Vzácné plyny
• elektronová konfigurace: ns2 (He), ns2np6 (dublet/oktet)
• vysoká stabilita – neochota tvořit sloučeniny, ani biatomické molekuly
• vysoké ionizační energie, kationty nestabilní
• velký energ. rozdíl HOMO-LUMO – neochota tvorby koordinační sloučeniny
• bezbarvé, bez chuti/zápachu, nízké teploty tání a varu (poutány pouze
slabými vdW silami)
• He – druhý nejrozšířenější prvek ve vesmíru, na Zemi vzácné (moc lehké,
gravitace ho neudrží)
• helium – unikátní vlastnosti izotopu 4
2He (nikoliv pro 3
2He) – při teplotě cca 2,2 K
přeměna tzv. He I a He II – supratekutost, tvorba tenkých filmů na podchlazených
površích…
• výskyt: atmosféra (cca 1 %, většina Ar), přírodní plyny a okluze v nerostech
(He),
• He (α-částice), Ar (přeměna 40K) a Rn (86Rn) – zdrojem nynějších zásob výlučně
radioaktivní přeměny
• výroba: frakční destilace zkapalněného vzduchu (Ne, Ar, Kr, Xe),
He – ze zemního plynu (ze vzduchu neekonomické), Ar – odpad z výroby
NH3 (příměs vstupních N2 a H2)
• využití: ochranná atmosféra (metalurgie, chemie, He, Ar), kryogenní chlazení (He,
nejnižší teplota varu ze všech látek), chlazení vysokoteplotních jaderných
reaktorů, nosné medium (GC), náplň žárovek a výbojek (He, Ar, Ne), dýchací
přístroje pro velké hloubky (He, náhrada N2 – nerozpouští se v krvi – zamezí
kesonové nemoci)
Sloučeniny
• klathráty
– atomy/molekuly hosta jsou vmezeřeny do dutinách krystalové mřížky
hostitele a poutány slabými vdW silami)
- nestechiometrické sloučeniny (mají pouze ideální nebo limitní složení)
- při zborcení mřížky hostitele (tání, rozpuštění) plyny unikají
- pouze pro Ar, Kr, Xe (He a Ne jsou příliš malé, málo polarizovatelné)
- hostitelem nejčastěji voda (8G.46H2O), hydrochinon, p-kresol (G.3R)
- využití: skladování vzácných plynů (podobně zeolity), práce s
radioaktivními izotopy Kr a Xe
• kovalentní sloučeniny
- převážně sloučeniny Xe
- fluoridy, kyslíkaté sloučeniny
- příprava – ze směsi Xe a F2 za vhodných podmínek (teplota, tlak,
poměry, iniciace
• XeF2, XeF4 a XeF6 – relativně stálé krystalické látky (b. t. 129 °C; 117,1 °C a
49,5 °C)
2XeF2 + 2H2O → 2Xe + 4HF + O2
6XeF4 + 12 H2O → 4Xe + 24HF + 2XeO3 + 3O2
- hydrolýzou těchto sloučenin připraveny
kyslíkaté sloučeniny (stejně i se SiO2 – sklem - vznik SiF4)
XeF6 + H2O → 2 HF + XeOF4
XeOF4 + H2O → 2 HF + XeO2F2
XeO2F2 + H2O → 2 HF + XeO3
- silná oxidační a fluorační činidla (síla roste k XeF6)
• dále KrF2, XeCl2, XeBr2, XeCl4 (všechny nestálé)
• XeO3 – silně explozivní, mimořádně silné oxidační činidlo (ale pomalé)
- s koncentrovanými roztoky silných zásad reagují podle rovnice:
XeO3 + OH- → HXeO4
-
v alkalickém roztoku tyto sloučeniny zvolna disproporcionují:
2 HXeO4
- + 2 OH- → XeO6
4- + Xe + O2 + 2 H2O
- xenoničelany jsou rychlá a silná oxidační činidla:
2 H2XeO6
2- + 2H+ → 2 HXeO4
- + O2 + 2 H2O
• XeO4 – silně explozivní
Ba2XeO6 + 2 H2SO4 → XeO4 + 2 BaSO4 + 2 H2O
• fluoroxenonany: XeF7
- a a XeF8
2- (pouze XeF6 se chová jako akceptor F-)
• adiční sloučeniny s fluoridy: (XeF)+MF6, (XeF)+M2F11, (Xe2F3)+MF6
- (reakce
XeF2 s pentafluoridy P, As, Sb a kovů)