ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Хімія інертних газів
         

     

    Біологія і хімія

    Хімія інертних газів

    Доктор хімічних наук В. І. Фельдман

    Словосполучення "Хімія інертних газів" звучить парадоксально. Справді, якась хімія може бути у інертного речовини, якщо в його атомах заповнені всі електронні оболонки і, отже, воно за визначенням ні з чим не повинно взаємодіяти? Однак в другій половині XX століття хімікам вдалося подолати оборону заповнених оболонок і синтезувати неорганічні сполуки інертних газів. А в XXI столітті вчені з Росії та Фінляндії отримали речовини, які складаються тільки з атомів інертного газу, вуглецю та водню.

    Все починалося зі фторидів

    Власне кажучи, про те, що хімічні сполуки криптону, ксенону і радону із сильними окислювачами цілком можуть існувати, Лайнус Полінг згадував ще в 1933 році. Однак минуло близько тридцяти років, перш ніж в 1962 році Ніл Бартлетт синтезував в Канаді перший з таких з'єднань - XePtF 6, при цьому в реакції брали участь благородний газ і потужний окислювач, гексафторид платини. Міркування, на які вчений спирався у своєму пошуку, були досить простими та інтуїтивно зрозумілими кожному хіміку: якщо гексафторид платини настільки сильний, що відбирає електрон навіть у молекулярного кисню, то чому він не може це зробити з Ксеноном? Адже зовнішній електрон у атома цього газу прив'язаний до ядра нітрохи не сильніше, ніж у кисню, - про це свідчать майже однакові значення потенціалу іонізації. Після того, як успішний синтез підтвердив гіпотезу, було отримано ціле сімейство сполук ксенону з сильними окислювачами - фторидів, оксіфторідов, оксидів, солей ксеноновим кислоти і численні комплекси. Хіміки синтезували також хлорид ксенону і фторовмісні з'єднання зі зв'язками Xe-B і Xe-N.

    В наступні двадцять років інтригуючі події розгорнулися на стику хімії ксенону та органічної хімії. У сімдесяті роки з'явилося повідомлення про синтез нестабільною молекули FXeCF 3, а потім і Xe (CF 3) 2. Наприкінці вісімдесятих отримали вже стабільні іонні солі, в яких катіон містив зв'язок Xe-C (у як аніону, як правило, виступав борфторід). Серед сполук такого типу особливий інтерес (чому - стане зрозуміло пізніше) представляє сіль алкінілксенонія - [t-BuC ¤ CXe] + [BF 4] -, яку синтезували В.В. Жданкін, П. Стенг і Н.С. Зефір в 1992 році. Взагалі-то, такі з'єднання можна вважати як органічними, так і неорганічними, але в будь-якому разі їх отримання стало великим кроком вперед і для теоретичної, і для синтетичної хімії.

    Набагато важче здавався криптон. Однак і його вдалося спочатку з'єднати з фтором, а потім вбудувати й у більш складні молекули.

    Не треба думати, що всі ці сполуки - якась кумедна екзотика. По крайней мере, один клас з них, фториди ксенону і, перш за все, його діфторід, досить часто застосовують, якщо в лабораторних дослідах потрібно щось профторіровать. Працюють вони і для розтину мінеральної сировини, і, природно, як проміжні сполуки при синтезі нових похідних ксенону.

    В цілому "бартлеттовское" напрям у хімії інертних газів має дві головні особливості. По-перше, воно належить до іонної хімії. Так, формулу першим з'єднання ксенону правильніше записувати як Xe + [PtF 6] -. У всіх випадках інертний газ служить відновлювачем. Це зрозуміло з найбільш загальних міркувань: при всьому бажанні атом із заповненою електронною оболонкою не здатний ухвалити ще один електрон, а от віддати - може. Головне, щоб партнер був агресивний і наполегливий, тобто мав яскраво вираженими окисними властивостями. Не дивно, що легше інших розлучається зі своїм "октетним благородством" ксенон: у нього електрони зовнішньої оболонки розташовані далі від ядра і утримуються слабкіше.

    По-друге, сучасна хімія інертних газів тісно прив'язана до хімії фтору. До складу переважної більшості сполук входять атоми фтору, і навіть у тих рідкісних випадках, коли фтору немає, шлях до їх отримання все одно лежить через фториди.

    А чи може бути інакше? Чи існують з'єднання інертних газів не тільки без фтору, але і без будь-яких інших окислювачів? Наприклад, у вигляді нейтральних стабільних молекул, де атом інертного газу пов'язаний з воднем і ні з чим більше? До недавнього часу таке питання, очевидно, навіть не приходив в голову ні теоретикам, ні експериментаторам. Тим часом саме про таких молекулах мова піде далі.

    Ліричний відступ про роль благородства

    Перш говорить про ніж гідридах інертних газів, давайте повернемося до самого початку, а саме - До інертності шляхетних газів. Незважаючи на все сказане вище, елементи головної підгрупи восьмий групи цілком виправдовують своє групове назву. І людина використовує їх природну інертність, а не вимушену реакційну здатність.

    Наприклад, фізико-хіміки люблять застосовувати такий метод: заморозити суміш інертного газу з молекулами певної речовини. Охолонувши до температури між 4 і 20К, ці молекули опиняються в ізоляції в так званої матриці твердого інертного газу. Далі можна діяти світлом або іонізуючим випромінюванням і дивитися, що за проміжні частки виходять. В інших умовах такі частки не видно: вони занадто швидко вступають в реакції. А з інертним газом, як вважалося протягом багатьох років, прореагувати дуже непросто. Такими дослідженнями впродовж багатьох років займалися в наших лабораторіях - у Науково-дослідному фізико-хімічному інституті ім. Л.Я. Карпова, а потім і в Інституті синтетичних полімерних матеріалів РАН, причому використання матриць з різними фізичними властивостями (аргону, криптону, ксенону) розповіло багато нового і цікавого про вплив оточення на радіаційно-хімічні перетворення ізольованих молекул. Але це - тема для окремої статті. Для нашої ж історії важливо, що така матрична ізоляція несподівано для всіх привела в зовсім нову область хімії інертних газів. І сталося це в результаті однієї зустрічі на міжнародній конференції з матричної ізоляції в США, яка сталася в 1995 році. Саме тоді науковий світ вперше дізнався про існування нових незвичних сполук ксенону і криптону.

    Гідриди виходять на сцену

    Фінські хіміки з Університету Гельсінкі Міка Петтерсон, Ян Лунделл і Маркку Расанен наповнювали тверді матриці інертних газів галогеноводородамі (HCl, HBr, HI) і дивилися, як ці речовини розпадаються під дією світла. Як виявилося, якщо ксеноновий матрицю після лазерного фотолізу, який проводили при температурі нижче 20К, нагріти до 50К, то в ній з'являються нові і дуже інтенсивні смуги поглинання в ІЧ-спектрі в області між 2000 і 1000 см -1. (У класичній коливальної спектроскопії, в "середньому" та "далекому" ІЧ-діапазонах, традиційно використовують шкалу хвильових чисел - еквівалентів частот коливань, виражених в зворотних сантиметрах. Саме в такому вигляді характеристики коливальних спектрів наведені майже в усіх підручниках, довідниках і статтях.) У Криптонові матриці цей же ефект проявлявся після нагріву до 30К, а в аргонової ніяких нових смуг помітно не було.

    Дослідники з Хельсінкі зробили сміливе припущення: поглинання обумовлено валентними коливаннями зв'язків H-Xe і H-Kr. Тобто при нагріванні опромінених зразків виникають нові молекули, що містять атоми інертних газів. Експерименти з ізотопним заміщенням і квантово-хімічні розрахунки повністю підтвердили це припущення. Таким чином, сімейство сполук інертних газів поповнилося відразу кількома новими членами вельми незвичайного виду - HXeCl, HXeBr, HXeI, HKrCl і HXeH. Остання з перерахованих формул справила особливо сильне враження на хіміків, вихованих на класичних традиціях: тільки ксенон і водень, ніяких сильних окислювачів!

    Тут важливо зазначити, що для того, щоб нове з'єднання з'явилося на хімічній карті світу, необхідно його однозначно ідентифікувати. Расанен і його колеги зважилися повірити своїм очам, ризикнули висловити сміливе припущення і змогли довести його. Тим часом подібні експерименти з інертними матрицями проводили і інші вчені. Цілком імовірно, що вони спостерігали смуги поглинання гідридів ксенону і криптону, але не змогли їх пізнати. В усякому разі, дігідрід ксенону безсумнівно виходив в наших експериментах, тільки ми про це не підозрювали. Зате, розглядаючи разом з фінськими колегами наш стенд на тій самій конференції, де були вперше представлені сенсаційні дані гельсінкської групи, ми відразу ж це з'єднання змогли виявити. На відміну від фінських колег, ми в ксенон заморожували вуглеводні, а потім опромінювали їх швидкими електронами. Гідрид ж виникало при нагріванні до 40К.

    Освіта нового, такого незвичайного з'єднання інертного газу саме при нагріванні означає: вся справа у вторинних реакціях. Але які частки в них беруть участь? На цей питання перше експерименти відповіді не давали.

    метастабільна зв'язок в газовому льоду

    Дотримуючись "Іонної традиції" в хімії ксенону, фінські дослідники припустили, що й тут попередниками служать іонні частинки - протони і відповідні аніони. Перевірити це припущення, спираючись лише на дані ІЧ-спектроскопії, було неможливо, адже смуги в спектрах при нагріванні з'являлися раптово, як ніби з нічого. Однак у нашому розпорядженні був ще метод електронного парамагнітного резонансу (ЕПР). З його допомогою вдається визначити, що за атоми і радикали виникають при опроміненні і як швидко вони зникають. Зокрема, атоми водню в ксеноновим матриці дають прекрасні сигнали ЕПР, які ні з чим не можна сплутати внаслідок характерного взаємодії неспарених електрона з магнітними ядрами ізотопів ксенона (129Xe і 131Xe).

    Приблизно так виглядають блукання атомів водню з енергетичних ям: глобальний мінімум, що відповідає молекулі HY, лежить набагато нижче, але бар'єр між двома станами виявляється досить великим, щоб забезпечити відносну стійкість проміжного з'єднання за участю інертного газу.

    Повернувшись з пам'ятною конференції 1995 року, ми відразу ж провели експерименти, де і з'ясували, що при нагріванні ксеноновим матриці атоми водню зникають. Причому їх загибель, зафіксована за даними ЕПР, добре корелює з виникненням дігідріда ксенону, про який свідчать ІЧ-спектри: обидва процеси протікають в дуже вузькому діапазоні температур (38-40К). Якщо ж в матрицю додати речовини, які пригнічують освіта атомів водню при опроміненні, то і вихід дігідріда ксенону при подальшому нагріванні різко знижується. Тобто справа зовсім не в іони-попередників, про які думали фіни: молекула HXeH виникає в результаті реакцій рухливих атомів водню. Коли два атоми зближуються в матриці настільки, що між ними залишається лише один атом ксенону, замість звичної рекомбінації з утворенням Н 2 виникає молекула нового з'єднання. Фінські вчені, у свою чергу, виявили, що і HXeI утворюється схожим чином.

    В результаті цих експериментів вийшла схема освіти гідридів інертних газів в ксенонових і Криптонові матрицях. Вона виглядає так. Коли тверду матрицю досить нагріються (до 30-32К для криптону або 38-40К для ксенону), заморожені раніше атоми водню починають дифундувати, тобто стрибають від однієї пастки до іншої. І роблять це до тих пір, поки пастка не виявиться занадто глибокою. Один з глибоких локальних мінімумів енергії відповідає молекулі HXY, де Y - другий водень або якийсь галоген, а X - ксенон або криптон. Цей гідрид, безсумнівно, метастабілен, адже глобальний мінімум, який відповідає молекулі HY, лежить набагато нижче. Однак бар'єр між двома станами не так уже й малий: при настільки низькій температурі подолати його не вдається і проміжне з'єднання виявляється стійким. У всякому випадку, при тій температурі, коли інертний газ ще існує в твердому вигляді.

    «Ударна п'ятирічка» гідридів

    Така схема виявилася непоганим керівництвом до дії для спрямованого синтезу нових молекул. Незабаром з'ясувалося, що в ролі Y може бути будь-який атом або радикал з відносно високою спорідненістю до електрона. Протягом п'яти років група Расанена отримала цілу серію нових гідридів ксенону: HXeCN, HXeNC, HXeSH, HXeOH. Остання з цих сполук цікаве тим, що з формальної точки зору являє собою продукт впровадження атома ксенону в молекулу води. Список кріптонсодержащіх молекул поповнився двома з'єднаннями - HKrCN і HKrF. Але, мабуть, головною сенсацією стало першим нейтральне хімічна сполука аргону - HArF: воно виникає при фотоліз фтористого водню в аргонової матриці. Відзначимо, що в отриманні HArF та інших з'єднань активну участь приймав колишній співробітник Санкт-Петербурзького університету Леонід хрящів, який працює в групі Расанена з 1996 року. У цілому стало остаточно ясно, що в найближчому майбутньому шкільних підручників хімії не вдасться уникнути сильною коректування.

    Після падіння "аргонового бастіону" для хіміків, здається, не залишилося нічого непорушного. В усякому разі, теоретики вже серйозно обговорюють можливість існування молекули HHeF. Правда, надія на те, що вдасться експериментально зафіксувати народження такого з'єднання, дуже мала: швидше все, вона буде жити дуже недовго - атом водню просочиться під енергетичним бар'єром і з'єднається безпосередньо із фтором без благородного посередника.

    Шлях до ксеноноорганіке

    Синтез гідридів інертних газів був одним з ефектних заключних досягнень хімії XX століття. І все ж на початку нового століття ця глава хімічної історії закінчилася. Справді, майже всі передбачені прості молекули HXY були отримані. Рідкісні теоретично стійкі, але до цих пір не знайдені виключення - Це - HXeF і HXeSiF 3 або екзотичне з'єднання гелію. Тим часом кожен хімік знає, що органічних сполук відомо у багато разів більше, ніж неорганічних. І можливості для комбінування тут майже безмежні.

    Можна Чи можна отримати органічні гідриди інертних газів? Ніяких принципових перешкод для цього немає: треба лише уявити, що в ролі Y виступає органічний радикал, що володіє достатньою електронегативні. Які шанси виявити їх практично? У сучасній хімії розрахунок часто передує експерименту, і хімія інертних газів тут не виняток.

    Квантово-хімічні розрахунки органічних молекул з атомом ксенону, впровадженим по зв'язку О-Н, з'явилися незабаром після відкриття перших гідридів.

    Більше того, вже відомий нам Ян Лунделл з Хельсінкі разом з Аріка Коеном і Робертом Гербером (Ізраїль-США) передбачили: можуть існувати вуглеводні з атомом ксенону, впровадженим по зв'язку С-Н. При цьому мова йшла про дуже прості і вельми популярних серед хіміків вуглеводнях - ацетилені, бензолі, фенол. Про свою ідеї автори розповіли на 4-й Міжнародній конференції з хімії низьких температур у Фінляндії в серпні 2002 року. Реакції експериментаторів були різноманітними: від мисливського азарту до неприхованого песимізму. Найбільший інтерес викликали розрахунки з'єднання ксенону з ацетиленом, яка має бути особливо стабільним. Чи не випробувати можливість синтезу такого багатообіцяючого речовини було б просто гріх.

    Ксенонове ацетилен

    Кожен, хто вивчав органічну хімію хоча б в обсязі середньої школи, пам'ятає типові завдання: написати схему отримання складних органічних молекул з неорганічних з'єднань. Всі ці ланцюжки починалися однаково: карбід кальцію плюс вода -- виходить ацетилен. Саме тому ксенон, приєднаний до ацетилену, здатний відкрити двері в нову своєрідну область елементоорганіческой хімії.

    Повернувшись з конференції, ми вирішили відразу ж перевірити пророкування теоретиків, і все пройшло як по нотах. Спочатку за допомогою ЕПР-спектрів вдалося з'ясувати, що при опроміненні електронами молекула ацетилену (HCCH) в ксеноновим матриці дійсно дисоціюють на атом Н * і етінільний радикал · С ¤ СН. При розігріві до 40-45к атоми Н зникають майже повністю, одночасно зменшується кількість етінільних радикалів і з'являється трохи вінільних · HС = CH 2.

    Тут як раз і розгортається інтрига: при настільки низькій температурі рухатися в ксенон можуть тільки атоми водню. А важкі етінільние радикали на це не здатні. Значить, загибель останніх - результат реакції за участю а?? омов водню. На першій погляд причина могла б бути тривіальної: атоми і радикали рекомбінують, відтворюючи вихідну молекулу ацетилену. Але не так сталося, як гадалося: ІЧ-спектри показують, що кількість ацетилену при такому розігріві не тільки не росте, але навіть трохи знижується - він витрачається на освіту вінільних радикалів. Отже, реакція атомів водню з радикалами · С ¤ СН у ксенон дає щось інше, і тут вже досвід, інтуїція і азарт зливаються воєдино: це повинна бути молекула HXeC ¤ CH!

    Залишилось зовсім небагато - безпосередньо довести її освіту. Тут на перший план виходить ІЧ-спектроскопія. Нижня частина малюнка зі спектрами показує, що опромінення призводить до помітного витрачання молекул ацетилену, а при подальшому розігріві дійсно з'являються нові інтенсивні смуги. Пара смуг з максимумами при 1180 і 1166 см -1 вже знайома нам за колишніми дослідженням - це дігідрід ксенону. А ще більш інтенсивна смуга з максимумом при 1486 см -1 виникає як раз приблизно там, де, згідно прогнозам теоретиків, повинні виявлятися коливання Xe-H в молекулі HХeC ¤ CH. (Відхилення від розрахунку пов'язано з ефектами ангармонізма і впливу матричного оточення, якими теоретики нехтували.) Остаточне доказ дали досліди з дейтерірованним ацетиленом: спостерігається зсув смуги поглинання говорив про те, що водень пов'язаний з більш важким атомом, ніж вуглець, - в досліджувану систему на роль такого атома годиться тільки ксенон.

    Формування ксенонового ацетилену

    Зіставлення даних ЕПР-та ІЧ-спектроскопічних досліджень дозволило нам скласти наближену схему, яка враховує всі основні процеси, і визначити, яка частка атомів Н реагує з різних напрямків (при не дуже великих переходи):

    C2 H2 ® H · + · CCH

    H · + Xe + · CCH ® HXeCCH (~ 30%)

    H · + Xe + · H ® HXeH (~ 60%)

    H · + C2 H 2 ® · C2 H 3 (~ 10%)

    Отже, через чотири місяці після оприлюднення предсказания теоретиків вуглеводень з упровадженим атомом ксенону був отриманий. Виявилося, що одночасно і незалежно (в ті ж самі дні і тижні) робота йшла і в Гельсінкі. Обидві статті, що повідомляють про отримання HXeC ¤ CH, з'явилися в одному і тому ж номері "Journal of the American Chemical Society "(примітна синхронність, якщо врахувати, що цей престижний хімічний журнал виходить щотижня!). Фінські хіміки, як і раніше, використовували лазерний фотоліз, причому в їх розпорядженні були тільки ІЧ-спектри, тому загальна картина процесів виглядала не так ясно, як у нас. Це не завадило їм, однак, не тільки зафіксувати молекули HXeC ¤ CH, а й висловити припущення про утворення двох інших часток - радикала HXeC ¤ C · і молекули HXeC ¤ CXeH - при великих ступенях конверсії, коли починають інтенсивно протікати вторинні реакції і в матриці утворюються частинки C2 в результаті розпаду первинних етінільних радикалів. До речі, уважний читач може помітити, що HXeC ¤ CH в деякому розумінні "далекий родич" іонної солі, про яку йшлося на початку цієї статті. Звичайно, наявність ковалентного зв'язку Xe-H робить властивості нового з'єднання зовсім іншими і в набагато більшій мірі зближує його з новою сім'єю гідридів інертних газів.

    Полімер з атомами ксенону в головній ланцюга?

    А чому б і ні ...

    Тепер, як то кажуть, добрий початок. Наступні вуглеводні, які можуть взяти до свого складу атоми ксенону, - бензол і похідні ацетилену. Втім, ними список звичайно ж не вичерпується. Цілком перспективні похідні бензолу та етилену з електроноакцепторнимі групами, деякі гетероцикли. Поряд із впровадженням по зв'язку С-Н залишається можливість використання зв'язків O-H та N-H. По суті, не тільки експериментатори, але і теоретики знаходяться в самому початку шляху.

    Одна з найбільш цікавих перспектив - отримання довгих молекул, що містять кілька атомів ксенону в ланцюзі. Принципова можливість реалізації такого варіанту передбачена все в тій же роботі Лунделла, Коена та Гербера: їм вдалося теоретично показати, що ланцюжки виду H (XeC ¤ C) nXeH стійкі при n = 1 і 2. Далі просто не вистачає сучасних розрахункових можливостей, але принципових обмежень немає.

    І на закінчення кілька зауважень на загальні теми

    Перше - Про єдність хімії. Історія нових сполук інертних газів почалася з фізико-хімічних досліджень: група Расанена вивчала динаміку Фотоліз простих молекул у твердих матрицях, ми досліджували механізми радіаціоннохіміческіх перетворень органічних молекул. Перші знахідки були значною мірою випадковими. Однак незабаром фінські хіміки, по суті, вже займалися направленим синтезом неорганічних сполук ксенону, а недавні дослідження в Москві і в Гельсінкі позначили новий поворот - до органічної хімії. А далі? Цілком можливо, на нас чекає прорив у хімію макромолекул або навіть біологічно важливих сполук ... Повчальний приклад у вік вузької спеціалізації.

    Друге - Про роль хімічної інтуїції. Здавалося б, сьогодні більшість досягнень хімії пов'язані з використанням складних методів і базуються на потужних обчисленнях. Проте знайти ключ допомагає дуже проста думка - те, що ми іноді називаємо інтуїцією хіміка. Швидше за все, саме така інтуїція спрацювала у молодого аспіранта Мікі Петтерсона. Квантово-хімічні розрахунки високого рівня, дорогі експерименти з ізотопномеченимі сполуками - все це дуже важливо, але вони були потім.

    І третє, останнє, - про значення безпосереднього спілкування вчених. Можна припустити, що в наш час тотального інтернету і необмеженого доступу до електронної та друкованої інформації "живі" конференції стають анахронізмом. Однак насправді саме таким шляхом більшість вчених отримують не тільки інформацію з перших рук, а й імпульс до дії. Важко сказати, як склалися б наші взаємини з хімією інертних газів, якби не було зустрічі з Расаненом і його колегами в 1995 році. Ми цілком могли б просто пропустити їх перший статтю про фотоліз галогеноводородов як "непрофільну": адже наша тема -- радіаційна хімія органічних молекул. Ще більш показовою є історія з отриманням з'єднання ацетилену з Ксеноном. Саме доповідь теоретиків на конференції послужив поштовхом до початку "полювання", а до того моменту, коли з'явилася журнальний стаття Лунделла і його співавторів, основні експерименти були вже закінчені - і в Москві, і в Гельсінкі. Отже, і в XXI столітті залишилося місце для простих і яскравих результатів в самій там не є класичною хімії, час романтиків не пішло, і не все вирішує ціна приладів і кількість співробітників.

    Коли ця стаття була вже підготовлена до друку, прийшло повідомлення про те, що Леоніду Хрящової і його фінським колегам аналогічним чином вдалося отримати першу органічна сполука криптону - HKrCCH. Так що ця історія тільки починається ...

    Про природу гідридів благородних газів

    Відмінна особливість нових сполук інертних газів, яка і дозволила їх відкрити, -- дуже інтенсивні смуги поглинання, які відповідають валентних коливань X-H. Ці смуги не тільки служать "візитною карткою" нових молекул, але і дають важливу інформацію про природу зв'язку: чим вище частота максимуму, тим міцніше зв'язок. Діапазон змін тягнеться від 1851 см -1 в досить міцної молекулі HXeNC до 1119 см -1 в найбільш слабкою - HXeSH. Інтенсивності цих смуг величезні - Мало не в десять разів більше величин, що характерні для більшості спектрів відомих речовин. Тобто атом водню при коливаннях X-H зміщується досить далеко.

    Раз інтенсивність смуг велика, то і стежити за гідридах інертних газів з допомогою ІЧ-спектроскопії легко, навіть якщо їх концентрації дуже малі: чутливість цього методу виявляється рекордно високою. Оскільки положення смуг сильно залежить від оточення молекул, вони виявляються високочутливими ІК-спектроскопічними зондами для досліджень структури і динаміки твердих матриць при низьких температурах.

    Інше властивість обгрунтовано скоріше теоретично, ніж експериментально. Мова йде про те, що всі молекули типу HXY - метастабільні, багаті енергією системи. Наприклад, при перетворенні однієї молекули HXeCCH в ксенон і ацетилен має виділитися 4,5 еВ (приблизно 104 ккал/моль). Ще більше енергії запасено в дігідріде ксенону. Іншими словами, тверді матриці з гідридах інертних газів можна розглядати як акумулятори енергії, запасеної у вигляді відносно слабко пов'язаних атомів і радикалів. Вивільнити цю енергію при дуже низьких температурах в принципі можна шляхом ініціювання ланцюгового розкладу за допомогою інфрачервоного лазера. І при цьому ніякого бруду не виникне - тільки водень і ксенон!

    Що Щодо хімічних властивостей гідридів інертних газів, то вони поки що практично не вивчені. Відомо, що деякі з цих сполук спостерігаються до тих пір, поки матриця стійка (у випадку твердого ксенону - приблизно до 75-80К), а потім зникають разом із зразком, який "злітає" з підкладки. У цих умовах сказати щось певне про механізм їх загибелі важко. Однак, наприклад, HXeOH гине вже при 55К, швидше за все перетворюючись на воду і ксенон. Отже, "Хімічна індивідуальність" у цих молекул безумовно є - вона проявляється хоча б в різній стійкості.

    Звичайно, для того, щоб серйозно говорити про перспективи використання гідридів інертних газів, потрібно навчитися отримувати їх в чистому вигляді, бажано - за звичайних температурах. Поки цього зробити не вдалося, проте справа не безнадійна. Відповідно до розрахунків, енергія дисоціації HXY на нейтральні фрагменти (H + X + Y) знаходиться між 0,4 і 1,5 еВ, тобто, у більш звичних для хіміків одиницях, від 9 до 35 ккал/моль (верхня межа відповідає, наприклад, енергії дисоціації молекул F2 або I2). Це означає: найбільш міцні молекули такого сорту в принципі цілком можуть бути стійкі при кімнатній і навіть більш високих температурах. Дуже важливо, що молекули гідридів ксенону вже отримані в матрицях інших інертних газів (криптону і неону). Значить, ми маємо справу з "нормальними" молекулами, які, можливо, вдасться перенести в інше середовище. Перспективи прямого газофазного або рідиннофазної синтезу за рахунок трімолекулярних реакцій виглядають досить туманними. А от можливість отримання гідридів інертних газів в порожнинах твердих матриць різної мікроструктури, наприклад в каналах цеолітів або мікропорах полімерів, представляється набагато більш реалістичною. Можна навіть уявити, що спрямований синтез в таких мікрореакторах дозволить отримати ксенонсодержащіе макромолекули, які будуть стійкими при кімнатній температурі. Втім, про їх властивості поки можна тільки фантазувати.

    Список літератури

    Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://wsyachina.narod.ru

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !