Гелій He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn.

Групова назва елементів VIIIA групи – благородні гази.

Гелій виявлено в 1868 році методом спектрального аналізу сонячного випромінювання (Локьер і Франкленд, Англія; Жансен, Франція); на Землі гелій був знайдений в 1894 році в мінералі клевеїті (Рамзай, Англія). Решта стабільні благородні гази відкриті на Землі в період 1892 – 1897 (Рамзай, Релей і ін., Англія). Радіоактивні ізотопи радону виявлені тільки в XX ст.

Поширення благородних газів в природі. Всі благородні гази присутні в повітрі; на 100 дм3 (100000 см3) повітря: 932 см3 Ar; 1,5 см3 Ne; 0,5 см3 He; 0,11 см3 Kr і 0,008 см3 Xe. Радон міститься в водах деяких мінеральних джерел. Гелій виявлено у всіх природних газах і в радіоактивних мінералах (клевеїт або уранініт, багатий лантаноїдами). З ядер гелію складається на 36% Сонце.

Таблиця. Властивості благородних газів.

 

Гелій He

Неон Ne

Аргон Ar

Криптон Kr

Ксенон Xe

Радон Rn

Атомний номер елемента

2

10

18

36

54

86

Відносна атомна маса, а.о.м.

4,003

20,180

39,948

83,801

131,292

222,018

Вміст в земній корі, %

4,2e-7

5e-7

3,6e-4

1,9e-8

2,4e-9

6,2e-16

Температура плавлення, *С

-272,1 (2,5 МПа)

-248,6

-189,4

-157,2

-111,8

-71,0

Температура кипіння, *С

-268,9

-246,1

-185,9

-153,4

-108,1

-62,0

Щільність при н.у., г./дм3

0,18

0,90

1,78

3,74

5,89

9,96

Ступінь окиснення

0

0

0

0, +II, +IV

0, +II, +IV, +VI, +VIII

0

Отримання благородних газів. Благородні гази отримують з повітря за допомогою фракційної конденсації і перегонки, адсорбцією на активному вугіллі або силікагелі. Кругооборотні гази в синтезі амоніаку поступово збагачуються аргоном і його можна виділити.

Властивості благородних газів. Благородні гази безбарвні, не мають запаху і смаку. Помірно розчинні у воді. Ізотопи 3Не і 4Не – єдині речовини, які при температурах, близьких до абсолютного нуля, залишаються рідкими.

Гелій – найбільш важко зріджуваний з усіх газів. Рідкий гелій існує в двох модифікаціях: гелій I, який веде себе як звичайна рідина, і гелій II – надтеплопровідна і надлетка рідина. Гелій II проводить теплоту в 107 разів краще, ніж гелій I (і в 1000 разів краще, ніж срібло). Він практично не має ніякої в’язкості, миттєво проходить крізь вузькі капіляри, мимовільно переливається через стінки судин у вигляді тонкої плівки. Атоми He в надтекучому стані поводяться майже так само, як електрони в надпровідниках.

Неон з усіх газів має найвищу в’язкість; рідкий неон, на противагу рідкому гелію і аргону, має особливо високу щільність.

Найбільш стійким ізотопним нуклідом радону є 222Rn, період напіврозпаду 3,8 доби.

Криптон, що вдихається в суміші з киснем, викликає глибоку втрату свідомості.

У хімічному відношенні благородні гази надзвичайно інертні. Сполуки благородних газів відомі тільки з 1962 року. Важкі благородні гази (Kr, Xe, Rn) у відповідних умовах реагують з флуором і утворюють флуориди в ступенях окиснення від (+II) до (+VIII). Використовуючи реакцію заміщення з них можна отримати оксигенвмісні сполуки.

α-Розпад. Деякі радіоактивні речовини, розпадаючись, випромінюють α-частинки, які представляють собою ядра атомів гелію. З цих частинок He на 20% складаються космічні промені.

Застосування благородних газів. Легкі благородні гази (Не, Ne, Ar) використовують як наповнювачі газосвітних трубок і ламп денного світла, криптоном і аргоном заповнюють звичайні лампи розжарювання (90% Аг, 10% N2) для подовження терміну їх служби та збільшення яскравості світіння. Благородні гази застосовуються також в іонних фотоелементах. Ксенон внаслідок близькості його спектра до спектру сонячного світла використовується для штучного освітлення при фотографуванні (ксенонова лампа). Гелій завдяки абсолютній негорючості використовують для наповнення аеростатів і створення “штучного повітря” – газової суміші (зазвичай 80% He і 20% O2 за об’ємом) для дихання при глибоководних зануреннях. Аргон використовується при зварюванні для створення захисної атмосфери; при отриманні титану і цирконію.

Неон знаходить застосування як холодоагент в техніці низьких температур. Сполуки ксенону

Найбільше число сполук отримано для ксенону.

Ксенон(II) флуорид XeF2 утворюється при прямому синтезі з простих речовин під дією тліючого електричного розряду. XeF2 – білі кристали, з температурою плавлення 140*С. При нагріванні диспропорціонуе з утворенням, зокрема, білих кристалів ксенон(IV) флуорид XeF4:

2XeF2 = Xe + XeF4

Ксенон гексафлуорид XeF6 або ксенон(VI) флуорид отримують при багатогодинному нагріванні газових сумішей Xe і F2 при 6 МПа і 300*C. Продукт може містити домішки XeF4 і діоксиген діфлуорид O2F2. Ксенон гексафлуорид – біла тверда речовина, плавиться при 46*С в світло-жовту рідину. Отримано (імовірно) також ксенон октафлуорид XeF8 або ксенон(VIII) флуорид. З фторидів вдається отримати оксиди, наприклад ксенон триоксид XeO3:

6XeF4 + 12H2O = 4Xe + 3O2 + 2XeO3 + 24HF

Ксенон(VI) оксид XeO3 є кислотним оксидом, йому відповідає, наприклад, сіль барій ксенат(VI) Ba3XeO6, що представляє собою малорозчинні білі кристали. Відомий також октагідрат натрій ксенат(VIII) Na4XeO6*8H2O.

Ксенон тетраоксид XeO4 – жовта тверда речовина.

Ксенон діхлорид XeCl2 – білі кристали, стійкі за відсутності води до 80*C.