如何从空气中分离稀有气体第一个由化学键连接的稀有气体化合物是怎么合成出来? 怎么制取空气中的稀有气体?

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-02
氖、氦、氪、氙和氧、氮的沸点不同,它在液体空气中的数量也不同,因此在精馏塔中它们汇集在不同的部位中。氖、氦气的沸点较氮低得多(氖-245.9 ℃,氦-268.9 ℃),当液体空气进入下塔在精馏过程中,大部分氖、氦和氮混合进入冷凝蒸发器管内,氮气冷凝后沿着管壁流下,但氖、氦气不能冷凝,因而汇集在冷凝器的顶部,从液体空气中提取氖、氦气从这里引出。
氪、氙的沸点高(氪-151.7 ℃,氙-109.1 ℃),当液体空气进入下塔以后,氪、氙均冷凝在底部的液空中,经节流后送入上塔,汇集在液氧中和氧气中,从空分塔取氪、氙混合物,一般从氧气中取得。

氩在液体空气中含量为0.932%,由于氩的沸点介于氧、氮之间,在上塔中,氩气对于氧是易蒸发的组分,对于氮是不易蒸发的组分,因此在上塔中部地区的氩富集区,可抽气(含氩8
~9%)进行提纯。

1962年,加拿大化学家巴特列特(N.Bartlett)首次合成了氙和氟的化合物。自1960年以来,文献上报道了数种新的铂族金属氟化物,它们都是强氧化剂,其中高价铂的氟化物六氟化铂(PtF6)的氧化性甚至比氟还要强。巴特列特首先用PtF6与等摩尔氧气在室温条件下混合反应,得到了一种深红色固体,经X射线衍射分析和其他实验确认此化合物的化学式为O2PtF6,其反应方程式为:O2+PtF6→O2PtF6

稀有气体化合物怎样制得其化学键类型及怎样形成化学键~

是第18族的元素,共包括氦、氖、氩、氪、氙和氡六个。所有的稀有气体元素外层s和p轨道都填充满了电子,氦有两个外层电子,其它的都为8个。它们的电离能很高,电子亲合能几乎为零,生成化合物的倾向很小。因此直到20世纪,化学家都认为稀有气体化合物不存在,并将这些元素称为“惰性气体”。
  然而,莱纳斯·鲍林在1933年时预测,原子序数较大的稀有气体元素有可能与氟和氧生成化合物。他预言了六氟化氪和六氟化氙(XeF6)的存在,提出八氟化氙可能是个不稳定的化合物,以及氙酸会以高氙酸盐的形式成盐。
  现在看来,这些预测相当准确,只是八氟化氙这个化合物不仅在热力学不稳定,而且在动力学上也不稳定。2006年时仍未制得。
  相比而言,原子序数较大的稀有气体元素具有更多的电子层,因此内层电子对最外层电子的屏蔽效应致使其电离能减小,可能小到能与电负性强的元素(氟和氧)形成稳定化合物的地步。编辑本段1962年之前  在1962年以前,唯一可以分离出来的稀有气体化合物都是包合物,包括水合包合物。其它则是只有在光谱中才可观测到的配位化合物。
  包合物
  稀有气体包合物在近几十年曾被广泛研究过,它们由于有可能用于储存稀有气体而引起了人们的兴趣。在这些包合物中,稀有气体原子基本上都是被包容在笼状的主体分子中,即主体分子构成笼状晶格,将稀有气体包藏在笼中。能否形成包合物主要决定于主体分子和客体分子间的几何因素是否合适。例如,氩、氪和氙可以与β-氢醌形成包合物,氦和氖却因为体积太小而无法包合在内。
  稀有气体包合物中,研究较多的主体分子是水、氢醌、苯酚和氟代苯酚。
  包合物可以用来从稀有气体中分离出He和Ne,及运输Ar、Kr和Xe。此类化合物亦可用作放射源,Kr的包合物是β粒子的安全来源,Xe的包合物则是γ射线的来源。
  配位化合物
  曾经一度认为诸如Ar·BF3之类的配位化合物可在低温下存在,但始终未经实验验证。并且,有报道称化合物WHe2和HgHe2可由电子轰击制得。然而最近的研究表明,它们并不是真正的化合物,He很有可能只是被金属表面吸附。
  水合物
  水合物可由将稀有气体压入水中制得。有理论认为,强极性的水分子使稀有气体原子产生诱导偶极,产生偶极-偶极作用力。因此原子序数较大的稀有气体所形成的水合物,如Xe·6H2O,比原子序数小的稀有气体元素形成的要更加稳定。但近年来对于这些化合物是否存在产生了疑问。编辑本段真正的稀有气体化合物  1962年,巴特利特在研究无机氟化物时,发现强氧化性的六氟化铂可将O2氧化为O2。由于O2到O2的电离能(1165 kJ mol)与Xe到Xe的电离能相差不大(1170 kJ mol),因此他尝试用PtF6氧化Xe。结果反应得到了橙黄色的固体。巴特利特认为它是六氟合铂酸氙(Xe[PtF6])。 这是第一个制得的稀有气体化合物。后期的实验证明该化合物化学式并非如此简单,包括XeFPtF6和XeFPt2F11。
  在成功合成六氟合铂酸氙,化学家又尝试用类似的六氟化钌来氧化氙。结果发现除了生成Xe(RuF6)x外,还存在有氙和氟气直接生成二元氙氟化物的副反应。因此克拉森(Howard Claassen)通过让氙和氟在高温下反应,成功合成了四氟化氙。
  目前合成的稀有气体化合物绝大多数都是氙的化合物,其中比较重要的包括:
  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混合气暴露在阳光下制得。但有趣的是,1960年代之前的半个世纪中,却没有人发现仅仅混合这两种气体就有可能发生反应。
  氡可与氟反应生成二氟化氡,在固态时会发出黄色光。氪与氟反应得到二氟化氪。激发二聚体Xe2及稀有气体卤化物,如XeCl2都被用在准分子激光器中。目前唯一知道的氩化合物是HArF,于2000年制得。虽然2003年时有媒体报道ArF2的存在,但尚未证实。目前还没有制得He和Ne的化合物。
  最近制得了一大种类形式为XeOxY2的稀有气体化合物,其中x = 1、2、3,Y是任何电负性强的基团,比如CF3、N(SO2F)2或OTeF5。这类化合物范围相当广,可以有上千个之多,并且涉及氙和氧、氮、碳甚至金之间的化学键。一同报道的还有高氙酸、一些稀有气体卤化物和配离子。化合物Xe2Sb2F11中含有目前已知最长的化学键,其中的Xe–Xe键长308.71 pm。
  稀有气体原子可以被包覆在富勒烯分子中形成内嵌富勒烯。广义上看,它们也属于稀有气体化合物的范畴。 ]编辑本段富勒烯化合物  稀有气体原子可以被包覆在富勒烯分子中,形成多种多样的内嵌富勒烯型化合物。它们首先在1993年合成。用C60与He或Ne在3bar压力下反应,得到的大约650000个富勒烯分子中,只有一个可以与稀有气体原子形成包合物He@C60或Ne@C60;压力增大至3000bar时,产率增至0.1%。编辑本段应用  稀有气体化合物主要被用作氧化剂。这一类型的试剂包括:氙酸、高氙酸盐、三氧化氙。它们被称为所谓“绿色氧化剂”,所参与的反应中,最终还原产物是气态的稀有气体,不会干扰反应,而且比较容易分离。受氧化性影响,氙氟化物容易放出氟,是有机化学中比较新颖高效的氟化试剂,以二氟化氙的用途最广。
  由于氪和氙的放射性核素不易储存,因此常将它们以相应化合物的形式来存放及使用。不好意思我是听说过,但是不是研究这方面的人,只能帮你找点材料,很惭愧,希望能够对你理解有帮助!

稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡等6种元素,其原子的最外层电子构型除氦为1s2(上标)外,其余均为稳定的8电子构型ns2np6(均为上标)。稀有气体的化学性质很不活波,所以过去人们曾认为他们与其他元素之间不会发生化学反应,将他们列为周期表中的零族,并称之为“惰性气体”。然而正是这种绝对的概念束缚了人们的思想,阻碍了对稀有气体化合物的研究。1962年,在加拿大工作的26岁的英国青年化学家N.Bartlett合成了第一个稀有气体化合物Xe[PtF6](6为下标),引起了化学界的很大兴趣和重视。许多化学家竟相开展这方面的工作,先后陆续合成了多种“稀有气体化合物”,促进了稀有气体化学的发展。




稀有气体,又称作惰性气体或贵气体,是指元素周期表上的第18族元素(IUPAC新规定,即原来的0族),它们在常温下全部是以单原子为分子的气体。
包括氦、氖、氩、氪、氙、氡6个元素,属周期系零族元素。曾称惰性气体。在稀有气体发现的初期,认为这6种元素在地壳中的含量很少,故称为稀有气体。根据现有资料,氩的含量并不稀少,而且在太阳中,氦是蕴藏量仅次于氢的元素。因此,稀有气体只能作为历史名称而被沿用下来。稀有气体是19世纪末、20世纪初陆续由英国W.拉姆齐等从空气中发现的。
空气中约含1%(体积百分)稀有气体,其中绝大部分是氩。稀有气体都是无色、无臭、无味的,微溶于水,溶解度随分子量的增加而增大。稀有气体的分子都是由单原子组成的,它们的熔点和沸点都很低,随着原子量的增加,熔点和沸点增大。它们在低温时都可以液化。稀有气体原子的最外层电子结构为ns2np6(氦为1s2),是最稳定的结构,因此,在通常条件下不与其他元素作用,长期以来被认为是化学性质极不活泼,不能形成化合物的惰性元素。直到1962年,英国化学家N.巴利特才利用强氧化剂PtF6与氙作用,制得了第一种惰性气体的化合物XePtF6,以后又陆续合成了其他惰性气体化合物,并将它的名称改为稀有气体。空气是制取稀有气体的主要原料,通过液态空气分级蒸馏,可得稀有气体混合物,再用活性炭低温选择吸附法,就可以将稀有气体分离开来。

将城市的夜晚打扮得流光溢彩的是霓虹灯,这是一种气体放电灯。在制作霓虹灯时,首先将封装有电极的细长玻璃管内的气体抽出,然后充入情性气体(氦气、氖气、氮气)或水银蒸气。这样,当霓虹灯的电极被加上高电压后,电极中的电子在电场的作用下逸出并撞击气体原子,大量的气体原子被激发和电离,从而“充满”能量。这些能量以光辐射射的形式被释放,霓虹灯就会发出光了。

霓红灯的颜色是由充入的气体种类决定的:
霓虹灯放光颜色
所充气体 光的颜色 所充气体 光的颜色
He 白(带蓝绿色) O2 黄
Ne 红 紫 空气 桃红
Ar 红 H2O 蔷薇色
Hg 绿 H2 蔷薇色
K 黄 红 Kr 黄 绿
Na 金 黄 Co 白
Na 黄 红 Co2 灰 白


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