роли лиганда.

Ne + Cr(CO)6 ⇄ Cr(CO)5Ne

Аргон

[6][7] Наиболее интересные соединения аргона:

1 of 2

Для хранения аргона применяют его способность образования клатратов (соединений включения): Ar⋅3C6H5OH, Ar⋅4C6H5OH.

Криптон

[8] Криптон при нагревании образует фториды:
Kr + F2 → KrF2 [+F2] → KrF4 [+F2] → KrF6.

Ксенон

[9][10] Химия ксенона из всех благородных газов наиболее изучена. Собственно, с него и началась химия инертных газов (18 группа ПСХЭ), после того, как в 1962 Нил Бартелл получил гексафтороплатинат ксенона по реакции:
Xe + PtF6 → Xe[PtF6].

Ксенон напрямую фторируется в жёстких условиях до гексафторида.
Xe [+F2] → XeF2 [+F2] → XeF4 [+F2] → XeF6

После обработки NOF возможно получить даже XeF8, хоть и в виде иона.
XeF6 + 2NOF → (NO)2XeF8

Полученные соединения являются невероятно сильными окислителями.
4KI + XeF4 → Xe + 2I2 + 4KF

Гидролиз гексафторида даёт оксид, который в водном растворе образует сильную кислоту!
XeF6 [+H2O] → XeO3 [+H2O] → H2XeO4 ⇄ H(+) + HXeO4(-)

Ксенон настолько наглый, что образует комплексы с золотом.
AuF3 [+Xe(тв.кр.), H2FSbF6] → [AuXe4](Sb2F11)2

Ксенон выделяется на фоне других инертных газов ещё и способностью существовать в степени окисления +8.

Тетраоксид ксенона XeO4 — светло-жёлтый взрывчатый газ, при температуре выше 0°C разлагается: 3XeO4 → 2XeO3 + Xe + 3O2.
В водном растворе образует сильную кислоту (Ka(I)≈0.01):
XeO4 + 2H2O → H4XeO6.

Радон

Химия радона до мелочей сходна с химией ксенона, однако радон к тому же радиоактивен. А ещё он способен образовывать с фтором положительно заряженный ион. [11]

Rn(g) + 2[O2](+)[SbF6](−)(s) → [RnF](+)[Sb2F11](−)(s) + 2O2(g)

Оганесон

Большинство из вас и так знает, что оганесон назван в честь нашего соотечественника — Юрия Цолаковича Оганесяна.

Однако изучение свойств оганесона затруднительно в виду его малого периода полураспада. [12]

А на этом всё! Делитесь в комментариях, какие ещё свойства благородных газов вам известны! Любите химию :)

Разработка статьи и подбор материала: Амелин Данила и Миша Саранчин.