Соединения благородных газов

УЭ-0. Цели и задачи модуля.

Изучив данный модуль, студент должен знать:

- состав клатратов, образуемых Ng,

- состав соединений, образуемых легкими Ng (He, Ne, Ar),

- состав «истинных» соединений Ng,

- природу связи в соединениях Ng,

- вещества, способные взаимодействовать с Ng.

Изучив данный модуль, студент должен уметь:

- объяснять устойчивость клатратов межмолекулярным дисперсионным взаимодействием,

- применять теорию МО для объяснения невозможности образования молекул Ng₂ и возможности образования ионов Ng₂⁺,

- объяснять различную устойчивость димеров Ng₂⁺,

- пользоваться представлениями о донорно-акцепторных взаимодействиях для объяснения различной устойчивости гетероатомных фрагментов NgNg⁺, NgO⁺, NgN⁺, NgH⁺ и др.,

- обосновывать выбор реагентов для получения фторидов, комплексных фторидов, оксофторидов и оксидов Ng,

- составлять уравнения ступенчатого гидролиза фторидов Ng,

- составлять уравнения реакций получения в растворах оксоксенатов и фтороксоксенатов, а также реакций с участием этих соединений в качестве реагентов.

УЭ-1. Вводный контроль.

Задание 1. Постройте диаграммы МО Не₂ и Не₂⁺. Чему равна кратность связи в этих соединениях? Могут ли существовать эти частицы?

Задание 2. Межмолекулярное взаимодействие является диполь-дипольным притяжением. По мере уменьшения силы притяжения различные виды межмолекулярных взаимодействий указаны в ряду:

1) ориентационное-дисперсионное-индукционное

2) дисперсионное-ориентационное-индукционное

3) ориентационное-индукционное-дисперсионное

4) индукционное-ориентационное-дисперсионное

5) индукционное-дисперсионное-ориентационное

6) дисперсионное-индукционное-ориентационное

УЭ-2. Клатраты благородных газов.

Задание 3. Клатратами называются кристаллические вещества, в которых молекулы газа («гостя») находятся в полостях кристаллической структуры основного вещества («хозяина»). Благородные газы образуют клатраты на основе гидрохинона, воды, фенола и других соединений. Молярное соотношение гость: хозяин в таких соединениях может составлять 1: 3, 1: 4, 1: 5, 6, 1: 5, 75 и др. Напишите формулы клатратов ксенона с гидрохиноном (1: 3), фенолом (1: 4) и водой (1: 5, 75).

Задание 4. В настоящее время нет достоверных сведений о существовании клатратов Не и Ne. С какими из следующих факторов это связано:

1) очень маленькими атомными радиусами Не и Ne

2) отсутствием подходящего «хозяина» с соответствующим размером полостей

3) в очень маленьких по размеру полостях образуются мощные силы межмолекулярного отталкивания

4) в очень маленьких по размеру полостях образуются мощные силы межмолекулярного притяжения.

УЭ-3. Короткоживущие соединения He, Ne, Ar.

Задание 5. Все производные He, Ne и Ar являются катионами, которые образуются в газовой фазе в условиях, обеспечивающих ионизацию Ng (электронный удар). Известно, что энергия связи в гомоядерных катионах NgNg⁺ понижается в ряду He> Ne> Kr> Xe. Это можно объяснить:

1) уменьшением в этом ряду атомного радиуса

2) увеличением атомного радиуса

3) уменьшением энергии ионизации

4) увеличением энергии ионизации

5) увеличением акцепторной силы Ng⁺

6) уменьшением акцепторной силы Ng⁺

Задание 6. Из данных таблицы 10 следует, что двухатомные катионы NgNg⁺ являются достаточно устойчивыми частицами. Почему же они образуются только в особых условиях и являются короткоживущими?

Таблица 10

Энергии диссоциации (кДж/моль) катионов NgNg⁺

Задание 7. He, Ne и Ar образуют гетероатомные катионы с различными элементами. По данным таблицы 11 сделайте вывод об изменении устойчивости однотипных соединений в ряду He – Ne – Ar.

Таблица 11

Энергии диссоциации D₀ (кДж/моль) и равновесные расстояния r₀ (нм)

катионов HeХ⁺, NeХ⁺ и ArХ⁺

Задание 8. Распад молекул F₂ на атомы происходит при температуре 500 °С. Выше или ниже этой температуры распадаются HeH⁺ и NeH⁺? Для ответа используйте данные таблицы 12.

Таблица 12

Энергии диссоциации D₀ (кДж/моль)

УЭ-4. «Истинные» соединения благородных газов.

Задание 9. Энергии ионизации молекулы О₂ и атома Хе составляют 12, 70 и 12, 13 эВ соответственно. Как это обстоятельство было использовано при синтезе первого соединения ксенона Xe⁺[PtF₆]^–?

Задание 10. Ксенон образует фториды (XeF₂, XeF₄, XeF₆), оксиды (XeO₃, XeO₄), оксофториды, ксенаты и перксенаты – производные гипотетических кислот (H₂XeO₄, H₄XeO₆), комплексы с фторидами металлов. Криптон образует только KrF₂ и комплексные фториды. Радон образует соединения, аналогичные соединениям ксенона. Гелий, неон и аргон «истинных» соединений не образуют.

Таблица 13