Инертные газы
сенонат натрия может быть выделен в виде
бесцветного кристаллогидрата Na4XeO6 · 6Н2О. К образованию перксенонатов
приводит и гидролиз XeF6 в гидроокисях натрия и калия. Если твердую соль
Na4XeO6 обработать раствором нитрата свинца, серебра или уранила, то
получаются соответствующие перксенонаты: PbXeO6 и (UO2) 2XeO6 желтого цвета
и Ag4XeO6 — черного. Аналогичные соли дают калий, литий, цезий, кальций.
Окисел, соответствующий высшей кислоте ксенона, получают
взаимодействием Na4XeO6 с безводной охлажденной серной кислотой. Это
четырехокись ксенона ХеO4. В ней, как и в октафториде, валентность ксенона
равна восьми. Твердая четырехокись при температуре выше 0° С разлагается на
ксенон и кислород, а газообразная (при комнатной температуре) — на
трехокись ксенона, ксенон и кислород. Молекула ХеO4 имеет форму тетраэдра с
атомом ксенона в центре. В зависимости от условий гидролиз гексафторида
ксенона может идти двумя путями; в одном случае получается тетраоксифторид
XeOF4, другом — диоксифторид XeO2F2. Прямой синтез из элементов приводит к
образованию оксифторида ХеОF2. Все это бесцветные твердые вещества,
устойчивые в обычных условиях.
Очень интересна изученная недавно реакция дифторида ксенона с безводной
НС1O4. В результате этой реакции получено новое соединение ксенона ХеСlO4 —
чрезвычайно мощный окислитель, вероятно, самый сильный из всех перхлоратов.
Синтезированы также соединения ксенона, не содержащие кислорода.
Преимущественно это двойные соли, продукты взаимодействия фторидов ксенона
с фторидами сурьмы, мышьяка, бора, тантала: XeF2 · SbF5, ХеF6 · AsF3, ХеF6
· ВF3 и ХеF2 · 2ТаF5. И наконец, получены вещества типа XeSbF6, устойчивые
при комнатной температуре, и XeSiF6 — нестойкий комплекс.
В распоряжении химиков имеются весьма незначительные количества радона,
тем не мене удалось установить, что он также взаимодействует с фтором,
образуя нелетучие фториды. Для криптона выделены и изучены дифторид KrF2 и
тетрафторид KrF4 по свойствам, напоминающим соединения ксенона.
3.3 Получение Аргона.
Земная атмосфера содержит 66 · 1013 т аргона. Этот источник аргона
неисчерпаем, тем более что практически весь аргон рано или поздно
возвращается в атмосферу, поскольку при использовании он не претерпевает
никаких физических или химических изменений. Исключение составляют весьма
незначительные количества изотопов аргона, расходуемые на получение в
ядерных реакциях новых элементов и изотопов. Получают аргон как побочный
продукт при разделении воздуха на кислород и азот. Обычно используют
воздухоразделительные аппараты двукратной ректификации, состоящие из нижней
колонны высокого давления (предварительное разделение), верхней колонны
низкого давления и промежуточного конденсатора-испарителя. В конечном счете
азот отводится сверху, а кислород – из пространства над конденсатором.
Летучесть аргона больше, чем кислорода, но меньше, чем азота. Поэтому
аргонную фракцию отбирают в точке, находящейся примерно на трети высоты
верхней колонны, и отводят в специальную колонну. Состав аргонной фракции:
10...12% аргона, до 0,5% азота, остальное – кислород. В «аргонной» колонне,
присоединенной к основному аппарату, получают аргон с примесью 3...10%
кислорода и 3...5% азота. Дальше следует очистка «сырого» аргона от
кислорода (химическим путем или адсорбцией) и от азота (ректификацией). В
промышленных масштабах ныне получают аргон до 99,99%-ной чистоты. Аргон
извлекают также из отходов аммиачного производства – из азота, оставшегося
после того, как большую его часть связали водородом. Аргон хранят и
транспортируют в баллонах емкостью 40 л, окрашенных в серый цвет с зеленой
полосой и зеленой надписью. Давление в них 150 атм. Более экономична
перевозка сжиженного аргона, для чего используют сосуды Дюара и специальные
цистерны. Искусственные радиоизотопы аргона получены при облучении
некоторых стабильных и радиоактивных изотопов (37Cl, 36Аr, 40Аr, 40Са)
протонами и дейтонами, а также при облучении нейтронами продуктов,
образовавшихся в ядерных реакторах при распаде урана. Изотопы 37Аr и 41Аr
используются как радиоактивные индикаторы: первый – в медицине и
фармакологии, второй – при исследовании газовых потоков, эффективности
спетом вентиляции и в разнообразных научных исследованиях. Но, конечно, не
эти применения аргона самые важные.
3.4 Физиологическое действие инертных газов.
Естественно было ожидать, что столь химически инертные вещества, как
инертные газы, не должны влиять и на живые организмы. Но это не так.
Вдыхание высших инертных газов (конечно в смеси с кислородом) приводит
человека в состояние, сходное с опьянением алкоголем. Наркотическое
действие инертных газов обуславливается растворением в нервных тканях. Чем
выше атомный вес инертного газа, тем больше его растворимость и тем сильнее
его наркотическое действие.
Теперь о влиянии аргона на живой организм. При вдыхании смеси из 69%
Ar, 11% азота и 20% кислорода под давлением 4 атм возникают явления
наркоза, которые выражены гораздо сильнее, чем при вдыхании воздуха под тем
же давлением. Наркоз мгновенно исчезает после прекращения подачи аргона.
Причина – в неполярности молекул аргона, повышенное же давление усиливает
растворимость аргона в нервных тканях. Биологи нашли, что аргон
благоприятствует росту растений. Даже в атмосфере чистого аргона семена
риса, кукурузы, огурцов и ржи выкинули ростки. Лук, морковь и салат хорошо
прорастают в атмосфере, состоящей из 98% аргона и только 2% кислорода.
IV Применение инертных газов.
Гелий является важным источником низких температур. При температуре
жидкого гелия тепловое движение атомов и свободных электронов в твердых
телах практически отсутствует, что позволяет изучать многие новые явления,
например сверхпроводимость в твердом состоянии.
Газообразный гелий используют как легкий газ для наполнения воздушных
шаров. Поскольку он негорюч, его добавляют к водороду для заполнения
оболочки дирижабля.
[pic]
Так как гелий хуже растворим в крови, чем азот, большие количества
гелия применяют в дыхательных смесях для работ под давлением, например при
морских погружениях, при создании подводных тоннелей и сооружений. При
использовании гелия декомпрессия (выделение растворенного газа из крови) у
водолаза протекает менее болезненно, менее вероятна кессонная болезнь,
исключается такое явление, как азотный наркоз, – постоянный и опасный
спутник работы водолаза. Смеси He–O2 применяют, благодаря их низкой
вязкости, для снятия приступов астмы и при различных заболеваниях
дыхательных путей.
Гелий используют как инертную среду для дуговой сварки, особенно магния
и его сплавов, при получении Si, Ge, Ti и Zr, для охлаждения ядерных
реакторов.
Другие применения гелия – для газовой смазки подшипников, в счетчиках
нейтронов (гелий-3), газовых термометрах, рентгеновской спектроскопии, для
хранения пищи, в переключателях высокого напряжения. В смеси с другими
благородными газами гелий используется в наружной неоновой рекламе (в
газоразрядных трубках). Жидкий гелий выгоден для охлаждения магнитных
сверхпроводников, ускорителей частиц и других устройств. Необычным
применением гелия в качестве хладагента является процесс непрерывного
смешения 3He и 4He для создания и поддержания температур ниже 0,005 K
Области применения ксенона разнообразны и порой неожиданны. Человек
использует и его инертность и его чудесную способность вступать в реакцию
со фтором. В светотехнике признание получили ксеноновые лампы высокого
давления. В таких лампах светит дуговой разряд в ксеноне, находящемся под
давлением в несколько десятков атмосфер. Свет в ксеноновых лампах
появляется сразу после включения, он ярок и имеет непрерывный спектр — от
ультрафиолетового до ближней области инфракрасного. Ксеноном пользуются и
медики — при рентгеноскопических обследованиях головного мозга. Как и
баритовая каша, применяющаяся при просвечивании кишечника, ксенон сильно
поглощает рентгеновское излучение и помогает найти места поражения. При
этом он совершенно безвреден. Активный изотоп элемента № 54, ксенон - 133,
используют при исследовании функциональной деятельности легких и сердца.
Продувкой аргона через жидкую сталь из нее удаляют газовые включения.
Это улучшает свойства металла.
|[pic] |
Все шире применяется дуговая электросварка в среде аргона. В аргонной
струе можно сваривать тонкостенные изделия и металлы, которые прежде
считались трудносвариваемыми. Не будет преувеличением сказать, что
электрическая дуга в аргонной атмосфере внесла переворот в технику резки
металлов. Процесс намного ускорился, появилась возможность резать толстые
листы самых тугоплавких металлов. Продуваемый вдоль столба дуги аргон (в
смеси с водородом) предохраняет кромки разреза и вольфрамовый электрод от
образования окисных, нитридных и иных пленок. Одновременно он сжимает и
концентрирует дугу на малой поверхности, отчего температура в зоне резки
достигает 4000—6000° С. К тому же эта газовая струя выдувает продукты
резки. При сварке в аргонной струе нет надобности во флюсах и электродных
покрытиях, а стало быть, и в зачистке шва от шлака и остатков флюса.
Неон и аргон используются, как наполнители в неоновых лампах и лампах
дневного свата Криптоном наполняют обычные лампы с целью уменьшения
испарения и увеличения яркости свечения вольфрамовой нити. Ксеноном
| |  скачать работу |
Инертные газы |
