Как энергичный окислитель перманганат калия широко приме­няют в химических лабораториях и производствах; он служит также прекрасным дезинфицирующим средством.

При нагревании в сухом виде перманганат калия уже при тем­пературе около 200 °С разлагается согласно уравнению:

2КМп0₄ = К₂Мп0₄ + Мп0₂ + 0₂f

Этой реакцией иногда пользуются в лаборатории для получения кислорода.

Соответствующая перманганатам свободная марганцовая кис­лота НМп04 в безводном состоянии не получена и известна только в растворе. Концентрацию ее раствора можно довести до 20%. Это очень сильная кислота, в водном растворе полностью диссо­циированная на ионы: ее кажущаяся степень диссоциации в 0,1 н. растворе равна 93 %.

Оксид марганца(VII), или марганцовый ангидрид, Mn₂0j мо­жет быть получен действием концентрированной серной кислоты на перманганат калия:

2КМп0₄ + H₂S0₄ = Mn₂0 ₇ + K₂S0₄ + Н₂0

Марганцовый ангидрид — зеленовато-бурая маслянистая жид­кость. Он очень неустойчив: при нагревании или при соприкоснове­нии с горючими веществами он со взрывом разлагается на диоксид марганца и кислород.

232. Рений (Rhenium). Рений не образует самостоятельных ми­нералов. В ничтожных количествах он содержится в молибденовых рудах и некоторых редких минералах. Общее содержание рения в земной коре составляет 0,0000001 % (масс.).

Рений был открыт только в 1925 г., однако существование его было предсказано еще в 1871 г. Менделеевым, который назвал его двимарганцем.

В свободном состоянии рений — светло-серый металл. Плот­ность его равна 21,0 г/см³, температура плавления около 3190 °<3,

Он не растворяется в соляной и в плавиковой кислотах, азотная и горячая концентрированная серная кислоты растворяют его с об­разованием рениевой кислоты HRe04.

Рений и его сплавы с вольфрамом и молибденом применяются в производстве электрических ламп и электровакуумных приборов; они имеют больший срок службы и являются более прочными, чем вольфрам. Из сплавов вольфрама с рением изготовляют термо­пары, которые можно использовать в интервале температур от О до 2500 °С. Жаропрочные и тугоплавкие сплавы рения с вольфра­мом, молибденом, танталом применяются для изготовления неко­торых ответственных деталей. Рений и его соединения служат ка­тализаторами при окислении аммиака, окислении метана, гидриро­вании этилена.

Рений образует несколько оксидов, из которых наиболее стой­ким и характерным для рения является оксид рения(VII), или ренневый ангидрид, Re207 (желтовато-бурые пластинки). При вза­имодействии его с водой получается бесцветный раствор рениевой кислоты HRe04, соли которой называются перренатами. В от­личие от марганцовой кислоты и ее солей, окислительные свойства для рениевой кислоты и перренатов не характерны.

Глава ВОСЬМАЯ ГРУППА ХХИ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ

Общая характеристика благородных газов. Главную под­группу восьмой группы периодической системы составляют благо­родные газы — гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. Эти элементы характеризуются очень низкой химической активностью, что и дало основание назвать их благородными, или инерт- н ы м и, газами. Они лишь с трудом образуют соединения с дру­гими элементами или веществами; химические соединения гелия, неона и аргона не получены. Атомы благородных газов не соеди­нены в молекулы, иначе говоря, их молекулы одноатомны.

Благородные газы заканчивают собой каждый период системы элементов. Кроме гелия, все они имеют в наружном электронном слое атома восемь электронов, образующих очень устойчивую си­стему. Также устойчива и электронная оболочка гелия, состоящая из двух электронов. Поэтому атомы благородных газов характери­зуются высокими значениями энергии ионизации и, как правило, отрицательными значениями энергии сродства к электрону.

В табл. 38 приведены некоторые свойства благородных газов, а также их содержание в воздухе. Видно, что температуры сжиже­ния и затвердевания благородных газов тем ниже, чем меньше их атомные массы или порядковые номера: самая низкая температура сжижения у гелия, самая высокая — у радона.

Таблица 38. Некоторые свойства благородных газов и их содержание в воздухе

	'Не	Ne	Ar	Кг	Хе	Rn
Радиус атома, им	0,122	0,160	0,192	0,198	0,218
Энергия ионизации	24,59	21,56 ~	15,76	14,00	12,13	10,75
Э->Э+, эВ
Плотность при нор­	0,18	1,90	1,78	3,71	5,85	9,73
мальных условиях,
г/л
Температура сжиже­	-268,9	-246,0	— 185,9	-153,2	-108,1	-61,9
ния при нормаль­
ном атмосферном		i
давлении, °С		■v.
Температура затвер­	—271,4*	—248,6	' — 189,3	-157,4	-111,85	-71
девания, °С
Содержание в возду­	0,0005	0,0016	0,93	Пример­	Пример­	Пример­
хе, % (об.)				но ю-^4	но 10~^5	но ю-'*

* При давлении 3.0 МПа.

До конца XIX века полагали,, что воздух состоит только из кислорода и азота. Но в 1894 г. английский физик Дж. Рэлей установил, что плотность азота, полученного из воздуха (1,2572 г/л), несколько больше, чем плотность азота, полученного из его соединений (1,2505 г/л). Профессор химии У. Рам- зай предположил, что разница в Плотности вызвана присутствием в атмо­сферном азоте примеси какого-то более тяжелого газа. Связывая азот с рас­каленным магнием (Рамзай) или вызывая действием электрического разряда его соединение с кислородом (Рэлей), оба ученых выделили из атмосферного азота небольшие количества химически инертного газа. Так был открыт неиз­вестный до того времени элемент, названный аргоном. Вслед за аргоном были выделены гелий, неон, криптон и ксенон, содержащиеся в воздухе в ничтож­ных количествах. Последний элемент подгруппы — радон — был открыт при изучении радиоактивных превращений.

Следует отметить, что существование благородных газов было предска­зано еще в 1883 г., т. е. за 11 лет до открытия аргона, русским ученым Н. А. Морозовым (1854—1946), который за участие в революционном движе­нии был в 1882 г. заключен царским правительством в Шлиссельбургскую крепость. Н. А. Морозов правильно определил место благородных газов в пе­риодической системе, выдвинул представления о сложном строении атома, о возможности синтеза элементов и использования внутриатомной энергии. Из заключения Н. А. Морозов был освобожден в 1905 г., и его замечательные предвидения стали известны только в 1907 г. после издания его книги «Пе­риодические системы строения вещества», написанной в одиночном заклю­чении.

В 1926 г. Н. А. Морозов был избран почетным членом Академии наук СССР.

Долгое время считалось, что атомы благородных газов вообще неспособны к образованию химических связей с атомами других элементов. Были известны лишь сравнительно нестойкие моле­кулярные соединения благородных газов — например, гидраты

Аг-6Н20, Кг-6Н20, Хе-6Н20, образующиеся при действии сжатых благородных газов на кристаллизующуюся переохлажденную воду. Эти гидраты принадлежат к типу клатратов (см. § 72); валент­ные связи при образовании подобных соединений не возникают. Образованию клатратов с водой благоприятствует наличие в кри­сталлической структуре льда многочисленных полостей (см. § 70).

Однако в течение последних десятилетий было установлено, что криптон, ксенон и радон способны вступать в соединение с другими элементами и прежде всего с фтором. Так,; прямым взаимодей­ствием благородных газов с фтором (при нагревании или в элек­трическом разряде) получены фториды KrF₂, XeF₂, KrF₄, XeF₄ и RnF₄. Все они представляют собой кристаллы, устойчивые при обычных условиях. Получены также производные ксенона в сте­пени окисленности!+6 — гексафторид XeF₆, триоксид ХеОз, гидр­оксид Хе(ОН)б. Последние два соединения проявляют кислотные свойства; так, реагируя со щелочами, они образуют соли ксеноно- вой кислоты, например: Хе0₃ + Ва (ОН)₂ — BaXe0₄-f Н₂0.

Производные;ксенона (VI)—сильные окислители. Однако при действии на них еще более сильных окислителей можно получить соединения, в которых ксенон имеет степень окисленности +8. Из подобных соединений известны октафторид;XeF₈, тетраоксид Хе0₄ и оксогексафторид XeOFe.

Более высокая химическая активность криптона, ксенона и ра­дона по сравнению с первыми членами группы благородных;газов объясняется относительно низкими потенциалами ионизации их атомов (см. табл. 38). Для криптона, ксенона и радона эти вели­чины близки к потенциалам ионизации некоторых других элемен­тов (например, потенциал ионизации атома азота равен 14,53 В, атома хлора—12,97 В).

Дата добавления: 2015-08-21