Короткоживущие соединения благородных газов

Химия легких благородных газов ведет отсчет с работы Т. Хогнесса и Г. Луна (1925 г.), которые впервые зафиксировали ион HeН⁺ . С тех пор получено большое число аналогичных короткоживущих соединений. Все производные гелия, неона или аргона существуют только в газовой фазе в необычных условиях (в масс-спектрометре при электронном ударе и общем давлении 10^–4 - 10^–2 мм рт. ст.). Надежно установлено образование ионов Э₂⁺. Энергия связи в них уменьшается при переходе от Не₂⁺ к Хе₂⁺ (табл. 18.5). Особенно интересен катион Не₂⁺, существующий в космосе.

Таблица 18.5. Энергия диссоциации катионов благородных газов Э₂⁺ и анионов галогенов Х₂^–

Катион Э2+	Энергия диссоциации D0, кДж/моль	Анион Х2–	Энергия диссоциации D0, кДж/моль
Не2+	228,0
Ne2+	130,9	F2–	123,4
Ar2+	122,2	Cl2–	121,3
Kr2+	110,9	Br2–	110,8
Xe2+	99,2	I2–	100,4

Сопоставление энергии диссоциации D₀ катионов благородных газов Э₂⁺ и изоэлектронных им анионов галогенов X₂^– показывает их близость. Этого можно было ожидать, исходя из диаграмм МО рассматриваемых частиц, которые легко получить из диаграмм МО соответствующих двухатомных молекул (см. рис. 17.1 и 18.1). Удаление электрона с разрыхляющей орбитали при образовании Э₂⁺, и добавление электрона на разрыхляющую орбиталь при образовании Х₂^– приводит к одинаковому порядку связи 0,5: в первом случае к повышению (с 0 до 0,5), а во втором - к понижению (с 1 до 0,5).

Обнаружены также ион-молекулярные фрагменты, содержащие, кроме атомов элементов 18-й группы ПС, атомы кислорода, азота, водорода, ЩЭ и др. Энергия диссоциации D₀ гетероатомных ионов благородных газов (Э^IЭ)⁺ меньше, чем D₀ гомоатомных Э₂⁺ и (Э^I)₂⁺, и минимальна для НеКr⁺ (2,5 кДж/моль). Она убывает при переходе от более тяжелого к более легкому элементу, например, для АrКr⁺ и NeKr⁺ D₀ равна 51,0 и 5,4 кДж/моль соответственно.

Биологическая роль благородных газов

Благородные газы в силу своей малой реакционной способности не проявляют заметной биологической активности. Исключение составляет радон, имеющий только радиоактивные изотопы. Установлено, что радоновые ванны помогают излечить некоторые недуги, например, ишиас. В то же время радон в больших количествах представляет большую опасность. Вредное влияние на организм человека радона и продуктов его радиоактивного распада (тоже радиоактивных) обусловлено их α-излучением, интенсивность которого во много раз превышает интенсивность излучения «родителей» радона - урана и радия вместе взятых. К сожалению, радон присутствует во всех строительных материалах и горных породах, а также в грунтовых водах. Поэтому актуальна задача снижения объемной активности радона в жилых и производственных помещениях.

Нельзя не упомянуть о связанных с благородными газами проблемах, возникающих при работе урановых и плутониевых реакторов на АЭС. При распаде ядерного топлива образуются радиоактивные осколки, в том числе радионуклиды Хе, и возникает опасность радиоактивного заражения окружающей среды. Химически малоактивные благородные газы, в том числе их радиоактивные изотопы, трудно поглотить обычными сорбентами, поэтому они уходят в атмосферу. В связи с этим большое значение имеют исследования комплексных фторидов элементов 18-й группы, на основе которых удалось создать эффективные поглотители радиоизотопов этих элементов из отходящих газов, образующихся при работе АЭС. Для выделения Rn, Xe, Кr из отходящих газов ядерных реакторов и урановых рудников предложено использовать твердые поглотители состава [О₂⁺][SbF₆^–]. Пропускание отходящих тазов через небольшой слой такого сорбента (d = 5,5 мм, l = 65 см), при водит к количественному поглощению изотопов ксенона и радона, например, в форме твердого комплекса [Xe⁺][Sb₂F₁₁^–]. Криптон сорбировать указанным способом существенно труднее, чем Хе и Rn, но в принципе и это возможно.