ACH 02 VZÁCNÉPLYNY. Katedra chemie FP TUL VZÁCNÉ PLYNY

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "ACH 02 VZÁCNÉPLYNY. Katedra chemie FP TUL www.kch.tul.cz VZÁCNÉ PLYNY"

Marian Kopecký
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 VZÁCNÉPLYNY ACH 02 Katedra chemie FP TUL VZÁCNÉ PLYNY 1

2 VZÁCNÉ PLYNY 2

3 Vzácné plyny I II III IV V VI VII VIII I II III IV V VI VII VIII s 2 p 6 1 H n s n p He Li Be B C N O F Ne 2 3 Na Mg (n-1) d Al Si P S Cl Ar 3 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 Fr Ra Lr Rf Ha La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No He Výskyt je druhý nejrozšířenější prvek ve vesmíru (23% He, 76% H) na zemi spolu s Ar jsou produkty radioaktivního rozpadu (prvotně vzniklé He uniklo - je příliš lehké) 3

Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 Fr Ra Lr Rf Ha La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No He Výskyt je

4 Výskyt Vzácné plyny tvoří 1% zemské atmosféry v 1000 m 3 vzduchu je 9 m 3 Ar, 16 dm 3 Ne, 4 dm 3 He, 0,85 dm 3 Kr a 0,08 dm 3 Xe Výskyt Pro porovnání zastoupení těchto prvků s ostatními je vhodné vyjádřit jejich koncentrace v hmotnostních % He Ne } Ar 3, Kr 2, Xe Rn } jako Au, Pt jako Br; >Ag jako Ra, Re Takže ani ne vzácné!!! spíše ušlechtilé!!! 4

vhodné vyjádřit jejich koncentrace v hmotnostních % He 4 10 7 Ne 5 10 7 } Ar 3,6 10 4 Kr 2,1 10 8

5 Příprava vzácných plynů Ar se získává z čistého suchého vzduchu zbaveného O 2 (s Cu jako CuO) a N 2 (s Mg jako Mg 3 N 2 ) Výroba: při zkapalňování a frakční destilaci vzduchu Ar při výrobě NH 3 jako nečistota vstupních plynů (H 2 a N 2 ) He ze zemního plynu (> 0,4%) po zkapalnění uhlovodíků (ekonomičtější než ze vzduchu Rn jako produkt radioaktivního rozpadu 226 Ra (z 1 g = 0,64 cm 3 za 30 dní) Použití vzácných plynů He, Ne, Ar, Kr, Xe inertní atmosféra v metalurgii náhrada dusíku v dýchacích směsích kryogenní médium nosný plyn v chromatografii Ne, Kr, Xe ve výbojkách (neonové trubice) plnění žárovek Rn (radioaktivní-poločas rozpadu = 3,84 dne) k léčení rakoviny v γ defektoskopii 5

radioaktivního rozpadu 226 Ra (z 1 g = 0,64 cm 3 za 30 dní) Použití vzácných plynů He, Ne, Ar, Kr, Xe inertní atmosféra v metalurgii náhrada dusíku v dýchacích směsích

6 Hustota vzácných plynů [g/dm 3 ] Body varu vzácných plynů [K] 6

7 Zajímavost Supratekuté He s téměř nulovou viskozitou vzniká ochlazením na teplotu 2,178 K tuto vlastnost nemá žádný jiný prvek (nepodařilo se dosud objasnit) Cesta ke zkapalnění He Snížit teplotu je mnohem obtížnější než ji zvýšit 1877 zkapalnění O 2 francouzský fyzik L. P. Cailletet (90,2 K) 1883 zkapalnění N 2 Z. F. Wroblewski a K. Olszewski (77,4 K) 1898 zkapalnění H 2 anglický fyzik James Dewar (20,4 K) domníval se, že tím končí cesta k absolutní nule 0 mýlil se!!! 1908 zkapalnění He holandský fyzik H. Kamerlingh Onnes (4,2 K) 1926 pevné He (2,45 MPa opačný postup stlačováním He) W. H. Keesom (spolupracovník Onnese) 7

F. Wroblewski a K. Olszewski (77,4 K) 1898 zkapalnění H 2 anglický fyzik James Dewar (20,4 K) domníval se, že tím končí cesta k absolutní nule 0 mýlil se!

8 Chemické vlastnosti Vzácné plyny nemají snahu měnit svou elektronovou konfiguraci jsou chemicky neobyčejně inaktivní. Ještě donedávna nebyla známa žádná skutečná sloučenina vzácného plynu a proto označení inertní, respektive netečné plyny bylo plně oprávněné. Chemické vlastnosti Počátek 60. let N. Bartlett zkoumal PtF 6 a jeho extrémní oxidační schopnosti test na O 2 a posléze na Xe první stálá sloučenina XePtF 6 (s atomem Xe v kladném oxidačním stavu) další výzkum se zaměřil na Kr a Rn (mají nejnižší E ionizační ) v současnosti připravena řada dalších sloučenin 8

9 Stereochemie sloučenin Xe XeF 2 přímka F Xe F, volné elektronové páry tvoří trojbokou bipyramidu XeF 4 rovinný čtverec, volné elektronové páry dotvářejí oktaedr XeF 6 deformovaný oktaedr XeO 3 trigonální pyramida volný elektronový pár dotváří tetraedr XeO 4 tetraedr XeO 6 4 oktaedr XeOF 2 T-tvar XeO 2 F 2 houpačka XeO 3 F 2 trigonální bipyramida XeOF 4 čtvercová bipyramida XeF 8 2 tetragonální antiprizma Další sloučeniny: XeCl 2, XeCl 4, XeBr 2 KrF 2, RnF 2 Sloučeniny Xe syntéza a reakce Fluoridy XeF 2 (za nízké teploty a elektrického výboje) Xe + F 2 XeF 2 2 XeF H 2 O 2 Xe + 4 HF + O 2 9

T-tvar XeO 2 F 2 houpačka XeO 3 F 2 trigonální bipyramida XeOF 4 čtvercová bipyramida XeF 8 2 tetragonální antiprizma Další sloučeniny: XeCl 2, XeCl

10 Sloučeniny Xe syntéza a reakce Fluoridy XeF 4 (za vyšší teploty a tlaku) Xe + 2 F 2 XeF 4 2 XeF H 2 O 2/3Xe + 1/3XeO 3 + 1/2O 2 + 4HF Sloučeniny Xe syntéza a reakce Fluoridy XeF 6 (za vyšší teploty a tlaku) Xe + 3 F 2 XeF 6 2 XeF 6 + SiO 2 2 XeOF 4 + SiF 4 2 XeOF 4 + SiO 2 2 XeO 2 F 2 + SiF 4 10

Xe syntéza a reakce Fluoridy XeF 6 (za vyšší teploty a tlaku) Xe + 3 F 2

11 Sloučeniny Xe - syntéza Oxidy XeO 3, XeO 4 XeF H 2 O 6 HF + XeO 3 xenonany XeO 3 + OH HXeO 4 xenoničelany 3 XeO OH + O 3 3 XeO H 2 O Ba 2 XeO H 2 SO 4 XeO BaSO H 2 O Fluoridy-oxidy Sloučeniny Xe - syntéza XeF H 2 O XeO 2 F HF XeF 6 + H 2 O XeOF HF 11

H 2 O Ba 2 XeO 6 + 2 H 2 SO 4 XeO 4 + 2 BaSO 4 + 2 H 2 O Fluoridy-oxidy

12 Další sloučeniny Xe Ternární sloučeniny: Rb[XeF 7 ] Rb 2 [XeF 8 ] Cs[XeF 7 ] Cs 2 [XeF 8 ] Xe[RuF 6 ] 2 Xe[RhF 6 ] 2 Vlastnosti: Vzácné plyny jednoatomové molekuly bezbarvé, bez chuti, bez zápachu teploty varu a tání jsou vždy blízké hodnoty těžko zkapalnitelné chemicky netečné plyny radioaktivní je Xe a Rn 12

molekuly bezbarvé, bez chuti, bez zápachu teploty varu a tání jsou vždy

13 Příští přednáška Alkalické kovy 13

Podobné dokumenty

VZÁCNÉ PLYNY ACH 02. Katedra chemie FP TUL

VZÁCNÉ PLYNY ACH 02. Katedra chemie FP TUL VZÁCNÉ PLYNY ACH 02 Katedra chemie FP TUL www.kch.tul.cz VZÁCNÉ PLYNY VZÁCNÉ PLYNY Xenon Radon Vzácné plyny 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 I II III IV V VI VII VIII I II III IV V VI VII