Известно три агрегатных состояния вещества, и одно из них – газообразное. Газов существует много. Постоянно открываются новые. В этой статье вы узнаете о самых тяжёлых газах.
Но что значит тяжелый? Никто не набирал в колбу газ и не взвешивал на весах. Тем более, некоторых летучих веществ на всей планете не наберется и пол-литра.
«Тяжесть» вещества определяется молекулярной массой – примерной массой всех его молекул. Однако само число мало что расскажет о веществе. Нагляднее сравнить с воздухом. Если поделить относительную молекулярную массу на 29, мы узнаем, насколько данный газ тяжелее воздуха.
Стоит оговориться. Этот список – не самый достоверный, ведь ежедневно синтезируется множество газов. Невозможно сравнить все, что создал человек. Здесь описаны известные вещества, но наверняка есть инертные газы, тяжелее представленных.
Список
10. Perfluorotrimethylamine (N(CF3)3)
Если взять аммиак NH4 и заменить водороды на метиловые радикалы –CH3, также заменив в них водород фтором, получится перфтортриметиламин.
N(CF3)3 кипит при -6С. То есть, если вынести колбу с жидкостью на улицу, то уже при -6 градусах она начнет кипеть и испаряться. Относительная молекулярная масса газа – 221. Поделим на 29 и узнаем, что perfluorotrimethylamine тяжелее воздуха в 7,6 раз.
9. Радон (Rn)
Радон, в отличие от остальных в списке, не синтезирован человеком. Это химический элемент, занимающий 86 позицию в таблице Менделеева. Радон — почти не вступающий в реакции радиоактивный газ.
Период полураспада — 4 дня. То есть, если взять емкость с радоном и поставить в комнату, через четыре дня в колбе останется половина взятого газа. Остальная часть распадется на более легкие элементы. Да и сам радон – продукт распада радиоактивного элемента радия. Так что не стоит проделывать этот опыт, пусть он останется мысленным.
Радиоактивный радон присутствует везде: в школах, на улицах, в воздухе, почве и даже в воде. На уроках физики проводят практическую работу. Ученики спускаются в подвал и измеряют уровень радиации. Но почему в подвал?
Это связано с тем, что радон – тяжелый газ. Относительная молекулярная масса – 222. Поделив на 29, выясняем, что он тяжелее воздуха в примерно в 7-8 раз. Поскольку более тяжелое вещество опускается вниз, больше всего радона находится внизу, в подвалах и шахтах. Однако средний уровень радиации в воздухе небольшой, так что не бойтесь теперь спускаться в подвалы.
8. Perfluorobutane (C4F10)
Перфторбутан – это обычный бутан C4H10, в котором атомы водорода сменили на фтор.
C4F10 – малоактивное вещество. Оно неохотно вступает в реакции, а потому не представляет угрозы организму. На него не действуют даже лучшие окислители – азотная и серные кислоты.
Перфторбутан нашел разнообразное применение. Пожарные используют газ как наполнитель для огнетушителей, врачи – как контрастное вещество для УЗИ, для инженеров это холодильный агент.
Молекулярная масса газа – 238 а.е.м. Таким образом, вещество тяжелее воздуха в 8,2 раза.
7. Tellurium hexafluoride (TeF6)
Теллур, обвешанный фтором, как новогодняя елка – это TeF6. Как и у большинства газообразных соединений теллура, у гексафторида крайне неприятный запах. Но это еще полбеды. Бесцветный газ очень токсичен и опасен для здоровья. Также реагирует с водой, разлагаясь в ней и образуя новые соединения.
Молекула весит примерно 241,6 а.е.м., а потому тяжелее воздуха в 8,33 раза.
Возможно, вы уже заметили, что в составе тяжелых газов постоянно возникает фтор. Но ведь есть элементы тяжелее фтора, почему бы не заменить водороды на них? Дело в том, что фтор – самый «агрессивный» элемент. Атому не хватает всего одного электрона для достижения баланса. Так что он с удовольствием отбирает электроны у других элементов. В молекуле легче заменить легкий водород на более тяжелый фтор – он активно вступает в реакции и утяжеляет молекулу.
6. Перфторэтил йодид (CF3CF2I)
Вещество произошло от йодэтана – бесцветной жидкости, желтеющей на воздухе из-за присутствия йода. Йодэтан может быть канцерогеном, т.е. вызывать злокачественные опухоли. Также соединение обладает слабым наркотическим эффектом.
CF3CF2I – это йодэтан, в котором водород опять заменили на фтор. Вместе с изменением состава меняются и свойства вещества. Так, сообщают, что газ используют для анестезии. Значит, он уже не так вреден, как йодэтан.
Масса перфторэтид йодида – 245,9, вещество тяжелее воздуха в 8,5 раз.
5. Decafluorodiethyl ether (C4F10O)
Диэтиловый эфир C4H10 получили еще в IX веке, после чего открывали еще три раза. Великий хирург Н.И. Пирогов впервые стал использовать диэтиловый эфир для обезболивания во время операций. С тех пор вещество приняли как средство анестезии.
Заменив водороды на фтор, люди получили C4F10O . Скорее всего, данный эфир тоже пригоден для наркоза. Но этого никто не проверял. Относительная молекулярная масса – 254, газ тяжелее воздуха в 8,8 раз.
4. Tellurium hypofluorite (F5TeOF)
Масса F5TeOF – 259,6 а.е.м., тяжелее воздуха в 9 раз. Кипит при температуре +0,6 С. Соответственно, при более низкой температуре – это жидкость. Судя по тому, что гипофторит – соединение теллура, этот газ тоже токсичен и неприятно пахнет.
3. Iodine heptafluoride (IF7)
IF7 – бесцветный газ с резким запахом, высший фторид йода. Оба элемента I и F полностью заполнили электронные оболочки. Достигли «идеального баланса», к которому стремятся все химические элементы.
Глядя на формулу, хочется добавить в соединение хлор и получить еще более тяжелую молекулу IClF6. Однако на практике этого не выходит. Так уж получается, что нет соединений, в которых присутствует больше двух видов галогенов.
Гептафторид йода – чрезвычайно активное вещество. Это сильный окислитель, он с радостью «нападает» на металлы, а в контакте с органикой вызывает пожар. Из-за такой активности IF7 опасен для организма человека. Соединение сильно раздражает слизистые оболочки.
Газ тяжелее воздуха почти в 9 раз, молекулярная масса – 259,6 (как и у прошлого вещества из списка).
2. Hexamethyltungsten (W(CH3)6)
Если атом вольфрама, из которого делают лампы накаливания, со всех сторон «облепить» метиловыми радикалами –CH3, получится гексаметилвольфрам.
Соединение взрывоопасно на воздухе и в вакууме. И вообще очень неустойчиво. W(CH3)6 оказалось в этом списке с натяжкой, ведь вещество распадается почти сразу после образования. Молекула весит 274,05 а.е.м, а потому тяжелее воздуха в 9,45 раз.
1. Tungsten hexafluoride (WF6)
Самый тяжелый газ в топе – WF6, гексафторид вольфрама. Это соль плавиковой кислоты HF и вольфрама W. Вещество газообразно при температуре выше +17 С, так что находится на грани с жидкостью. Во влажном воздухе начинает дымиться и синеть.
WF6 – коррозионно активное соединение, а также опаснейший неорганический яд. Тем не менее, газ применяют в производстве полупроводников и вольфрамовых покрытий.
Относительная молекулярная масса tungsten hexafluoride – 297.3. Газ тяжелее воздуха больше чем в 10 раз. WF6 становится рекордсменом среди самых тяжелых газов.
