metali

metaloidi

nemetali

skupina 18 • plemeniti plinovi; ns 2np 6

• reorganizacija PSE (19 st.)

• monoatomni plinovi

• rijetki, inertni, plemeniti

-rijetki plinovi!?

(vidi Ar > CO 2)

-inertni plinovi!?

- plemeniti plinovi

• visoka E ionizacije

• mali elektronski afinitet

-zbog čega?

skupina 18

Log

(ppb

)

• svi se nalaze u atmosferi

• He 23 % svemira i Sunca (2. iza H)

• zašto je rijedak element?

• He u Zemljinoj kori

• raspadom radioaktivnih tvari (alfa čestice)

• u plinskim poljima (negdje i 7%); kao solarni vjeta r

• Ar i Ne u Zemljinoj kori više nego Bi ili As

• Xe i Rn su najrijeđi

He, Rn • Xe i Rn su rijetki (Xe i Rn u nuklearnim reaktorima- Černobil Xe-135)

• Rn je radioaktivan (teži nego Pb)

• iz fosfatnih ruda urana

• U-238 do Rn-222 najopasniji izotop (t 1/2 = 3.8 dana)

• α raspad Rn-222 u Po-214 i Po-218

• Rn-222 je pomalo i topljiv u vodi

• 20 000 smrti u SAD (2. uzro čnik raka plu ća)

Uran Radij

Radon

PodrumRnHeRa 222

8642

22688 +→

plemeniti plinovi-dobivanje He

•Ima najnižu T v pa zaostaje nakon ukapljivanja prirodnog plina

Ne

• Zaostaje nakon uklapljivanja zraka (kao plin s najn ižom T v u zraku)

Kr i Xe

• Tv Kr i Xe viša od O 2

• frakcijskom destilacijom teku ćeg kisika

• selektivnom adsorpcijom s aktivnim ugljenom.

Ar

• Tv je bliska onoj za O 2 ; Ar je one čišćen N2 i O2

• O2 se spaljuje s H 2

- preko Cu s viškom O 2 nastaje CuO koji oksidira višak H 2 u H2O (što se reducira?)

koji se uklanja sredstvima za sušenje KOH

• N2 frakcijskom destilacijom

plemeniti plinovi - pojavnost• zašto nisu diatomne molekule – teorija MO

• no He2+ bi trebao postojati – nestabilna vrsta

• do 1962. samo su se spektroskopski istraživale nestabilne vrste (HHe+, He2+, ArH+,

Ar2+, HeLi+)

• 1962. Barlett

PtF6 + O2 → O2PtF6

•Ideja: Ei(O2) ≈ Ei(Xe)

•Kr radi KrF2

•Rn ima vrijeme poluraspada od 3,8 dana, pa su informacije o njegovim spojevima

ograničene

plemeniti plinovi - pojavnost

• tek 1997. g. [Xe2][Sb4F21] je kristalografski karakteriziran

-slabe Xe------F veze

-veza Xe-Xe vrlo duga-najdulja među elementima glavnih grupa

plemeniti plinovi - reaktivnost

plemeniti plinovi – Xe - spojevi

spojevi Xe

fluoridi oksidi oksofluoridi drugi spojevi

XeF2

XeF4

XeF6

XeO3

XeO4

XeO64-

XeOF2

XeOF4

XeO2F2

XeO3F2

XeO2F4

s N, Cl, HX

organo-Xe spojevi

koordinacijski (s Au)

FXeA

OClO3-

OSO2F-

OTeF5-

..itd…

plemeniti plinovi – Xe - fluoridiXe + F2 � XeF2 (Xe u suvišku)

Xe + 3F2 � XeF6 (Xe:F2=1:20)

- uz UV

- uz el. pražnjenje

- uz katalizator Ni (673K)

- uz katalizator NiF2 (393 K)

- XeF6 uvijek je zagađen nižim fluoridima

Xe + 2F2 � XeF4 (Xe:F2=1:5)

- nije ga moguće pripraviti čistog (nastaju i ostali Xe-fluoridi)

- pročišćavanje in vacuo (svi Xe-fluoridi sublimiraju pri niskim p)

-

Zašto ovo?

koji bi trebao lakše sublimirati?

plemeniti plinovi – Xe – fluoridi - struktura• studenti: pretpostavite strukturu XeF2 i XeF4 koristeći se VSERP

• kod XeF2 jake međumolekulske sile

• veza kod XeF2 i XeF4 u svijetlu MO

• formalni red veze je 1 ili ½ po Xe-F vezi

• 3c; 4e veza

18-XeF2bondinghttps://www.youtube.com/watch?v=JizlC8zGwOs

2F

XeF2

plemeniti plinovi – Xe - fluoridi

zašto?!

• XeFx su jaki oksidacijski spojevi

• studenti: poredaj po jakosti fluoride Xe s obzirom na oksidacijsku moć!

• stvaraju komplekse s F- : XeF5- ; XeF7

-; XeF82-

• XeF2 se koristi u - fluoriranju

S + 3XeF2 � SF6 + 3Xe

-reagira sa staklom

SiO2 + 2XeF2 � XeOF4+ SiF4

-istiskuje kisik iz vode

H2O + 2XeF2 � 2Xe + 4HF + O2 napisati rekaciju u lužnatom mediju

• formalni red veze je ½ po Xe-F vezi

• daljnji dokaz je

• što nije slučaj s ClF>ClF3>ClF5 (pretpostavite trend entalpije veze)

plemeniti plinovi – Xe – fluoridi - struktura

plemeniti plinovi – Xe – fluoridi – XeF 2• XeF2 reagira s F- akceptorima (SbF5, AsF5, BrF5,…) dajući [XeF]+[MF6]-, [XeF]+[M2F11]-,..

• Xe2F3+ kation

• [Xe2F11]2[NiF6]

XeF7-

plemeniti plinovi – Xe – fluoridi – XeF 4, XeF6

• XeF4,XeF6 kao F- donori

• oktaedar XeF7-

• brza konverzija u XeF8

MF + XeF6 � M [XeF7] M=Rb, Cs, NO

MF + XeF6 � M [XeF7] → M2[XeF8] M=Rb, Cs, NO-XeF6

plemeniti plinovi – Xe - spojevi

spojevi Xe

fluoridi oksidi oksofluoridi drugi spojevi

XeF2

XeF4

XeF6

XeO3

XeO4

XeOF2

XeOF4

XeO2F2

XeO3F2

XeO2F4

s N, Cl, HX

organo-Xe spojevi

koordinacijski (s Au)

FXeA

OClO3-

OSO2F-

OTeF5-

..itd…

plemeniti plinovi – Xe – oksidi-XeO 3

• XeO3 nastaje hidrolizom fluorida

npr. XeF6 + 3H2O � XeO3 + 6HF

• XeO3 je eksplozivan

• s lužinama alkalijskih metala (K, Rb, Cs) daje ksenate – XeO4-

XeO3 + OH- � HXeO4-

• oni se disproporicioniraju na perksenat (jako oksid. sredstvo-Mn2+ u MnO7-)

2HXeO4- + 2OH- � XeO6

4- + Xe + O2 + 2H2O (zašto?)

• studenti: što se događa kada zakiselimo perksenat?

trigonalnapiramida

XeO64- + H+ � HXeO4

- + O2 (izjednačiti)

plemeniti plinovi – Xe – oksidi-XeO 4

• XeO4 nastaje dodatkom konc. kiseline na Na4XeO6 ili Ba2XeO6 (napišite reakciju)

• XeO4 je eksplozivan

• jako oksidacijsko sredstvo

plemeniti plinovi – Xe – oksidi-XeO 64-

• nastaje prijelazom ozona kroz razrijeđenu alkalnu otopinu XeO3

• soli Na4XeO6 i Ba2XeO6 su izolirane

• H4XeO6 nije izolirana

• kakva je ovo kiselina-slaba ili jaka

plemeniti plinovi – Xe - spojevi

spojevi Xe

fluoridi oksidi oksofluoridi drugi spojevi

XeF2

XeF4

XeF6

XeO3

XeO4

XeOF2

XeOF4

XeO2F2

XeO3F2

XeO2F4

s N, Cl, HX

organo-Xe spojevi

koordinacijski (s Au)

FXeA

OClO3-

OSO2F-

OTeF5-

..itd…

plemeniti plinovi – Xe – oksofluoridi• stupanj oksidacije Xe(IV), Xe(VI), Xe(VIII)

• imaju strukturu u skladu s VSERP

• dobivanje:

XeOF2 iz XeF4 i H2O (u tekućem HF)

(parcijalna hidroliza) XeF6 + H2O � XeOF4 + 2HF

XeO3 + XeOF4 � 2Xe2O2F2

XeO4 + XeF6 � XeOF4 + XeO3F2

• soli K ili Cs s XeO3F- su stabilne

plemeniti plinovi – Xe - spojevi

spojevi Xe

fluoridi oksidi oksofluoridi drugi spojevi

XeF2

XeF4

XeF6

XeO3

XeO4

XeOF2

XeOF4

XeO2F2

XeO3F2

XeO2F4

s N, Cl, HX

organo-Xe spojevi

koordinacijski (s Au)

FXeA

OClO3-

OSO2F-

OTeF5-

..itd…

plemeniti plinovi – Xe – drugi spojevi

• Xe može "upasti" u HX veze

HXeCl, HXeBr, HXeI, HKrCl

• može raditi organo spojeve

plemeniti plinovi – Xe – drugi spojevi

• može raditi komplesne spojeve s metalima

plemeniti plinovi – Xe – drugi spojevi

• FXeA

XeF2 + HN(SO2F)2 � FXeN(SO2F)2 + HF

plemeniti plinovi – koordinacijski spojevi

plemeniti plinovi - klatrati

• Smrzavanjem vode uz visoki tlak plemenitih plinova nastaju KLARATI

-Ar×6H2O

-Kr×6H2O

-Xe×6H2O

• nema promjene kem. svojstava pl. plinova

plemeniti plinovi-uporaba He

• baloni

• mala T v iskorištena za kriogeniku

• plin za hlađenje (magneta u NMR)

• u ronjenju – smjesa O 2 / He;

Ar

• za hlađenje

• inertna atmosfera pri zavarivanju

• kao izolator u prozorima s dvostrukom stjenkom

Xe

• u medicini: kao anestetik - skuplji od N 2O ; Xe-129 za MRI plu ća

• u medicini zbog inertnosti u lampama (neonskim, flu orescentnim, ksenonskim)

• neonske lampe-pobu đivanje atoma ili iona

• fluorescentne (Hg VIDI KAKO RADI)

• laseri (He-Ne, Ar-ion, Kr-ion)

•