Xenon

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 17. juni 2022; checks kræver 7 redigeringer .

Xenon
←  Jod | Cæsium  →
54 kr ↑ Xe ↓ Rn 54 Xe
Udseende af et simpelt stof
Flydende xenon i akryl terning
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer	Xenon / Xenon (Xe), 54
Gruppe , punktum , blok	18 (forældet 8), 5, p-element
Atommasse ( molær masse )	131.293(6) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Kr] 4d 10 5s 2 5p 6
Atomradius	? (108) [2] kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius	130 [2]  kl
Ion radius	190 [2]  kl
Elektronegativitet	2.6 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale	0
Oxidationstilstande	0, +1, +2, +4, +6, +8
Ioniseringsenergi (første elektron)	1170,35 (12,1298) [3]  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. )	3,52 (ved -107,05 °C); 0,005894 (ved 0 °C) g/cm3
Smeltetemperatur	161,3K (-111,85°C)
Kogetemperatur	166,1K (-107,05°C)
Oud. fusionsvarme	2,27 kJ/mol
Oud. fordampningsvarme	12,65 kJ/mol
Molær varmekapacitet	20,79 [4]  J/(K mol)
Molært volumen	22,4⋅10 3  cm³ / mol
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur	kubisk ansigtscentreret kubisk atom
Gitterparametre	6.200 [4]
Andre egenskaber
Varmeledningsevne	(300 K) 0,0057 W/(m K)
CAS nummer	7440-63-3
Emissionsspektrum
længst levede isotoper
Isotop Udbredelse _ Halvt liv Decay kanal Forfaldsprodukt 124 xe 0,095 % 1,8⋅10 22  år [5] Dobbelt EZ 124 Te 125 xe synth. 16.9 timer EZ 125 I 126 xe 0,089 % stabil - 127 Xe synth. 36.345 dage EZ 127 I 128 Xe 1,910 % stabil - - 129 Xe 26,401 % stabil - - 130 xe 4,071 % stabil - - 131 Xe 21,232 % stabil - - 132 Xe 26,909 % stabil - - 133 Xe synth. 5.247 dage β - 133Cs _ 134 Xe 10,436 % stabil - 135 xe synth. 9.14 timer β - 135Cs _ 136 Xe 8,857 % 2.165⋅10 21  år [6] β − β − 136 Ba

54	Xenon
Xe131,293
4d 10 5s 2 5p 6

Xenon ( kemisk symbol - Xe , fra lat.  Xe non ) er et kemisk grundstof af den 18. gruppe (ifølge den forældede klassifikation  - hovedundergruppen af ​​den ottende gruppe, VIIIA), den femte periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 54.

Det simple stof xenon  er en tung ædel monatomisk gas uden farve , smag eller lugt .

Historie

Xenon blev opdaget som en lille urenhed til krypton [7] [8] . For opdagelsen af ​​inerte gasser (især xenon) og bestemmelsen af ​​deres plads i Mendeleevs periodiske system modtog Ramsay 1904 Nobelprisen i kemi .

Navnets oprindelse

Ramsay foreslog som navnet på grundstoffet det oldgræske ord ξένον , som er intetkønsformen ental af adjektivet ξένος "fremmed, mærkelig". Navnet kommer af, at xenon blev fundet som en blanding med krypton, og fordi dets andel i atmosfærisk luft er ekstremt lille.

Prævalens

Xenon er et meget sjældent grundstof. Under normale forhold indeholder en kubikmeter luft 0,086 [4] -0,087 [9] cm 3 xenon.

I solsystemet

Xenon er relativt sjældent i Solens atmosfære , på Jorden og i asteroider og kometer . Koncentrationen af ​​xenon i Mars atmosfære svarer til den på Jorden: 0,08 ppm [10] , selvom indholdet af 129 Xe isotopen på Mars er højere end på Jorden eller Solen. Da denne isotop dannes under processen med radioaktivt henfald , kan de opnåede data indikere tabet af Mars' primære atmosfære, muligvis i løbet af de første 100 millioner år efter dannelsen af ​​planeten [11] [12] . I Jupiters atmosfære er koncentrationen af ​​xenon derimod usædvanlig høj - næsten dobbelt så høj som i Solens fotosfære [13] .

Jordens skorpe

Xenon er indeholdt i jordens atmosfære i ekstremt små mængder, 0,087 ± 0,001 ppm efter volumen (μl/l), eller 1 del pr. 11,5 millioner [9] . Det findes også i de gasser, der afgives af vandet i nogle mineralske kilder . Nogle radioaktive isotoper af xenon, såsom 133 Xe og 135 Xe, produceres ved neutronbestråling af nukleart brændsel i reaktorer .

Definition

Kvalitativt detekteres xenon ved hjælp af emissionsspektroskopi (karakteristiske linjer med en bølgelængde på 467,13 nm og 462,43 nm ). Kvantitativt bestemmes det ved massespektrometriske , kromatografiske og absorptionsanalysemetoder [4] .

Fysiske egenskaber

Fuld elektronisk konfiguration af xenonatom: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6

Ved normalt tryk er smeltepunktet 161,40 K (−111,75 °C), kogepunktet er 165,051 K (−108,099 °C). Den molære entalpi for smeltning er 2,3 kJ/mol , den molære fordampningsentalpi er 12,7 kJ/mol , den standard molære entropi er 169,57 J/(mol·K) [4] .

Massefylde i gasform under standardbetingelser (0 ° C, 100 kPa ) 5,894 g / l (kg / m 3 ), 4,9 gange tungere end luft. Densiteten af ​​flydende xenon ved kogepunktet er 2,942 g/cm3 . Densiteten af ​​fast xenon er 2,7 g/cm 3 (ved 133 K ) [4] , den danner kubiske krystaller (ansigtscentreret gitter), rumgruppe Fm 3 m , celleparametre  a = 0,6197 nm , Z = 4 [4] .

Den kritiske temperatur for xenon er 289,74 K (+16,59 °C), det kritiske tryk er 5,84 MPa , og den kritiske densitet er 1,099 g/cm 3 [4] .

Tredobbelt punkt : temperatur 161,36 K (−111,79 ° C), tryk 81,7 kPa , massefylde 3,540 g/cm 3 [4] .

I en elektrisk udladning lyser den blåt (462 og 467 nm). Flydende xenon er en scintillator .

Lidt opløseligt i vand (0,242 l/kg ved 0 °C, 0,097 l/kg ved +25 °C) [4] .

Under standardbetingelser (273 K, 100 kPa): termisk ledningsevne 5,4 mW / (m K) , dynamisk viskositet 21 μPa s , selvdiffusionskoefficient 4,8 10 −6 m 2 / s , kompressibilitetskoefficient 0,9950, molær trykkapacitet ved konstant varmekapacitet 20,79 J/(mol·K) [4] .

Xenon er diamagnetisk , dets magnetiske modtagelighed er −4,3·10 −5 . Polariserbarhed 4,0·10 −3 nm 3 [4] . Ioniseringsenergi 12,1298 eV [3] .

Kemiske egenskaber

Xenon var den første inerte gas , som man opnåede ægte kemiske forbindelser til. Eksempler på forbindelser kan være xenon-difluorid , xenon- tetrafluorid , xenon- hexafluorid , xenontrioxid , xenonsyre og andre [14] .

Den første xenonforbindelse blev opnået af Neil Barlett ved at reagere xenon med platinhexafluorid i 1962. Inden for to år efter denne begivenhed blev der allerede opnået adskillige dusin forbindelser, inklusive fluorider, som er udgangsmaterialerne til syntesen af ​​alle andre xenonderivater.

I øjeblikket er hundredvis af xenonforbindelser blevet beskrevet: xenonfluorider og deres forskellige komplekser, oxider, xenonoxyfluorider, lavstabile kovalente derivater af syrer, forbindelser med Xe-N-bindinger, xenonorganiske forbindelser. Relativt for nylig blev der opnået et kompleks baseret på guld, hvor xenon er en ligand. Eksistensen af ​​de tidligere beskrevne relativt stabile xenonchlorider blev ikke bekræftet (senere blev excimerchlorider med xenon beskrevet).

Xenonfluorider

Xenonfluorider var blandt de første opnåede xenonforbindelser. De blev opnået allerede i 1962, umiddelbart efter etableringen af ​​muligheden for kemiske reaktioner for ædelgasser. Xenonfluorider tjener som udgangsmaterialer til fremstilling af alle andre kovalente xenonforbindelser. Xenon-difluorid , xenon -tetrafluorid , xenonhexafluorid og et stort antal af deres komplekser (hovedsageligt med fluorerede Lewis-syrer) er kendte . Rapporten om syntesen af ​​xenonoctafluorid blev ikke bekræftet af senere undersøgelser.

• Reaktioner med fluor [15] :

ved stuetemperatur og UV-bestråling eller ved 300-500 ºC under tryk; ved 400 ºC under tryk; urenheder XeF2 , XeF6 ; ved 300 ºC under tryk; urenhed XeF 4 .

Oxider og syrer af xenon

Xenon(VI)oxid blev først opnået ved omhyggelig hydrolyse af xenon-tetrafluorid og xenonhexafluorid. Når det er tørt, er det ekstremt eksplosivt. I en vandig opløsning er det et meget stærkt oxidationsmiddel og danner en svag xenonsyre, som ved alkalisering let disproportioneres til salte af xenonsyre (perxenater) og gasformig xenon. Ved forsuring af vandige opløsninger af perxenater dannes et gult flygtigt eksplosivt xenontetroxid .

Xenonforbindelser

De første stabile organiske xenonforbindelser blev opnået i 1988 ved omsætning af xenondifluorid med perfluoroarylboraner. Pentafluorphenylxenon(II)hexafluorarsenat(V) (C6F5Xe)[AsF6] er usædvanligt stabil, smelter næsten uden nedbrydning ved 102°C og bruges som udgangsforbindelse til syntese af andre organoxenonforbindelser.

Isotoper af xenon

Kendte isotoper af xenon med massetal fra 108 til 147 (antal protoner 54, neutroner fra 54 til 93) og 12 nukleare isomerer .

9 isotoper findes i naturen. Af disse er syv stabile: 126 Xe, 128 Xe, 129 Xe, 130 Xe, 131 Xe, 132 Xe, 134 Xe. Yderligere to isotoper ( 124 Xe, T 1/2 = 1,8 10 22 år og 136 Xe, T 1/2 = 2,165 10 21 år) har enorme halveringstider, mange størrelsesordener større end universets alder (~ 1,4 10 10 år).

De resterende isotoper er kunstige, de længstlevende af dem er 127 Xe ( halveringstid 36,345 dage) og 133 Xe (5,2475 dage), halveringstiden for de resterende isotoper overstiger ikke 20 timer.

Blandt de nukleare isomerer er de mest stabile 131 Xem med en halveringstid på 11,84 dage, 129 Xem ( 8,88 dage) og 133 Xem ( 2,19 dage) [16] .

Xenon-isotop med et massetal på 135 ( halveringstid 9,14 timer) har det maksimale termiske neutronfangst - tværsnit blandt alle kendte stoffer - cirka 3 millioner stald for en energi på 0,069 eV [17] , dens akkumulering i atomreaktorer som et resultat af en kæde af β-henfald af tellurkerner -135 og jod -135 fører til virkningen af ​​såkaldt xenonforgiftning (se også Jodgrube ).

Henter

Xenon opnås som et biprodukt af produktionen af ​​flydende oxygen i metallurgiske virksomheder.

I industrien produceres xenon som et biprodukt af adskillelse af luft i ilt og nitrogen . Efter denne adskillelse, som normalt udføres ved rektifikation , indeholder den resulterende flydende oxygen små mængder krypton og xenon. Yderligere destillation beriger flydende oxygen til et indhold på 0,1-0,2 % af krypton-xenon-blandingen, som adskilles ved adsorption på silicagel eller ved destillation . I fremtiden kan xenon-krypton-koncentratet adskilles ved destillation til krypton og xenon, se Krypton#Produktion for detaljer .

På grund af sin lave udbredelse er xenon meget dyrere end lettere inerte gasser . I 2009 var prisen på xenon omkring 20 euro pr. liter gasformigt stof ved standardtryk [3] .

Ansøgning

På trods af de høje omkostninger er xenon uundværlig i en række tilfælde:

• Xenon bruges til at fylde glødelamper , højeffekt gasudladning og pulserende lyskilder (den høje atommasse af gas i pærer forhindrer wolfram i at fordampe fra overfladen af ​​glødetråden).
• Radioaktive isotoper ( 127 Xe, 133 Xe, 137 Xe, etc.) bruges som strålingskilder i radiografi og til diagnostik i medicin, til at opdage lækager i vakuuminstallationer .
• Xenonfluorider bruges til at passivere metaller .
• Xenon, både i sin rene form og med en lille tilsætning af cæsium-133 damp , er en yderst effektiv arbejdsvæske til elektrojet (hovedsageligt ion og plasma) rumfartøjsmotorer . I 2020 annoncerede Roscosmos starten på konstruktionen af ​​Nuklon-rumfartøjet med et atomkraftværk . Xenon vil blive brugt som arbejdsvæske i jetmotoren.
• I slutningen af ​​det 20. århundrede blev der udviklet en metode til at bruge xenon som bedøvelsesmiddel og smertestillende middel. De første afhandlinger om xenon anæstesiteknik dukkede op i Rusland i 1993. I 1999 blev xenon godkendt til medicinsk brug som middel til inhalationsanæstesi [18] .
• Nu om dage[ klargør ] xenon testes i behandlingen af ​​afhængige tilstande [19] .
• Flydende xenon bruges nogle gange som et arbejdsmedium til lasere [20] .
• Xenonfluorider og oxider er blevet foreslået som de mest kraftfulde raketbrændstofoxidationsmidler og også som komponenter i gasblandinger til lasere .
• I 129 Xe isotopen er det muligt at polarisere en betydelig brøkdel af kernespindene for at skabe en tilstand af co-directed spins, en tilstand kaldet hyperpolarisering .
• Xenon bruges til at fylde Golay-cellen i terahertz-strålingsdetektorer [21] .
• Til transport af fluor , som udviser stærke oxiderende egenskaber .

Xenon som dope

• I 2014 sidestillede World Anti-Doping Agency xenon-inhalation med doping [22] [23] .

Biologisk rolle

• Xenongas er ugiftig, men den kan forårsage anæstesi (ifølge den fysiske mekanisme), og i høje koncentrationer (mere end 80%) forårsager den asfyksi .
• At fylde lungerne med xenon og udånde under en samtale fører til et betydeligt fald i stemmens klang (en effekt modsat heliums ).
• Xenonfluorider er giftige, MPC i luften er 0,05 mg/m³.

Galleri

• Gløden fra et gasudledningsrør med xenon.

• Akrylterning specielt forberedt til samlere af elementer indeholdende flydende xenon.

• Et lag af fast xenon, der flyder oven på flydende xenon inde i en højspændingsenhed.

• Flydende (ukarakteristiske) og krystallinske faste Xe-nanopartikler opnået ved implantation af Xe + -ioner i aluminium ved stuetemperatur.

• Xenon flash lampe ( animeret version )

• XeF 4 krystaller , 1962

• Xenonlampe med kort lysbue.

• Rumfærgen Atlantis er oversvømmet med xenonlys

• Prototype xenon ion thruster bliver testet på NASA's Jet Propulsion Laboratory

Noter

1. ↑ Meija J. et al. Grundstoffernes atomvægte 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Bd. 88 , nr. 3 . - S. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 .
2. ↑ 1 2 3 Størrelse af xenon i flere  miljøer . www.webelements.com. Hentet 6. august 2009. Arkiveret fra originalen 3. maj 2009.
3. ↑ 1 2 3 CRC Håndbog i Kemi og Fysik / DR Lead (Red.). — 90. udgave. — CRC Press; Taylor og Francis, 2009. - 2828 s. — ISBN 1420090844 .
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Legasov V. A., Sokolov V. B. Xenon // Kemisk encyklopædi  : i 5 bind / Kap. udg. I. L. Knunyants . - M .: Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2: Duff - Medi. - S. 548-549. — 671 s. — 100.000 eksemplarer.  — ISBN 5-85270-035-5 .
5. ↑ "Observation af to-neutrino dobbelt elektronindfangning i 124 Xe med XENON1T". natur . 568 (7753): 532-535. 2019. doi : 10.1038/ s41586-019-1124-4 .
6. ↑ Albert, JB; Auger, M.; Auty, DJ; Barbeau, PS; Beauchamp, E.; Beck, D.; Belov, V.; Benitez-Medina, C.; Bonatt, J.; Breidenbach, M.; Brunner, T.; Burenkov, A.; Cao, G.F.; Chambers, C.; Chaves, J.; Cleveland, B.; Cook, S.; Craycraft, A.; Daniels, T.; Danilov, M.; Daugherty, SJ; Davis, C.G.; Davis, J.; Devoe, R.; Delaquis, S.; Dobi, A.; Dolgolenko, A.; Dolinski, MJ; Dunford, M.; et al. (2014). "Forbedret måling af 2νββ-halveringstiden for 136 Xe med EXO-200-detektoren". Fysisk gennemgang C. 89 . arXiv : 1306.6106 . Bibcode : 2014PhRvC..89a5502A . DOI : 10.1103/PhysRevC.89.015502 .
7. ↑ Ramsay W., Travers MW Om udvindingen fra luften af ​​ledsagerne af argon og neon  //  Report of the Meeting of the British Association for the Advancement of Science. - 1898. - S. 828 .
8. ↑ Gagnon, Steve It's Elemental - Xenon . Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Hentet 16. juni 2007. Arkiveret fra originalen 12. juni 2020. (ubestemt)
9. ↑ 1 2 Hwang S.-C., Lein RD, Morgan DA Noble Gases // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. - 5. udgave .. - Wiley , 2005. - ISBN 0-471-48511-X . - doi : 10.1002/0471238961.0701190508230114.a01 .
10. ↑ Williams, David R. Mars-faktaark . NASA (1. september 2004). Hentet 10. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 12. juni 2010. (ubestemt)
11. ↑ Schilling, James Hvorfor er Mars atmosfære så tynd og primært kuldioxid? (utilgængeligt link) . Mars Global Circulation Model Group. Hentet 10. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 22. august 2011. (ubestemt) 
12. ↑ Zahnle KJ Xenologiske begrænsninger på indvirkningens erosion af den tidlige Mars atmosfære  //  Journal of Geophysical Research. - 1993. - Bd. 98 , nr. E6 . - P. 10899-10913 . - doi : 10.1029/92JE02941 .
13. ↑ Mahaffy P. R. et al. Ædelgasoverflod og isotopforhold i Jupiters atmosfære fra Galileo Probe Mass Spectrometer  //  Journal of Geophysical Research. - 2000. - Vol. 105 , nr. E6 . - P. 15061-15072 . - doi : 10.1029/1999JE001224 . - .
14. ↑ Andrey Vakulka. Xenon og oxygen: komplekst forhold  // Videnskab og liv . - 2018. - Nr. 5 . - S. 43-47 . (Russisk)
15. ↑ Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Uorganisk kemi i reaktioner. Vejviser. - 2. udg. - Moskva: Drofa, 2007. - S. 609. - 640 s.
16. ↑ Arkiveret kopi (link ikke tilgængeligt) . Hentet 11. september 2011. Arkiveret fra originalen 20. juli 2011. (ubestemt) 
17. ↑ Medicinsk kompleks til produktion af radioisotoper baseret på en opløsningsreaktor . Hentet 19. august 2015. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. (ubestemt)
18. ↑ OM TILLADELSE TIL MEDICINSK BRUG AF MEDICINER. Bestille. Sundhedsministeriet i Den Russiske Føderation. 08.10.99 363 :: Innovationer og iværksætteri: tilskud, teknologier, patenter (utilgængeligt link) . Hentet 10. august 2010. Arkiveret fra originalen 10. november 2012. (ubestemt) 
19. ↑ Xenon - et nyt ord i narkologi (utilgængeligt link) . Hentet 16. februar 2011. Arkiveret fra originalen 7. juli 2011. (ubestemt) 
20. ↑ Flydende xenon excimer-laser . Hentet 18. april 2014. Arkiveret fra originalen 24. september 2015. (ubestemt)
21. ↑ Terahertz-strålingsmodtagere (anmeldelse). . Hentet 24. september 2020. Arkiveret fra originalen 13. juli 2019. (ubestemt)
22. ↑ Gas brugt af russiske Sochi 2014-medaljevindere forbudt . Hentet 10. november 2015. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. (ubestemt)
23. ↑ WADA anerkendte xenon som doping (utilgængeligt link) . Hentet 10. november 2015. Arkiveret fra originalen 17. november 2015. (ubestemt) 

Links

• Xenon på Popular Library of Chemical Elements

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Stor russer Brockhaus og Efron Lille Brockhaus og Efron Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger BNF : 12144893f GND : 4190373-0 J9U : 987007529623105171 LCCN : sh85148790 NDL : 00575282 NKC : ph127505

Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev

en 2                             3 fire 5 6 7 otte 9 ti elleve 12 13 fjorten femten 16 17 atten en H   Han 2 Li Være   B C N O F Ne 3 Na mg   Al Si P S Cl Ar fire K Ca   sc Ti V Cr Mn Fe co Ni Cu Zn Ga Ge Som Se Br kr 5 Rb Sr   Y Zr NB Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD I sn Sb Te jeg Xe 6 Cs Ba La Ce Pr Nd Om eftermiddagen sm Eu Gd Tb D y Ho Eh Tm Yb Lu hf Ta W Vedr Os Ir Pt Au hg Tl Pb Bi Po På Rn 7 Fr Ra AC Th Pa U Np Pu Er cm bk jfr Es fm md ingen lr RF Db Sg bh hs Mt Ds Rg Cn Nh fl Mc Lv Ts Og   alkalimetaller jordalkalimetaller Lanthanider Aktinider overgangsmetaller letmetaller _ Halvmetaller ikke-metaller Halogener ædelgasser

Xenonforbindelser _

Xenonoxiddifluorid (XeOF 2 ) Xenonoxid -tetrafluorid (XeOF 4 ) Xenon -tetroxid (XeO 4 ) Xenontrioxid (XeO 3 ) Xenon(II)fluorid (XeF 2 ) Xenon(IV)fluorid ( XeF4 ) Xenon(VI)fluorid (XeF 6 ) Xenonhexafluorplatinat (Xe[PtF 6 ]) Natriumperxenat (Na 4 XeO 6 ) Bariumperxenat (Ba 2 XeO 6 ) Kryptondifluorid - xenonhexafluorid (1/1) (KrF 2 XeF 6 ) Xenon (VI) oxid-tetrafluorid - vanadiumpentafluorid (1/1) (XeOF 4 VF 5 ) Xenon(II)pentafluortelluroxid (Xe(OTeF 5 ) 2 ) Xenondioxiddifluorid (XeO 2 F 2 ) Xenon(II)perchlorat (Xe(ClO 4 ) 2 ) Xenat (VI) barium (Ba 3 XeO 6 ) Xenonsyre (H 4 XeO 6 ) Xenonsyre (H 2 XeO 4 )