Однако в течении 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 электрическом разряде) получены фториды KrF2, KrF4, XeF2, XeF4 и RnF4. Все они представляют собой кристаллы, устойчивые при обычных условиях. Получены также производные ксенона в степени окисления +6 – гексафторид XeF6,Триоксид XeO4, гдроксид Хе(ОН)6. Последние два соединения проявляют кислотные свойства; так, реагируя со щелочами, они образуют соли ксеноновой кислоты, например:

ХеО3 + Ва(ОН)2 = ВаХеО4 + Н2О,а также

4XeF6 + 18Ba(OH)2 = 3Ba2XeO6 +Xe +12BaF2 + 18H2O.

Производные ксенона (VІ) – сильные окислители. Однако при действии на них ещё большими окислителями можно получить соединения, в которых ксенон имеет степень окисленности +8. Из подобных соединений известны октафторид ХеF8, тетраоксид ХеО4 и оксогексафторид ХеОF6.

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., диагр.). Для криптона, ксенона и радона эти величины близки к потенциалам ионизации некоторых других элементов (например, потенциал ионизации атома азота равен 14,53 В, атома – 12,97 В).

Наиболее практическое применение находят аргон, неон и гелий.

He – гелий

Благородные газы содержатся в атмосфере, природных газах, минералах, космосе. Гелий - второй по распространенности элемент в космосе(после водорода).

Гелий – подлинно благородный газ. Заставить его вступить в какие-либо реакции пока не удалось. Молекула гелия одноатомна. По лёгкости этот газ уступает только водороду, воздух в 7,25 раза тяжелее гелия.

Гелий почти нерастворим в воде и других жидкостях. И точно так же в жидком гелии заметно не растворяется ни одно вещество.

Твёрдый гелий нельзя получить ни при каких температурах, если не повышать давление.

В истории открытия, исследования и применения этого элемента встречаются имена многих физиков и химиков разных стран. Гелием интересовались, с гелием работали: Жансен (Франция), Локьер, Рамзай, Крукс, Резерфорд (Англия), Пальмиери (Италия), Кеезом, Камерлинг-Оннес (Голландия), Фейнман, Онсаген (США), Капица, Кикоин, Ландау (Советский Союз) и многие другие учёные.

Неповторимость облика атома гелия определяется сочетанием в нём двух удивительных природных конструкций – абсолютных чемпионов по компактности и прочности. В ядре гелия, Гелия-4, насыщены обе внутриядерные оболочки – и протонная, и нейтронная. Электронный дублет, обрамляющий это ядро, тоже насыщенный. Отсюда следуют и его феноменальная химическая инертность, и рекордно малые размеры этого атома. В обычных условиях гелий химически инертен, но при сильном возбуждении атомов он может образовывать молекулярные ионы Не2+ [σs²σs٭¹]. В обычных условиях эти ионы неустойчивы; захватывая недостающий электрон, они распадаются на два ней тральных атома. Возможно также образование ионизированных молекул НеН+ [σs²].

Гелий – наиболее распространённый после водорода элемент космоса – состоит из двух стабильных изотопов: 4Не и 3Не. Спектральный анализ показывает присутствие его в атмосфере Солнца, звёзд, в метеоритах. Накапливание ядер 4Не во Вселенной обусловлено термоядерной реакцией, служащей источником солнечной и звёздной энергии:

4¹Н = 2Не + 2β+ + 2ΰ

Огромная роль ядра атома гелия – α-частицы в истории становления и развития ядерной физики. Позже с помощью α-частиц были синтезированы Кюрий, Берклий, Калифорний, Менделеевий.

В земной коре насчитывается 29 изотопов, при радиоактивном распаде которых образуются α-частицы – высокоактивные, обладающие большой энергией ядра атомов гелия.

Атом гелия (он же молекула) – прочнейшая из молекулярных конструкций. Орбиты двух его электронов совершенно одинаковы и проходят предельно близко от ядра. Чтобы оголить ядро гелия, нужно затратить рекордно большую энергию – 78,61 эв. Отсюда – феноменальная химическая пассивность гелия, истинно инертного газа.

За последние 50 лет химикам удалось получить сотни химических соединений тяжёлых благородных газов. Однако инертность гелия остаётся, как и прежде, вне подозрений.

Вычисления показывают, что если бы и был найден путь получения, скажем фторида или оксида гелия, то при образовании они поглотили бы так много энергии, что получившиеся молекулы были бы «взорваны» этой энергией изнутри.

Молекулы гелия неполярны. Силы межмолекулярного взаимодействия между ними крайне невелики – меньше, чем в любом другом веществе. Отсюда самые низкие значения критических величин, наинизшая температура кипения, наименьшие теплоты кипения и испарения. Что касается температуры плавления гелия, то при нормальном давлении её вообще нет. Жидкий гелий при сколь угодно близкой к абсолютному нулю температуре не затвердевает, если помимо температуры, на него действует давление в 25 или больше атмосфер. Второго такого вещества в природе нет.

Нет также другого газа, столь ничтожно растворимого в жидкостях, особенно полярных, и так мало склонного к адсорбции, как гелий. Это наилучший среди газов проводник электричества и второй, после водорода, проводник тепла. Его теплоёмкость очень велика, а вязкость мала.

Поразительно быстро проникает гелий сквозь тонкие перегородки из некоторых органических полимеров, фарфора, кварцевого или боросиликатного стекла. Любопытно, что сквозь мягкое стекло гелий диффундирует в 100 раз медленнее, чем сквозь боросиликатное. Гелий может проникать и через многие металлы. Плотностью непроницаемы для него лишь железо (Fe) и металлы платиновой группы (триады), даже раскалённые.

На принципе избирательной проницаемости основан один из методов извлечения гелия из природного газа.

Исключительный интерес проявляют учёные к жидкому гелию. Во-первых, это самая холодная жидкость, в которой к тому же не растворяется заметно ни одно вещество. Во-вторых, это самая лёгкая из жидкостей с минимальной величиной поверхностного сжатия.

При температуре (Т) 2,172 К происходит скачкообразное изменение свойств жидкого гелия. Образующаяся разновидность условно названа Гелием-ΙΙ. Гелий-ΙΙ совсем не так, как прочие жидкости, он не бурлит при кипении, поверхность его становится совершенно спокойной. Гелий-ΙΙ проводит тепло в 300 млн. раз лучше, чем обычный жидкий гелий (Гелий-Ι). Вязкость Гелия-ΙΙ практически равна нулю, она в 1000 раз меньше вязкости водорода. Поэтому Гелий-ΙΙ обладает сверхтекучестью – способностью вытекать без трения через капилляры сколь угодно малого диаметра.

Другой стабильный изотоп гелия ³ Не переходит в сверхтекучее состояние при температуре, отстающей от абсолютного нуля всего на сотые доли градуса. Сверхтекучие Гелий-4 и Гелий-3 называют квантовыми жидкостями: в них проявляются квантовомеханические эффекты ещё до их отвердевания. Этим объясняется весьма детальная изученность жидкого гелия. Да и производят его ныне немало – сотни тысяч литров в год. А вот твёрдый гелий почти не изучен: Велики экспериментальные трудности исследования этого самого холодного тела. Бесспорно, пробел этот будет заполнен, так как физики и химики ждут много нового от познания свойств твёрдого гелия: ведь он тоже квантовое тело.