Xenon | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
← Jód | Cézium → | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Egy egyszerű anyag megjelenése | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cseppfolyósított xenon akril kockában | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Az atom tulajdonságai | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Név, szimbólum, szám | Xenon / Xenon (Xe), 54 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Csoport , időszak , blokk |
18 (elavult 8), 5, p-elem |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomtömeg ( moláris tömeg ) |
131,293(6) [1] a. e.m. ( g / mol ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronikus konfiguráció | [Kr] 4d 10 5s 2 5p 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atom sugara | ? (108) [2] pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kémiai tulajdonságok | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kovalens sugár | 130 [2] óra | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ion sugara | 190 [2] pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativitás | 2,6 (Pauling skála) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektróda potenciál | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidációs állapotok | 0, +1, +2, +4, +6, +8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionizációs energia (első elektron) |
1170,35 (12,1298) [3] kJ / mol ( eV ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Egy egyszerű anyag termodinamikai tulajdonságai | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sűrűség ( n.a. ) |
3,52 (-107,05 °C-on); |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Olvadási hőmérséklet | 161,3 K (-111,85 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Forráshőmérséklet | 166,1 K (-107,05 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oud. fúzió hője | 2,27 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oud. párolgási hő | 12,65 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Moláris hőkapacitás | 20,79 [4] J/(K mol) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Moláris térfogat | 22,4⋅10 3 cm³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Egy egyszerű anyag kristályrácsa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rácsszerkezet |
köbös arc-központú köbös atom |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rács paraméterei | 6200 [4] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Egyéb jellemzők | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hővezető | (300 K) 0,0057 W/(m K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS szám | 7440-63-3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Emissziós spektrum | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
leghosszabb életű izotópjai | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
54 | Xenon |
Xe131.293 | |
4d 10 5s 2 5p 6 |
A xenon ( vegyjele - Xe , lat. Xe non ) a 18. csoport kémiai eleme (az elavult besorolás szerint - a nyolcadik csoport fő alcsoportja, VIIIA), az ötödik periódusa a kémiai elemek periodikus rendszerének. D. I. Mengyelejev , 54 -es rendszámmal .
Az egyszerű anyag , a xenon egy nehéz monoatomos nemesgáz , szín , íz és szag nélkül .
A xenont a kripton kis szennyeződéseként fedezték fel [7] [8] . Az inert gázok (különösen a xenon) felfedezéséért és Mengyelejev periódusos rendszerében elfoglalt helyük meghatározásáért Ramsay 1904-ben megkapta a kémiai Nobel-díjat .
Ramsay az ógörög ξένον szót javasolta az elem nevének , amely a ξένος „idegen, furcsa” melléknév egyes szám semleges alakja. Az elnevezés onnan ered, hogy a xenont kriptonnal keverve találták meg, és mert aránya a légköri levegőben rendkívül kicsi.
A xenon nagyon ritka elem. Normál körülmények között egy köbméter levegő 0,086 [4] -0,087 [9] cm 3 xenont tartalmaz.
A xenon viszonylag ritka a Nap légkörében , a Földön , valamint az aszteroidákon és az üstökösökben . A xenon koncentrációja a Mars légkörében hasonló a földihez: 0,08 ppm [10] , bár a 129 Xe izotóp tartalma a Marson magasabb, mint a Földön vagy a Napon. Mivel ez az izotóp a radioaktív bomlás során keletkezik , a kapott adatok a Mars elsődleges légkörének elvesztésére utalhatnak, valószínűleg a bolygó kialakulását követő első 100 millió évben [11] [12] . Ezzel szemben a Jupiter légkörében a xenon koncentrációja szokatlanul magas - majdnem kétszer olyan magas, mint a Nap fotoszférájában [13] .
A xenont a föld légköre rendkívül kis mennyiségben, 0,087 ± 0,001 ppm térfogatban (μl / l), vagyis 1 rész/11,5 millió [9] tartalmazza . Egyes ásványforrások vizei által kibocsátott gázokban is megtalálható . A xenon egyes radioaktív izotópja, mint például a 133 Xe és a 135 Xe, a reaktorokban lévő nukleáris üzemanyag neutronos besugárzásával keletkezik .
Minőségileg a xenont emissziós spektroszkópiával detektáljuk ( 467,13 nm és 462,43 nm hullámhosszú karakterisztikus vonalak ). Kvantitatívan tömegspektrometriás , kromatográfiás és abszorpciós elemzési módszerekkel határozzák meg [4] .
A xenon atom teljes elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6
Normál nyomáson az olvadáspont 161,40 K (-111,75 °C), a forráspontja 165,051 K (-108,099 °C). Az olvadás moláris entalpiája 2,3 kJ/mol , a párologtatás moláris entalpiája 12,7 kJ/mol , a standard moláris entrópia 169,57 J/(mol·K) [4] .
Sűrűség gáz halmazállapotban normál körülmények között (0 ° C, 100 kPa ) 5,894 g / l (kg / m 3 ), 4,9-szer nehezebb a levegőnél. A folyékony xenon sűrűsége a forrásponton 2,942 g/cm3 . A szilárd xenon sűrűsége 2,7 g/cm 3 ( 133 K -en ) [4] , köbös kristályokat képez (arc-központú rács), tércsoport Fm 3 m , cella paraméterei a = 0,6197 nm , Z = 4 [4] .
A xenon kritikus hőmérséklete 289,74 K (+16,59 °C), kritikus nyomása 5,84 MPa , kritikus sűrűsége 1,099 g/cm 3 [4] .
Hármaspont : hőmérséklet 161,36 K (−111,79 ° C), nyomás 81,7 kPa , sűrűség 3,540 g / cm 3 [4] .
Elektromos kisülésben kéken világít (462 és 467 nm). A folyékony xenon egy szcintillátor .
Vízben gyengén oldódik (0 °C-on 0,242 l/kg, +25 °C-on 0,097 l/kg) [4] .
Normál körülmények között (273 K, 100 kPa): hővezető képesség 5,4 mW / (m K) , dinamikus viszkozitás 21 μPa s , öndiffúziós együttható 4,8 10 −6 m 2 / s , összenyomhatósági együttható 0,9950, moláris hőkapacitás állandó nyomáson 20,79 J/(mol·K) [4] .
A xenon diamágneses , mágneses szuszceptibilitása −4,3·10 −5 . Polarizálhatóság 4,0·10 −3 nm 3 [4] . Ionizációs energia 12,1298 eV [3] .
A xenon volt az első inert gáz , amelyhez valódi kémiai vegyületeket kaptak. Példák a vegyületekre a xenon-difluorid , xenon- tetrafluorid , xenon -hexafluorid , xenon- trioxid , xenonsav és mások [14] .
Az első xenonvegyületet Neil Barlett szerezte meg xenon és platina-hexafluorid reagáltatásával 1962-ben. Az eseményt követő két éven belül már több tucat vegyületet sikerült előállítani, köztük a fluoridokat, amelyek az összes többi xenonszármazék szintézisének kiindulási anyagai.
Jelenleg több száz xenonvegyületet írtak le: xenon-fluoridokat és különféle komplexeiket, oxidokat, xenon-oxifluoridokat, savak alacsony stabilitású kovalens származékait, Xe-N kötéseket tartalmazó vegyületeket, xenon-szerves vegyületeket. Viszonylag nemrégiben egy arany alapú komplexet kaptak, amelyben a xenon egy ligandum. A korábban leírt viszonylag stabil xenon-kloridok létezését nem igazolták (később leírták a xenont tartalmazó excimer -kloridokat).
A xenon-fluoridok az elsők között előállított xenonvegyületek voltak. Már 1962-ben szerezték be, közvetlenül azután, hogy a nemesgázok kémiai reakciói lehetőségét megteremtették. A xenon-fluoridok kiindulási anyagokként szolgálnak az összes többi xenon kovalens vegyület előállításához. A xenon-difluorid , a xenon- tetrafluorid , a xenon -hexafluorid és számos komplexük (főleg fluorozott Lewis-savakkal) ismert . A xenon-oktafluorid szintéziséről szóló jelentést későbbi vizsgálatok nem erősítették meg.
A xenon(VI)-oxidot először xenon-tetrafluorid és xenon-hexafluorid gondos hidrolízisével állították elő. Száraz állapotban rendkívül robbanásveszélyes. Vizes oldatban nagyon erős oxidálószer, és gyenge xenonsavat képez, amely lúgosítva könnyen aránytalanul xenonsav (perxenátok) és gáznemű xenon sóivá válik. A perxenátok vizes oldatainak savanyítása során sárga, illékony, robbanó xenon-tetroxid keletkezik .
Az első stabil xenon szerves vegyületeket 1988-ban állították elő xenon-difluorid és perfluor-aril-boránok reakciójával. A pentafluor-fenil-xenon(II)-hexafluor-arzenát(V) (C6F5Xe)[AsF6] szokatlanul stabil, 102 °C-on szinte bomlás nélkül olvad, és kiindulási vegyületként használják más szerves xenonvegyületek szintéziséhez.
A xenon ismert izotópjai 108-147 tömegszámmal ( protonok száma 54, neutronok száma 54-93 ) és 12 nukleáris izomer .
9 izotóp található a természetben. Ebből hét stabil: 126 Xe, 128 Xe, 129 Xe, 130 Xe, 131 Xe, 132 Xe, 134 Xe. Két további izotóp ( 124 Xe, T 1/2 = 1,8 10 22 év és 136 Xe, T 1/2 = 2,165 10 21 év) hatalmas felezési idővel rendelkezik, sok nagyságrenddel nagyobb, mint az Univerzum kora (~ 1,4 ). 10 10 év).
A fennmaradó izotópok mesterségesek, közülük a leghosszabb életűek a 127 Xe ( felezési idő 36,345 nap) és a 133 Xe (5,2475 nap), a fennmaradó izotópok felezési ideje nem haladja meg a 20 órát.
A nukleáris izomerek közül a legstabilabb a 131 Xem , felezési ideje 11,84 nap, a 129 Xem ( 8,88 nap) és a 133 Xem ( 2,19 nap) [16] .
A 135 tömegszámú xenon izotóp ( felezési ideje 9,14 óra) rendelkezik a maximális termikus neutronbefogási keresztmetszettel az összes ismert anyag közül - körülbelül 3 millió barn 0,069 eV energiánál [17] , ennek eredményeként felhalmozódik az atomreaktorokban a tellúr -135 és a jód-135 magok β-bomlási lánca az úgynevezett xenonmérgezés hatásához vezet ( lásd még: Jódgödör ).
A xenont a kohászati vállalkozások folyékony oxigén előállításának melléktermékeként nyerik.
Az iparban a xenon a levegő oxigénre és nitrogénre való szétválásának melléktermékeként keletkezik . Ezt az elválasztást követően, amelyet általában rektifikálással hajtanak végre , a keletkező folyékony oxigén kis mennyiségű kriptont és xenont tartalmaz. A további desztilláció a folyékony oxigént a kripton-xenon keverék 0,1-0,2%-ára dúsítja, amelyet szilikagélen adszorpcióval vagy desztillációval választanak el . A jövőben a xenon-kripton koncentrátum desztillációval szétválasztható kriptonra és xenonra, lásd a Krypton#Production című részt a részletekért .
Alacsony elterjedtsége miatt a xenon sokkal drágább, mint a könnyebb inert gázok . 2009-ben a xenon ára körülbelül 20 euró volt egy liter gáz halmazállapotú anyagra standard nyomáson [3] .
A magas költségek ellenére a xenon számos esetben nélkülözhetetlen:
Egy xenonos gázkisülési cső izzása .
Akril kocka kifejezetten cseppfolyósított xenont tartalmazó elemek összeszerelői számára készült.
Szilárd xenon réteg, amely a folyékony xenon tetején lebeg egy nagyfeszültségű eszközben.
Folyékony (nem jellemző) és kristályos szilárd Xe nanorészecskék, amelyeket Xe + ionok alumíniumba történő beültetésével nyernek szobahőmérsékleten.
Xenon vakulámpa ( animált változat )
XeF 4 kristályok , 1962
Xenon lámpa rövid ívvel.
Az Atlantis űrrepülőgépet elárasztják a xenonfények
A xenon-ion tolómotor prototípusát tesztelik a NASA Jet Propulsion Laboratory -ban
Szótárak és enciklopédiák |
| |||
---|---|---|---|---|
|
D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszere | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Xenon vegyületek | |
---|---|
|