Химические элементы

Криптон. Не страшен супермену

Этот инертный газ открыл все тот же Уильям Рамзай, что не удивительно, так как он занимался исследованиями, связанными именно с инертными газами. Но данное открытие получилось случайно, как и многие другие значимые открытия в самых разнообразных областях науки. Он пытался выделить гелий из воздуха, но у него этого не получилось. Однако в спектре тяжелой фракции он обнаружил желтую и зеленую линии в тех местах, где подобных следов не оставлял ни один известный элемент. Вывод был очевиден: обнаружен новый химический элемент. Его назвали криптоном, что означает «скрытный».

Газообразный криптон в 2,87 раза тяжелее воздуха, а жидкий в 2,14 раза тяжелее воды. Так же, как и аргон, криптон имеет малый температурный диапазон между жидким и твердым состояниями. Температура плавления –156,6 °C, а температура кипения –153,9 °C. Этот факт свидетельствует о том, что атомы инертных газов имеют слабые силы межмолекулярного взаимодействия. То есть силы, которые связывают молекулы между собой.

Криптон достаточно редкий и рассеянный газ. Но его содержание в атмосфере постепенно (очень медленно) возрастает, так как его «выдыхают» некоторые минералы, содержащие уран, в которых он образуется в результате ядерных реакций. Чтобы получить один литр криптона, необходимо переработать более миллиона литров воздуха. Так как криптон — это уже более тяжелый элемент, в отличие от гелия, неона и аргона, то внешняя электронная оболочка находится на большем расстоянии от ядра. Это приводит к тому, что внешние электроны не так сильно связаны с ядром, как у предыдущих инертных газов.

Чаще всего криптон применяется во всех тех же лампах накаливания, так как его использование позволяет продлить срок службы такой лампы в 2–4 раза. Он хуже, чем аргон, проводит тепло и в нем вольфрамовая нить меньше распыляется. Также уменьшается объем колбы. Такие лампы, если сейчас и не используются в быту, то в лакокрасочной и текстильной промышленности порой применяются, в том числе в качестве мощного источника инфракрасного излучения.

Ксенон. Очень яркий

Обнаружить данный элемент — задача довольно сложная. В 1 м³ воздуха содержится 9,3 л аргона и всего 0,08 мл ксенона. Работал над его открытием все тот же Уильям Рамзай в компании с англичанином-тезкой Уильямом Траверсом. Они все так же сжижали воздух и разделяли его на фракции из разных газов. Эта пара переработала около 100 т жидкого воздуха, и каждый раз после выделения и очистки криптона все равно оставался остаток. Этот остаток в электрическом разряде светился, давая удивительной красоты голубоватый спектр в областях от оранжевой до фиолетовой. Как мы помним, каждый элемент имеет свой набор спектральных линий. Полученный новый набор не был похож ни на один ранее известный. Вывод напрашивался сам собой: получен новый химический элемент. Его назвали ксеноном, что в переводе означает «чужой».

«Чужим» он стал по причине того, что вроде бы инертный газ, но ученые нашли первые химические соединения именно с ксеноном. Этот факт, конечно, немного смутил ученых, но вскоре они во всем разобрались, и все встало на свои места. Чем больше атом, тем слабее связаны с ядром внешние электроны. Поэтому их легче потерять и затем вступить в реакции с кем-нибудь, у кого проще отобрать электрон.

До 1961 года считалось, что инертные газы не могут вступать в реакции с другими веществами. Вера в инертность была абсолютной. Значит и химикам особо делать нечего с этими элементами. Похимичить-то не получится. Максимум перегонять газы из одного сосуда в другой. Однако ученый из Канады Бартлетт проводил опыты с гексафторидом платины PtF₆ при комнатной температуре и получил твердое желто-оранжевое вещество, которое являлось гексафтороплатинатом ксенона Xe[PtF₆]. Мало того, что было доказано, что инертный газ ксенон может участвовать в химических реакциях, так с ним можно проводить и другие химические превращения. Данное открытие в мире химии поначалу было воспринято в штыки. В этот факт не хотели верить.

В 1979 году при действии высокого давления на замороженный ксенон удалось получить его в металлическом состоянии. Он оказался сверхпроводником. Правда температура сверхпроводимости около –266 °C.

О применении ксенона вы и сами знаете. Вы, наверное, слышали про ксеноновые лампы автомобилей. В таких лампах светит дуговой разряд в ксеноне, находящемся под высоким давлением. Свет появляется мгновенно после включения. Он очень ярок и его цвет близок к белому. На него можно смотреть только через фильтр, так как глаза не выдерживают таких ярких лучей. Поэтому постепенно ксеноновые фары запрещают, хотя выглядят они очень эффектно. Ксенон, как и криптон, используется в осветительной технике в других областях. Например, где требуется правильная цветопередача, то есть при съемках фильмов. Конечно, их все сильнее вытесняют другие источники света, но порой без ксеноновых ламп не обойтись.