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

Групповое название элементов VIIIA группы — благородные газы.

Гелий обнаружен в 1868 году методом спектрального анализа солнечного излучения (Локьер и Франкленд, Англия; Жансен, Франция); на Земле гелий был найден в 1894 году в минерале клевеите (Рамзай, Англия). Остальные стабильные благородные газы открыты на Земле в период 1892 — 1897 (Рамзай, Рэлей и др., Англия). Радиоактивные изотопы радона обнаружены только в XX в.

Распространение благородных газов в природе. Все благородные газы присутствуют в воздухе; на 100 л воздуха приходится 932 см3 Ar; 1,5 см3 Ne; 0,5 см3 He; 0,11 см3 Kr и 0,008 см3 Xe. Радон содержится в водах некоторых минеральных источников. Гелий обнаруживается во всех природных газах и в радиоактивных минералах (клевеит, т. е. уранинит, богатый лантаноидами). Из ядер гелия состоит на 36% Солнце.

Таблица. Свойства благородных газов.

 

Гелий He

Неон Ne

Аргон Ar

Криптон Kr

Ксенон Xe

Радон Rn

Порядковый номер элемента

2

10

18

36

54

86

Относительная атомная масса

4,003

20,180

39,948

83,801

131,292

222,018

Содержание в земной коре, %

4,2e-7

5e-7

3,6e-4

1,9e-8

2,4e-9

6,2e-16

Температура плавления, *С

-272,1 (2,5 МПа)

-248,6

-189,4

-157,2

-111,8

-71,0

Температура кипения, *С

-268,9

-246,1

-185,9

-153,4

-108,1

-62,0

Плотность при н.у., г/дм3

0,18

0,90

1,78

3,74

5,89

9,96

Степень окисления

0

0

0

0, +II, +IV

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

0

Получение благородных газов. Из воздуха с помощью фракционной конденсации и перегонки, адсорбцией на активном угле или силикагеле. Кругооборотные газы в синтезе аммиака постепенно обогащаются аргоном и его можно выделить.

Свойства благородных газов. Бесцветные газы, не имеющие запаха и вкуса. Умеренно растворимы в воде. Изотопы 3Не и 4Не — единственные вещества, которые при температурах, близких к абсолютному нулю, остаются жидкими.

Гелий — наиболее трудно сжижаемый из всех газов. Жидкий гелий существует в двух модификациях: гелий I, который ведет себя как обычная жидкость, и гелий II — сверхтеплопроводная и сверхлетучая жидкость. Гелий II проводит теплоту в 107 раз лучше, чем гелий I (и в 1000 раз лучше, чем серебро). Он практически не имеет никакой вязкости, мгновенно проходит через узкие капилляры, самопроизвольно переливается через стенки сосудов в виде тонкой пленки. Атомы He в сверхтекучем состоянии ведут себя почти так же, как электроны в сверхпроводниках.

Неон из всех газов обладает наивысшей вязкостью; жидкий неон, в противоположность жидким гелию и аргону, имеет особенно высокую плотность. Наиболее устойчивым изотопным нуклидом радона является 222Rn, период полураспада 3,8 суток.

Криптон, вдыхаемый в смеси с кислородом, вызывает глубокую потерю сознания.

В химическом отношении благородные газы чрезвычайно инертны. Соединения благородных газов известны только с 1962 года. Тяжелые благородные газы (Kr, Xe, Rn) в подходящих условиях реагируют с фтором и образуют фториды в степенях окисления от (+II) до (+VIII). По реакциям замещения из них можно получить кислородные соединения.

α-Распад. Некоторые радиоактивные вещества, распадаясь, испускают α-частицы, которые представляют собой ядра атомов гелия. Из этих частиц He на 20% состоят космические лучи.

Применение благородных газов. Легкие благородные газы (Не, Ne, Ar) используют как наполнители газосветных трубок и ламп дневного света, криптоном и аргоном заполняют обычные лампы накаливания (90% Аг, 10% N2) для удлинения срока их службы и увеличения яркости свечения. Благородные газы применяются также в ионных фотоэлементах. Ксенон вследствие близости его спектра к спектру солнечного света используется для искусственного освещения при фотографировании (ксеноновая лампа). Гелий благодаря абсолютной негорючести служит для наполнения аэростатов и создания “искусственного воздуха” — газовой смеси (обычно 80% He и 20% O2 по объему) для дыхания при глубоководных погружениях. Аргон используется при сварке для создания защитной атмосферы, при получении титана и циркония.

Неон находит применение как хладагент в технике низких температур. Соединения ксенона

Наибольшее число соединений получено для ксенона.

Дифторид ксенона XeF2 образуется при прямом синтезе из простых веществ под действием тлеющего электрического разряда. XeF2 — белые кристаллы, с температурой плавления 140*С. При нагревании диспропорционирует с образованием, в частности, белых кристаллов тетрафторида ксенона XeF4:

2XeF2 = Xe + XeF4

Гексафторид ксенона XeF6 получают при многочасовом нагревании газовых смесей Xe и F2 при 6 МПа и 300*C. Продукт может содержать примеси XeF4 и дифторида дикислорода O2F2. Гексафторид ксенона — белое твердое вещество, плавящееся при 46*С в светло-желтую жидкость. Получен (предположительно) также октафторид ксенона XeF8. Из фторидов удается получить оксиды, например триоксид ксенона XeO3:

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

Триоксид ксенона XeO3 является кислотным оксидом, ему соответствует, например, соль ксенат(VI) бария Ba3XeO6, представляющая собой малорастворимые белые кристаллы. Известен также октагидрат ксената(VIII) натрия Na4XeO6*8H2O.

Тетраоксид ксенона XeO4 — желтое твердое вещество.

Дихлорид ксенона XeCl2 — белые кристаллы, устойчивые в отсутствие воды до 80*C.