ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.04.2021
Просмотров: 996
Скачиваний: 2
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ
И
НАУКИ
РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«
ВОРОНЕЖСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
»
ХИМИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ
VIII
ГРУППЫ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ
Учебное
пособие
Издательско
-
полиграфический
центр
Воронежского
государственного
университета
2013
2
Утверждено
научно
-
методическим
советом
химического
факультета
12
де
-
кабря
2012
г
.,
протокол
№
9
Составители
:
И
.
Я
.
Миттова
,
Е
.
В
.
Томина
,
Б
.
В
.
Сладкопевцев
,
Д
.
О
.
Солодухин
Рецензент
д
-
р
хим
.
наук
,
профессор
В
.
Н
.
Семенов
Учебное
пособие
подготовлено
на
кафедре
материаловедения
и
индустрии
наносистем
химического
факультета
Воронежского
государственного
уни
-
верситета
.
Рекомендуется
для
студентов
1-
го
курса
химического
факультета
дневного
отделения
.
Для
направлений
: 020300 –
Химия
,
физика
и
механика
материалов
,
020100 –
Химия
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Данное
учебное
пособие
является
продолжением
первых
трех
частей
,
в
которых
были
рассмотрены
Периодический
закон
как
основа
неорганиче
-
ской
химии
,
химия
элементов
I–VI
групп
Периодической
системы
.
В
чет
-
вертой
части
рассматривается
химия
элементов
VIII
группы
Периодической
системы
химических
элементов
Д
.
И
.
Менделеева
.
Пособие
призвано
помочь
студенту
-
первокурснику
в
изучении
дисцип
-
лины
«
Неорганическая
химия
»
и
по
сути
дела
является
конспектом
лекци
-
онного
курса
,
где
отображены
все
основные
ключевые
моменты
,
которые
необходимо
учесть
при
ее
изучении
.
Являясь
продолжением
цикла
пособий
по
курсу
«
Неорганическая
хи
-
мия
»,
данное
издание
в
целом
сохраняет
структуру
и
последовательность
изложения
материала
.
Описание
начинается
с
общей
характеристики
про
-
стых
веществ
,
их
распространенности
в
природе
,
способов
получения
и
хи
-
мических
свойств
,
в
отдельных
подразделах
рассматриваются
свойства
со
-
единений
элементов
группы
.
Особое
внимание
уделено
применению
хими
-
ческих
элементов
и
их
соединений
в
качестве
разнообразных
современных
материалов
.
Для
реализации
принципа
наглядности
в
пособии
приведено
большое
количество
иллюстративного
материала
и
таблиц
,
которые
позволяют
в
компактном
виде
представить
обширные
объемы
материала
и
отразить
ос
-
новные
закономерности
в
изменении
свойств
химических
элементов
и
их
соединений
.
При
написании
использованы
современные
литературные
источники
,
список
которых
приведен
в
конце
пособия
.
Иллюстративный
материал
большей
частью
взят
из
учебников
«
Неорганическая
химия
» (
под
ред
.
Ю
.
Д
.
Третьякова
,
М
. :
Аса
demia, 2004)
и
«
Химия
элементов
» (
Н
.
Гринвуд
,
А
.
Эрншо
.
М
. :
БИНОМ
.
Лаб
.
знаний
, 2008).
Настоящее
пособие
прежде
всего
предназначено
для
студентов
первого
курса
химического
факультета
,
однако
оно
может
быть
полезным
и
студен
-
там
старших
курсов
,
в
частности
магистрам
,
изучающим
дисциплины
«
Со
-
временная
неорганическая
химия
»
и
«
Современные
проблемы
неорганиче
-
ской
химии
»,
для
актуализации
полученных
ранее
знаний
.
ГЛАВА
1. VIII-A
ГРУППА
1.1.
Простые
вещества
1.1.1.
Свойства
элементов
Элементы
VIII-A
группы
:
гелий
2
Не
,
неон
10
Ne,
аргон
18
А
r,
криптон
36
Kr,
ксенон
54
Хе
и
радон
86
Rn –
называют
благородными
газами
.
Электрон
-
4
ная
конфигурация
первого
представителя
группы
,
гелия
– 1
s
2
.
Атомы
ос
-
тальных
благородных
газов
на
внешнем
уровне
имеют
восемь
валентных
электронов
(
табл
. 1),
что
отвечает
устойчивой
электронной
конфигурации
.
Таблица
1
Свойства
элементов
VIII-A
группы
[1]
Свойство
Не
Ne Ar Kr Xe Rn
Заряд
ядра
Z
2
10
18
36
54
86
Электронная
конфигу
-
рация
в
основном
со
-
стоянии
1
s
2
[
Не
]2
s
2
2
р
6
[Ne]3
s
2
3
p
6
[Ar]3
d
10
4
s
2
4
p
6
[Kr]4
d
10
5
s
2
5
p
6
[Xe]4
f
14
5
d
10
5
s
2
5
p
6
Атомный
радиус
,
нм
0,12 0,16 0,19 0,2 0,22 0,22
Первая
энергия
иони
-
зации
I
1
,
кДж
/
моль
2372 2080 1520 1351 1170 1037
Энергия
возбуждения
ns
2
np
6
→
ns
2
np
5
(n
+ 1)
s
1
,
кДж
/
моль
– 1601 1110 955 801 656
Электроотрицатель
-
ность
5,5 4,84 3,2 2,94 2,4 2,06
Полностью
завершенная
конфигурация
внешнего
электронного
слоя
(
в
случае
гелия
и
неона
)
или
наличие
октета
электронов
обусловливает
высо
-
кие
значения
энергий
ионизации
атомов
благородных
газов
и
,
как
следствие
,
их
низкую
химическую
активность
.
Способность
атомов
этих
элементов
вступать
в
химические
реакции
возрастает
с
ростом
атомного
радиуса
вследствие
ослабления
притяжения
валентных
электронов
к
ядру
.
К
настоя
-
щему
времени
получены
химические
соединения
лишь
тяжелых
благород
-
ных
газов
:
криптона
,
ксенона
и
радона
.
1.1.2.
Нахождение
в
природе
,
получение
Гелий
–
второй
(
после
водорода
)
элемент
по
распространенности
во
Вселенной
.
В
то
же
время
масса
«
земного
»
гелия
составляет
лишь
одну
миллионную
массы
земной
коры
.
На
Солнце
значительное
количество
ядер
гелия
образуется
при
ядерном
«
горении
»
водорода
,
поэтому
содержание
этого
элемента
во
Вселенной
постепенно
возрастает
.
Гелий
образуется
так
-
же
при
α
-
распаде
радионуклидов
.
Он
заполняет
пустоты
в
радиоактивных
горных
породах
и
минералах
,
а
оттуда
попадает
в
атмосферу
.
В
виде
приме
-
си
гелий
сопутствует
метану
.
Основным
источником
гелия
является
природ
-
ный
газ
.
Все
благородные
газы
содержатся
в
воздухе
,
являющемся
сырьем
для
их
промышленного
получения
.
5
Радон
–
радиоактивный
элемент
.
Наиболее
долгоживущий
изотоп
222
Rn,
образующийся
при
α
-
распаде
226
Ra,
имеет
период
полураспада
3,82
дня
.
Один
грамм
радия
-226
за
сутки
выделяет
6,6 · 10
–4
мл
радона
.
В
мине
-
ралах
тория
присутствует
некоторое
количество
изотопа
220
Rn.
1.1.3.
Физические
свойства
Все
благородные
газы
не
имеют
цвета
,
вкуса
и
запаха
,
обладают
низ
-
кими
температурами
плавления
и
кипения
.
Их
молекулы
одноатомные
.
Ар
-
гон
,
криптон
и
ксенон
образуют
клатраты
на
основе
воды
и
гидрохинона
,
например
Хе
· 3
С
6
Н
4
(
ОН
)
2
,
в
которых
атомы
благородного
газа
расположены
в
полостях
структуры
вещества
-«
хозяина
».
Меньшие
по
размерам
атомы
ге
-
лия
и
аргона
не
способны
удерживаться
в
полостях
.
Основные
физические
свойства
простых
веществ
приведены
в
табл
. 2.
Таблица
2
Свойства
простых
веществ
[1]
Свойство
Не
Ne Ar Kr Xe Rn
Стандартная
эн
-
тальпия
испаре
-
ния
,
кДж
/
моль
(20 °
С
)
0,08 1,74 6,52 9,05 12,65 18,1
t
пл
,
°
С
–272,2 –248,6 –189,4 –157,4 –111,8
–71
t
кип
,
°
С
–268,9 –246,1 –185,9 –153,4 –108,2
–62
Содержание
в
воздухе
, %
5,2 · 10
–4
1,8 · 10
–3
0,93 1,1
·
10
–3
8,7 · 10
–6
6,0 ·10
–18
Растворимость
в
воде
при
20 °
С
,
мл
/
л
8,6 10,5 33,6 59,4 108,1 230
1.2.
Химические
свойства
Истинные
химические
соединения
получены
лишь
для
криптона
,
ксе
-
нона
и
радона
.
Лучше
всего
изучена
химия
ксенона
,
так
как
соединения
криптона
крайне
неустойчивы
,
а
радон
радиоактивен
.
Взаимодействие
ксенона
со
фтором
приводит
к
образованию
смеси
фторидов
.
Удобным
методом
синтеза
дифторида
,
позволяющим
избежать
прямого
фторирования
,
является
окисление
ксенона
фторидом
серебра
(II)
в
присутствии
кислоты
Льюиса
:
2AgF
2
+ 2BF
3
+
Хе
= XeF
2
+ 2AgBF
4.
Фториды
ксенона
представляют
собой
бесцветные
летучие
кристалли
-
ческие
вещества
,
легко
гидролизующиеся
.
Дифторид
ксенона
образует
ус
-
тойчивые
растворы
,
которые
в
течение
нескольких
часов
разлагаются
: