Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Лекции МГУ: благородные газы

Ключевые слова:  благородные газы, тьютору

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

30 декабря 2011

"Нанометр" параллельно с сайтом химического факультета МГУ продолжает публикацию материалов лекций общего потока 1 курса химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова "Общая и неорганическая химия", которые (надеемся, что лишь с небольшой задержкой) будут появляться 2 раза в неделю и содержать как иллюстративные материалы, так и "живую" видеозапись лекции. В каждой лекции будут содержаться один или несколько вопросов для размышлений, направленных на подготовленных (точнее, мотивированных студентов).

Ниже приводятся материалы двадцать восьмой лекции для химиков (Большая химическая аудитория, химический факультет МГУ), сначала иллюстративные, потом появится видеозапись.

Название лекции: Лекция 28. Элементы 18 группы (благородные газы).

Лектор: проф. А.В.Шевельков

Демонстрационные эксперименты: к.х.н., доц. С.Г.Дорофеев

Аудитория: БХА, химфак МГУ

Уровень: "новобранцы" химического факультета МГУ (студенты - химики)

Дополнительные вопросы лектора для официальных слушателей (повышение рейтинга по курсу для желающих): назовите лучшие фторирующие агенты для получения соединений инертных газов (ответы присылать на адрес электронной почты, указанный на 1 слайде ПЕРВОЙ лекции) Текущие ответы собираются, в декабре будет сделана проверка всех присланных решений.

Архивы лекций прошлых лет и предщественники - аналоги текущих лекций можно посмотреть на сайте химического факультета МГУ, в разделе учебных материалов по неорганической химии. Просьба обратить внимание, что перепечатка материалов с сайта химического факультета запрещена политикой конфиденциальности сайта химического факультета МГУ.

Использование приводящихся ниже материалов лекций в коммерческих целях также запрещено, запрещается также размещение лекций на других сайтах без согласования с авторами лекций (разумеется, за исключением сайта химического факультета МГУ, где они также будут постепенно появляться). При использовании (полном или частичном) материалов лекций в образовательных целях ссылка на текущий адрес лекции (гиперссылка) с указанием авторства и принадлежности лекций химическому факультету МГУ безусловно ОБЯЗАТЕЛЬНЫ.

Предыдущие лекции:

Прикрепленные файлы:
Lecture_group 18_2011.pdf (790.98 Кб.)

Материалы лекций (при использовании ссылка на авторство, гиперссылка на постоянный адрес лекции и принадлежность материалов курсу "Общая и неорганическая химия" химического факультета МГУ обязательны!).

 

Get the Flash Player to see this player.


Видеофайл лекции.
скачать встроить



Комментарии
Судя по pdf иллюстративных материалов, это самая качественная из уже просмотренных мной лекций курса. Отмечены и адекватно отражены практически все важные закономерности и особенности химии элементов группы. Недостатки и недоработки нашлись, хотя их удельная значимость на этот раз невелика:
1) Кэвендиша можно было бы назвать первооткрывателем элементов группы, фактически - "сырого" аргона с менее 5% примесью более редких газов, если бы он что-то публиковал. Но после прочтения его архивов бесспорно то, что он почти на целый век раньше узнал о существовании в воздухе около 1% газа настолько инертного, что не поглощался магниевой стружкой, поглотившей кислород и следом азот.
2) Диаграмма состояния гелия (фактически показана для 4He, а у 3He диаграмма сильно отличается от приведенной) показана настолько схематически, что на ней не отражена ещё одна уникальная, среди всех известных веществ известная только для него особенность (в дополнение к известной способности не затвердевать вплоть до абсолютного нуля) - способность нагреваемой при постоянном давлении равновесно переходить из жидкого состояния в твёрдое! Для 4He такое превращение происходит при температурах где-то ниже 1К (точную цифру не помню - она у меня есть в книге "Растворы квантовых жидкостей" и в 5-томной физической энциклопедии), а для 3He - при процентов на 70 меньших температурах, но для во много раз большего диапазона давлений, который для 4He очень узок. Кроме того, у 3He в очень узком диапазоне давлений при нагревании происходит тройное превращение - кристалл сначала плавится (при температурах в тысячные доли K, при которых в 3He при чуть меньшем давлении благодаря спину ядра образуются особые, резко отличные от сверхтекучего 4He типы квантовых жидкостей), потом затвердевает, и только после этого окончательно плавится. Интересно, что диаграмма 3He-4He существенно неаддитивна - в ней минимум давления затвердевания гелия реализуется не только при ненулевой температуре, но и при промежуточном составе смеси. Твердый гелий из-за высокой амплитуды тепловых колебаний отличается от других инертных газов и тем, что при достаточно низких давлениях имеет не следующую из потенциала дисперсионных вандерваальсовых сил плотнейшую упаковку, а другую - ОЦК-упаковку.
3) На слайде список элементов, с которыми у Xe известно образование химических связей в индивидуальных соединениях (для зафиксированных в парах или низкотемпературных матрицах частиц список был бы ещё шире), необходимо продолжить - не только F, O, N, Cl, C, но и (что отражено в конце лекции) с Au, Hg, Pt.
4) XeF6 является октаэдрической (причём искаженно-октаэдрической из-за эффекта неподеленной пары) молекулой только в газовой фазе. При этом из модели ОЭПВО следовало бы ожидать пентагонально-пирамидальной геометрии (пентагональная пирамида с аксиальной неподеленной парой, как в ионе IOF6-2), но в XeF6, как и в IF6-1, фиксирующего координационный полиэдр сильносвязанного лиганда наподобие кислорода (предпочитающего аксиальную позицию пентагональной бипирамиды) нет, поэтому подавление стереохимической активности неподелённой пары электронов стерическим отталкиванием лигандов уже становится решающим фактором для формы координационного полиэдра, но ещё не настолько, как в совершенно правильном октаэдре BrF6-1.
А вот в твердом состоянии XeF6 при разных температурах образует кристаллы нескольких структурных типов, из них большинство слагаются из тетрамерных молекул (XeF5+1)4(F-1)4, а в одном наряду с ними присутствуют и гексамеры (XeF5+1)6(F-1)6. О строении жидкого XeF6 информация мне на глаза не попадалась, но наверняка он тоже сильно ассоциирован, и в нём будет присутствовать смесь олигомеров, включая минимальный - тример (XeF5+1)3(F-1)3 (в целом димеры для фторидов нехарактерны, так как они склонны к образованию мостиков с большими валентными углами или совсем линейных).
5) Недавно при повторном исследовании гидролиза XeF4 с фиксацией промежуточных продуктов быстрым охлаждением удалось выделить новый оксид ксенона - XeO2, который является полимером и, судя по рамановским спектрам, имеет такую же, как в XeF4, плоскоквадратную координацию ксенона. Уже при нуле по Цельсию разложение этого оксида происходит за считанные секунды - очевидная причина в том, что одинарные связи Xe-O гораздо слабее и потому рвутся гораздо легче, чем присутствующие в XeO3 и XeO4 двойные. Поэтому неудивительно, что давняя попытка аммонолизом XeF6 получить нитриды ксенона привела к неудаче - при недостатке NH3 вместо XeN2 продукты - Xe + N2 + 6HF, а при избытке - взрывчатый (NH4)2XeF8. Но с помощью подходящих условий и современных методов анализа есть шансы успеха при повторном изучении и этой реакции - особенно при смене кислой среды на основную (аммонолиз пара XeF6 холодными растворами амидов щелочных металлов в жидком NH3 или в чем-то другом).
6) Встречающееся на слайде соединение Cs2XeF6 - по всей видимости, давно устаревшие сведения. XeF4 с основными фторидами, в том числе и с CsF точно, даёт соли плоско-пятиугольного иона XeF5-1 - в пентагональной бипирамиде две неподелённых электронных паря занимают аксиальные положения.
7) На слайде написано, что строение XePtF6, за который Бартлету дали Нобелевскую премию, неизвестно. Мне повезло именно в тот день, в который я просмотрел материалы этой лекции, при своём обычном довольно хаотическом зависе - выкачке доступных pdfов и htmов недоступного в scholar.google.com наткнуться на реферат работы о недавнем переисследовании этой реакции (полный текст мне недоступен - ИМЕТ РАН по карману подписка на Elsevier только с 2006 года, но уж в МГУ, думаю, с этим проблем не будет), причём один из авторов - Бартлет (я записал в тетрадь и теперь привожу здесь, прошу извинение за плохое понимание нехимического английского):
Coordination Chemistry Reviews, Vol. 197, Iss. 1, Feb. 2000, p. 321-334, L. Graham, O. Grandejus, N. K. Jha, N. Bartlett. Concerning the nature of XePtF6.
Пар PtF6 + газ Xe при 20 C даёт sticky, red-tinged yellow solid Xe(PtF6)x где x от 1 до 2. Рентгеноструктурно показано наличие в продукте (XeF+1)(PtF6-1), изоструктурного (XeF+1)(RuF6-1). Таким образом, ~XePtF6 + PtF6 = (XeF+1)(PtF6-1) + аморфный PtF5. Нагрев этого продукта с x~2 до 60 С дает оранжево-красный (XeF+1)(Pt2F11-1). Разбавление PtF6 пара газом SF6 с большим избытком Xe и закалкой до 77K дает mustard yellow solid ~XePtF6, рентгеноаморфный, и лишь очень слабо парамагнитный. Растворение PtF4 с большим избытком XeF4 в HF дает желтый раствор, по ЯМР данным содержащий PtF6-2. Диамагнитное аморфное, нерастворимое в HF твердое вещество ~XePtF6, таким образом, похоже, является солью XeF+1 и полимерного аниона PtF5-1. 1:1 продукт реакции Xe + PtF6 также, похоже, описывается этой формулой.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

К дню Святого Валентина
К дню Святого Валентина

Все члены сборной России получили медали на 30-й Международной биологической олимпиаде для школьников
21 июля в Сегеде (Венгрия) подвели итоги 30-й Международной биологической олимпиады для школьников. Российская сборная на состязании завоевала три серебряные медали и одну бронзовую.

Шесть медалей завоевали российские школьники на 60-й Международной математической олимпиаде
Стали известны итоги 60-й Международной математической олимпиады для школьников, которая проходила в Бате (Великобритания). Российская сборная завоевала две золотые и четыре серебряные медали.

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019. Тезисы доклада Быкова В.А.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.