氦氖氬氪氙氡通電後的顏色以及他們的化合物,最好有圖

2021-05-16 16:25:10 字數 4923 閱讀 8141

1樓:笨笨熊**輔導及課件

化合物xef4的結構,一個早期發現的稀有氣體化合物

稀有氣體的化學反應活性極低;因此,目前只製備出了數百個稀有氣體化合物。氦和氖參與化學鍵的中性化合物目前還沒有成功製備(雖然理論上少數氦的化合物是可以存在的),氡、氙、氪和氬也只表現出極低的活性[40]。根據艾倫電負性的大小,可知反應活性的順序為ne < he < ar < kr < xe < rn。

2023年,萊納斯·鮑林預言較重的稀有氣體可以與氟和氧反應,生成化合物。他預言了六氟化氪(krf6)和六氟化氙(xef6)的存在,推測xef8可能存在但不穩定,也**了氙酸可以轉化成氙酸鹽[41][42]。目前已經證明了這些預言基本上是準確的,只有xef8已知不但熱力學上不穩定,動力學上也不穩定[43]。

氙的化合物是稀有氣體化合物中數量最繁多的[44]。在大部分這些化合物中,氙原子的氧化態都是+2、+4、+6或+8,與電負性很高的原子如氟或氧鍵合,例如二氟化氙(xef2)、四氟化氙(xef4)、六氟化氙(xef6)、四氧化氙(xeo4)以及高氙酸鈉(na4xeo6)。其中有些化合物可以在化學合成中作為氧化劑,特別是xef2可以作為氟化劑[45]。

到2023年為止,已經制備出了大約五百種氙與其它元素鍵合的化合物,包括有機氙化合物(氙與碳原子鍵合),以及氙與氮、氯、金、汞和氙本身鍵合的化合物[40][46]。氙與硼、氫、溴、碘、鈹、硫、鈦、銅和銀鍵合的化合物也已製得,但只能在低溫的稀有氣體基質或超音速稀有氣體射流中存在[40]。

理論上,氡比氙要更活潑,因此應該比氙更容易與其它原子鍵合。然而,由於氡的同位素的高度放射性和極短的半衰期,實際上只製備出了少數氡的氟化物和氧化物[47]。

氪沒有氙活潑,但仍然製備出了一些氪的化合物,其中氪的氧化態為+2[40]。二氟化氪是最重要和最容易製備的氪化合物。氪與氮和氧鍵合的化合物也已製得[48],但分別只在−60 °c(−76.

0 °f)和−90 °c(−130.0 °f)以下穩定[40]。

氪原子與其它非金屬(氫、氯和碳)以及一些過渡金屬(銅、銀、金)鍵合的化合物也已製得,但只能存在於低溫的稀有氣體基質或超音速稀有氣體射流中[40]。2023年用類似的條件製備了最初幾個氬化合物,例如氟氬化氫(harf),以及一些氬與過渡金屬銅、銀、金鍵合的化合物[40]。到2023年為止,還沒有成功製備出含有氦或氖的共價鍵的化合物[40]。

稀有氣體(包括氦)可以在氣相中形成穩定的多原子離子。最簡單的2023年發現的氦合氫離子(heh+)[49]。因為它含有宇宙中最豐富的兩種元素:

氫和氦,因此被認為廣泛存在於星際介質中[50]。除此以外,還有許多已知的稀有氣體準分子。這些化合物比如arf和krf只能在激發態穩定存在,其中一些被應用於準分子鐳射器。

稀有氣體原子除了形成共價分子,還能形成非共價化合物。它們的包合物最早於2023年報道[51],這類化合物中一個稀有氣體原子被特定的無機或有機配體容納在晶格中。它們形成的必要條件是稀有氣體原子的大小必須與配體晶格的大小匹配。

例如氬、氪和氖能與氫醌形成包合物,而氦和氖卻不能,因為它們太小並且可極化性不夠強[52]。氖、氬、氪和氙還能形成由冰的晶格容納稀有氣體原子的水合物[53]。

容納稀有氣體原子的內嵌富勒烯化合物

稀有氣體能形成由富勒烯分子容納稀有氣體原子的內嵌富勒烯。2023年時發現60個碳原子的球狀分子c60,可以與高壓的稀有氣體反應形成諸如he@c60的配合物(@這個記號表示氦原子在c60分子內,而不是與它形成共價鍵[54]。截止2023年,富勒烯與氦、氖、氬、氪和氙的配合物都已製得[55]。

這些化合物的用途主要是通過稀有氣體原子的核磁共振波譜來研究富勒烯的結構和反應性[56]。

xef2成鍵的三中心四電子鍵模型

稀有氣體化合物例如二氟化氙(xef2)被視作超價分子,因為它們違反了八隅體規則。這些化合物的成鍵可以使用三中心四電子鍵模型來解釋[57][58]。這種模型於2023年首次提出,描述了三個共線原子的成鍵狀況。

例如xef2中的成鍵可以用三個原子的p軌道進行線性組合形成分子軌道來描述,氙原子全滿的p軌道與每個氟原子半滿的p軌道重疊,形成一個全滿的成鍵軌道、一個全滿的非鍵軌道和一個全空的反鍵軌道。最高佔有分子軌道(homo)定域在兩個端基原子上,這表明氟的高電負性促進了電荷的定域化[59]。

較重稀有氣體氪和氙的化學已有了長足的發展,而較輕稀有氣體氖和氦仍處於開始階段,而最穩定的氖至今仍沒有一種確認存在的化合物,目前只發現了一些不穩定的陽離子和未經證實的水合物[60]。

2樓:肆酲

氦粉紅,氖紅光,氬紫藍,氪藍光,氙小太陽白光,氡放射性射線,對人體有害。

至於化合物,看下面的資料;

稀有氣體化合物指含有稀有氣體元素的化合物。由於稀有氣體元素原子外層為閉殼

結構,化學性質不活潑,因此它們化合物的製備頗費了一些周折。

廣義上看,稀有氣體化合物可以包括稀有氣體元素形成的眾多包合物和水合物,但現在一般認為2023年得的六氟合鉑酸氙是最早製得的稀有氣體化合物,因為它的成功合成不僅意味著稀有氣體元素有可能形成化合物,而且極大推動了對稀有氣體化合物的系統研究。氙的眾多簡單化合物也是在此不久之後發現的。

編輯本段歷史

稀有氣體是第18族的元素,共包括氦、氖、氬、氪、氙和氡、以及最新合成的uuo共七個。所有的稀有氣體元素外層s和p軌道都填充滿了電子,氦有兩個外層電子,其它的都為8個。它們的電離能很高,電子親合能幾乎為零,生成化合物的傾向很小。

因此直到20世紀,化學家都認為稀有氣體化合物不存在,並將這些元素稱為「惰性氣體」。

然而,萊納斯·鮑林在2023年時**,原子序數較大的稀有氣體元素有可能與氟和氧生成化合物。他預言了六氟化氪和六氟化氙(xef6)的存在,提出八氟化氙可能是個不穩定的化合物,以及氙酸會以高氙酸鹽的形式成鹽。

現在看來,這些**相當準確,只是八氟化氙這個化合物不僅在熱力學不穩定,而且在動力學上也不穩定。2023年時仍未製得。

相比而言,原子序數較大的稀有氣體元素具有更多的電子層,因此內層電子對最外層電子的遮蔽效應致使其電離能減小,可能小到能與電負性強的元素(氟和氧)形成穩定化合物的地步。

編輯本段2023年之前

在2023年以前,唯一可以分離出來的稀有氣體化合物都是包合物,包括水合包合物。其它則是只有在光譜中才可觀測到的配位化合物。

包合物稀有氣體包合物在近幾十年曾被廣泛研究過,它們由於有可能用於儲存稀有氣體而引起了人們的興趣。在這些包合物中,稀有氣體原子基本上都是被包容在籠狀的主體分子中,即主體分子構成籠狀晶格,將稀有氣體包藏在籠中。能否形成包合物主要決定於主體分子和客體分子間的幾何因素是否合適。

例如,氬、氪和氙可以與β-氫醌形成包合物,氦和氖卻因為體積太小而無法包合在內。

稀有氣體包合物中,研究較多的主體分子是水、氫醌、苯酚和氟代苯酚。

包合物可以用來從稀有氣體中分離出he和ne,及運輸ar、kr和xe。此類化合物亦可用作放射源,kr的包合物是β粒子的安全**,xe的包合物則是γ射線的**。

配位化合物

曾經一度認為諸如ar·bf3之類的配位化合物可在低溫下存在,但始終未經實驗驗證。並且,有報道稱化合物whe2和hghe2可由電子轟擊製得。然而最近的研究表明,它們並不是真正的化合物,he很有可能只是被金屬表面吸附。

水合物水合物可由將稀有氣體壓入水中製得。有理論認為,強極性的水分子使稀有氣體原子產生誘導偶極,產生偶極-偶極作用力。因此原子序數較大的稀有氣體所形成的水合物,如xe·6h2o,比原子序數小的稀有氣體元素形成的要更加穩定。

但近年來對於這些化合物是否存在產生了疑問。

編輯本段真正的稀有氣體化合物

2023年,巴特利特在研究無機氟化物時,發現強氧化性的六氟化鉑可將o2氧化為o2+。由於o2到o2+的電離能(1165 kj mol)與xe到xe的電離能相差不大(1170 kj mol),因此他嘗試用ptf6氧化xe。結果反應得到了橙黃色的固體。

巴特利特認為它是六氟合鉑酸氙(xe[ptf6])。 這是第一個製得的稀有氣體化合物。後期的實驗證明該化合物化學式並非如此簡單,包括xefptf6和xefpt2f11。

在成功合成六氟合鉑酸氙,化學家又嘗試用類似的六氟化釕來氧化氙。結果發現除了生成xe(ruf6)x外,還存在有氙和氟氣直接生成二元氙氟化物的副反應。因此克拉森(howard claassen)通過讓氙和氟在高溫下反應,成功合成了四氟化氙。

目前合成的稀有氣體化合物絕大多數都是氙的化合物,其中比較重要的包括:

氙氟化物——xef2、xef4、xef6 氙的氟氧化物——xeof2、xeof4、xeo2f2、xeo3f2、xeo2f4 氙氧化物——xeo3、xeo4 二氟化氙可由xe和f2混合氣暴露在陽光下製得。但有趣的是,2023年代之前的半個世紀中,卻沒有人發現僅僅混合這兩種氣體就有可能發生反應。

氡可與氟反應生成二氟化氡,在固態時會發出黃色光。氪與氟反應得到二氟化氪。激發二聚體xe2及稀有氣體鹵化物,如xecl2都被用在準分子鐳射器中。

目前唯一知道的氬化合物是harf,於2023年製得。雖然2023年時有**報道arf2的存在,但尚未證實。目前還沒有製得he和ne的化合物。

最近製得了一大種類形式為xeoxy2的稀有氣體化合物,其中x = 1、2、3,y是任何電負性強的基團,比如cf3、n(so2f)2或otef5。這類化合物範圍相當廣,可以有上千個之多,並且涉及氙和氧、氮、碳甚至金之間的化學鍵。一同報道的還有高氙酸、一些稀有氣體鹵化物和配離子。

化合物xe2sb2f11中含有目前已知最長的化學鍵,其中的xe–xe鍵長308.71 pm。

稀有氣體原子可以被包覆在富勒烯分子中形成內嵌富勒烯。廣義上看,它們也屬於稀有氣體化合物的範疇。

編輯本段富勒烯化合物

稀有氣體原子可以被包覆在富勒烯分子中,形成多種多樣的內嵌富勒烯型化合物。它們首先在2023年合成。用c60與he或ne在3bar壓力下反應,得到的大約650000個富勒烯分子中,只有一個可以與稀有氣體原子形成包合物he@c60或ne@c60;壓力增大至3000bar時,產率增至0.

1%。編輯本段應用

稀有氣體化合物主要被用作氧化劑。這一型別的試劑包括:氙酸、高氙酸鹽、三氧化氙。

它們被稱為所謂「綠色氧化劑」,所參與的反應中,最終還原產物是氣態的稀有氣體,不會干擾反應,而且比較容易分離。受氧化性影響,氙氟化物容易放出氟,是有機化學中比較新穎高效的氟化試劑,以二氟化氙的用途最廣。

由於氪和氙的放射性核素不易儲存,因此常將它們以相應化合物的形式來存放及使用。

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he,ne,ar,kr,xe.依次是氦,氖,氬,氪,氙 紅磷 氧氣 五氧化二磷 4p 5o2 2p2o5 氦 he 氖 ne 氬 ar 氪 kr 氙 xe 文字表示式是 紅磷 氧氣 是箭頭,條件式點燃 五氧化二磷 化學方程式是 4 p 5 o2 點燃 2 p2o5 he ne ar kr xe p2...