ГЕЛИЕВЫЙ КОМПЛЕКС.

В 1978 году академику В. А. Легасову с сотрудниками при распаде ядер трития, включённых в молекулу аминокислоты глицина, удалось зарегистрировать парамагнитный гелий, содержащий комплекс, в котором наблюдалось сверхтонкое взаимодействие ядра Гелия-3 с неспаренным электроном. Это пока наибольшее достижение в химии гелия.

О ГЕЛИИ.

В 1980 году группа учёных и специалистов во главе с И. Л. Андреевым была удостоена Государственной премии за создание и внедрения технологии получения гелиевых концентратов из сравнительно бедных гелиеносных газов. На Оренбургском газовом месторождении построен гелиевый завод, ставший главным нашим поставщиком «солнечного газа» для нужд разных отраслей. В промышленности гелий в основном выделяют из природных газов методом глубокого охлаждения. При этом он, как самое низко кипящее вещество, остаётся в виде газа, тогда как все другие газы конденсируются.

В земной коре гелий накапливается за счёт α-распада радиоактивных элементов, содержится в растворённых минералах, в самородных металлах. Изотоп ³Не образуется за счёт ядерных реакций, вызываемых космическим излучением, например:

7N + ¹0n = 6C + 1T; 1T = 2He + β+.

Ne – Неон

«Вечно второй» - эти слова полностью определяют положение неона в семье благородных газов. Он второй по лёгкости, температуре плавления и кипения после гелия. По распространённости на Земле, в её атмосфере, он тоже второй, но на этот раз уже после аргона.

Неон был открыт Рамзаемª в 1898 году. В истории элементов этой подгруппы последнее десятилетие прошлого века – это время , чрезвычайно насыщенное открытиями. Среди их авторов много известных учёных, причём не только химиков. Но два имени должны быть названы в первую очередь – имена английских естествоиспытателей Рэлея и Рамзая.

«Не кажется ли вам, что есть место для газообразных элементов в конце первой колонны периодической системы, то есть между галогенами и щелочными металлами?» Это слова из письма Рамзая Рэлею. Письмо было написано, когда из всех инертных газов науке были известны лишь гелий и аргон. Место гелия обозначилось в конце первого периода. Аргон заключил третий. А второй?

В 1897 году Рамзай выступил в Торонто с докладом под названием «Неоткрытый газ». Пользуясь «методом нашего учителя Менделеева», как выразился учёный, он предсказал существование простого газа с плотностью по водороду 10, атомным весом 20 и иными, промежуточными между Не и Аr константами. Двумя годами раньше, правда не столь детально, существование газообразного элемента с атомным весом 20 предсказал, также исходя из закона Менделеева, французский химик Лекок де Буабодран. Но где искать этот дважды предсказанный элемент?

Вначале Рамзай и его сотрудники занялись минералами, природными водами, даже метеоритами. Результаты анализов неизменно оказались отрицательными. Между тем – теперь мы это знаем – новый газ в них был. Но методами, существовавшими в конце прошлого века, эти «микроследы» не улавливались.

Исследователи обратились к воздуху. Воздух сжижали, а затем начинали медленно испарять, собирая и исследуя различные фракции. Одним из методов поиска был спектральный анализ: газ помещали в разрядную трубку, подключали ток и по линиям спектра определяли «кто есть кто».

Когда в разрядную трубку поместили первую, самую легкую и низкокипящую фракцию воздуха, то в спектре наряду с известными линиями азота, гелия и аргона были обнаружены новые линии, из них особенно яркими были красные и оранжевые. Они придавали свету в трубке огненную окраску.

В момент, когда Рамзай наблюдал спектр только что полученного газа, в лабораторию вошёл его двенадцатилетний сын, успевший стать «болельщиком» отцовских работ. Увидев необычное свечение, он воскликнул: «New one!» Так возникло название газа «неон», что по-древнегречески значит «новый».

Между аргоном и гелием

У атома неона замкнутая электронная оболочка: на двух энергетических уровнях находятся соответственно 2 и 8 электронов. Химическая инертность неона исключительна. В этом с ним может конкурировать только гелий. Пока не получено ни одного его валентного соединения. Даже так называемые клатратные соединения неона с водой, гидрохиноном и другими веществами§ получить и сохранить очень трудно.

Как и гелий, неон при сильном возбуждении атомов образует молекулярные ионы типа Nе2 +:

σs²σs٭²σz²πx,y4πx,y٭4σz٭¹.

В общем-то неон – легкий газ: он легче воздуха в 1,44 раза, легче аргона почти в 2 раза, но тяжелее гелия в 5 раз. По комплексу свойств он ближе к гелию, чем к аргону, и вместе с гелием составляет подгруппу легких инертных газов.

Неон сжижается при температуре –245,98°С. А точка плавления неона отстоит от точки кипения всего на 2,6°С – рекордно малый диапазон, свидетельствующий о слабости сил межмолекулярного взаимодействия в неоне. Благодаря этому твёрдый неон получается без особого труда: достаточно недолго откачивать пары над жидким неоном, чтобы он отвердел.

Растворимость в воде и способность к адсорбции у неона малы; в 100 г воды при 20°С растворяется всего 1,75 см³, или 1,56 мг, неона. Всё же адсорбция неона на активированном угле при температуре жидкого воздуха уже достаточна, чтобы с её помощью, многократно повторяя процесс, разделить смесь гелия и неона. При температуре жидкого водорода из смеси этих веществ выпадают кристаллы чистого неона, а газообразный гелий отгоняется. Технике это дало второй – конденсационный способ разделения гелия и неона.

Радиус атома неона – 1,62 Å – достаточно мал, чтобы это газ мог в тысячи раз быстрее большинства газов диффундировать сквозь тонкие перегородки из кварцевого или боросиликатного стекла (если последние нагреты до 300 – 400°С, а по обе стороны имеется существенный перепад давления). Сквозь такие перегородки неон проникает примерно в 50 раз хуже, чем гелий, но в сотни тысяч раз лучше, чем аргон, азот и кислород. Именно поэтому диффузионный способ позволяет очищать неон от более тяжёлых газов.

Известно, что тяжёлые инертные газы оказывают на организм человека и животного наркотическое действие. Неону это свойство также присуще, но в очень малой степени, так как мала растворимость неона в жирах, крови, лимфе и других жидкостях организма.

Чтобы появились первые симптомы наркоза, необходимо вдыхать смесь неона с кислородом под давлением не меньше 25 атм.

Для неона характерны также высокая электрическая проводимость и яркое свечение при пропускании электрических разрядов.

Есть у неона черта, резко выделяющая его среди других благородных газов. Это – ярко-красный цвет излучения, причём интенсивность и оттенки свечения неона сильно зависят от напряжения тока, создающего электрический разряд, и примесей других газов.

Спектр неона богат, в нём выделено более 900 линий. Наиболее яркие линии составляют пучок в красной, оранжевой и жёлтой частях спектра на волнах от 6599 до 5400 Å. Эти лучи значительно меньше поглощаются и рассеиваются воздухом и взвешенными в нём частицами, чем лучи коротких волн – голубые, синие, фиолетовые. Оттого свет неоновых ламп виден лучше и дальше, чем свет иных источников, и словосочетание «неоновый свет реклам» стало избитым газетным штампом.