Открытие благородных газов

Благородный газы — группа газообразных элементов, названых по аналогии с благородными металлами, так как они были неспособны вступать в химические соединение с другими веществами. Толчком к открытию благородных газов послужило замеченное Рэлеем различие между плотностью азота в атмосфере и азота, который получен химическим путем из различных соединений. В 1894 году Рэлею и В. Рамзаю удалось доказать, что это различие обусловлено со­держанием в атмосферном азоте неизвестного до тех пор газа, который тяжелее азота. Газ этот был назван аргоном.

Вскоре после этого, отыскивая аргон в газе, который выделяется из минерала клевеита при обработке его кислотами, Рамзай обнаружил в спектре этого газа линию, тождественную с линией, которую наблюдали в 1868 году при солнечном затмении в спектре хромосферы солнца. Эта линия, не свойственная ни одному из известных в то время земных элементов, была приписана повому элементу, названному в честь солнца (по греч. helius) гелием.

Земной гелий, открытый таким образом Рамзаем, был вскоре получен и в чистом виде. Аргон и гелий (см. подробнее http://www.infrapro.ru/) оказались химически совершенно недеятельными веществами. Все многочисленные опыты по получению каких-либо химических соединений этих газов были безрезультатны. Атомы этих элементов не вступают в соединение и друг с другом, так что молекулы их состоят только из одного атома. Поэтому атомный вес новых газов может быть без труда вычислен из их плотности — он оказался равным 4,00 для гелия и 39,88 для аргона. После того, как химическая индивидуальность аргона и гелия была установлена рядом тщательных исследований, возник вопрос об их положении в периодической системе.

По своим химическим свойствам аргон должен был поместиться между хлором и калием, так как естественно было предположить, что переход от хлора, эле­мента с ярко выраженными свойствами металлоида, к калию, элементу со столь же ярко выраженными свойствами металла, совершается через посредство элемента химически индифферентного. Правда, атомный вес аргона 39,88 не лежит между значениями атомных весов хлора (35,46) и калия (39,10), а несколько превышает последний, но такие неправильности в системе уже были известны (и могут быть в настоящее время объяснены), так что это отклонение не препятствует помещению аргона перед щелочным металлом — калием.

Подобным же образом гелий должен быть помещен перед щелочным металлом литием. Исходя из этих соображений, можно было ожидать существования еще ряда благородных газов, так как существовали еще свободные места между фтором и натрием в периодической системе, бромом и рубидием, йодом и цезием. Действительно, поиски этих газов вскоре увенчались успехом, и в 1898 Рамзаю и Траверсу удалось получить, подвергая дробному испарению полученный из воздуха жидкий аргон, в очень небольших количествах три новых газа, названные неоном («новый»), криптоном («скрытый») и ксеноном («чужой»).

По своим атомным весам эти газы как раз подошли к указанным свободным местам периодической системы, образуя, таким образом, вместе с гелием и аргоном, особую «нулевую группу», расположенную между группой галоидов и группой щелочных металлов. Нулевая группа была впоследствии еще дополнена открытием эманации, — продукта превращения радия, — которая по своим свойствам также должна быть отнесена к благородным газам.

Ксенона в воздухе содержится меньше, чем имеется в морской воде золота.

Поэтому открытие химически индифферентных благородных газов имело значительное значение для развития теоретической химии. Неспособность этих газов вступать в какие-либо соединения показывает, что конфигурация электронов, входящих в состав их атомов, обладает особенной устойчивостью по сравнению со всеми другими. Исходя из этой мысли, Коссель и Льюис высказали предположение, что атомы других элементов при химических реакциях стремятся приобрести конфигурацию атомов ближайшего к ним благородного газа.

Так, атом калия, который имеет на один электрон больше атома аргона, этот электрон легко теряет, между тем, как атом хлора, который имеет на один электрон меньше атома аргона, с такой же легкостью один электрон приобретает. Такой обмен электронами происходит, например, при взаимодействии между калием и хлором. Теряя электрон, атом калия переходит при этом в катион калия К+, атом же хлора, приобретая этот электрон, переходит в анион хлора Сl-. Совокупность этих двух ионов и образует молекулу хлористого калия.

Такие ионы, как К+ и Сl-, которые содержат столько же электронов, сколько атом благородного газа (в данном случае аргона), называются «подобными благородным газам», и тенденция к их образованию определяет течение очень многих химических реакций.

Мигуля Вера