Xenon

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. június 17-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 7 szerkesztést igényelnek .
Xenon
←  Jód | Cézium  →
54 kr

Xe

Rn
Periodikus elemrendszer54 Xe
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);

0,005894 (0 °C-on) g/cm3
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
Izotóp Prevalencia
_
Fél élet Bomlási csatorna Bomlástermék
124 xe 0,095% 1,8⋅10 22  év [5] Dupla EZ 124 Te
125 xe szintetizátor. 16,9 óra EZ 125 I
126 xe 0,089% stabil -
127 Xe szintetizátor. 36.345 nap 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 szintetizátor. 5247 nap β − 133 Cs _
134 Xe 10,436% stabil -
135 xe szintetizátor. 9.14 óra β − 135 Cs _
136 Xe 8,857% 2,165⋅10 21  év [6] β − β − 136 Ba
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 .

Történelem

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 .

A név eredete

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.

Prevalencia

A xenon nagyon ritka elem. Normál körülmények között egy köbméter levegő 0,086 [4] -0,087 [9] cm 3 xenont tartalmaz.

A Naprendszerben

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] .

Földkéreg

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 .

Definíció

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] .

Fizikai tulajdonságok

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] .

Kémiai tulajdonságok

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).

Xenon-fluoridok

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.

szobahőmérsékleten és UV-sugárzással vagy 300-500 ºC-on nyomás alatt; 400 °C-on nyomás alatt; szennyeződések XeF 2 , XeF 6 ; 300 °C-on nyomás alatt; XeF 4 szennyeződés .

A xenon oxidjai és savai

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 .

Xenon vegyületek

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 izotópjai

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 ).

Getting

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] .

Alkalmazás

A magas költségek ellenére a xenon számos esetben nélkülözhetetlen:

A xenon mint kábítószer

Biológiai szerep

Galéria

Jegyzetek

  1. Meija J. et al. Az elemek atomi tömegei 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Kt. 88 , sz. 3 . - P. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 .
  2. 1 2 3 A xenon mérete többféle  környezetben . www.webelements.com. Letöltve: 2009. augusztus 6. Az eredetiből archiválva : 2009. május 3.
  3. 1 2 3 CRC Kémiai és Fizikai kézikönyv / DR Lead (Szerk.). — 90. kiadás. — CRC Press; Taylor és Francis, 2009. - 2828 p. — ISBN 1420090844 .
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Legasov V. A., Sokolov V. B. Xenon // Kémiai enciklopédia  : 5 kötetben / Ch. szerk. I. L. Knunyants . - M .: Szovjet Enciklopédia , 1990. - T. 2: Duff - Medi. - S. 548-549. — 671 p. — 100.000 példány.  — ISBN 5-85270-035-5 .
  5. "Kétneutrínó kettős elektron befogásának megfigyelése 124 Xe-ben XENON1T-vel". természet . 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). „A 136 Xe 2νββ felezési idejének jobb mérése az EXO-200 detektorral”. Fizikai áttekintés C. 89 . arXiv : 1306.6106 . Irodai kód : 2014PhRvC..89a5502A . DOI : 10.1103/PhysRevC.89.015502 .
  7. Ramsay W., Travers MW Az argon és a neon társainak levegőből való kivonásáról  //  Jelentés a Brit Tudományos Fejlődési Szövetség találkozójáról. - 1898. - 828. o .
  8. Gagnon, Steve It's Elemental - Xenon . Thomas Jefferson Nemzeti Accelerator Facility. Letöltve: 2007. június 16. Az eredetiből archiválva : 2020. június 12.
  9. 1 2 Hwang S.-C., Lein RD, Morgan DA Noble Gases // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. - 5. kiadás .. - Wiley , 2005. - ISBN 0-471-48511-X . - doi : 10.1002/0471238961.0701190508230114.a01 .
  10. Williams, David R. Mars adatlap . NASA (2004. szeptember 1.). Letöltve: 2007. október 10. Az eredetiből archiválva : 2010. június 12..
  11. Schilling, James Miért olyan vékony a marsi légkör és főleg szén-dioxid? (nem elérhető link) . Mars Globális Keringési Modell Csoport. Letöltve: 2007. október 10. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 22.. 
  12. Zahnle KJ Xenológiai korlátok a korai marsi légkör becsapódási eróziójában  //  Journal of Geophysical Research. - 1993. - 1. évf. 98 , sz. E6 . - P. 10899-10913 . - doi : 10.1029/92JE02941 .
  13. Mahaffy P. R. et al. A nemesgáz mennyisége és az izotóp aránya a Jupiter légkörében a Galileo Probe tömegspektrométer alapján  //  Journal of Geophysical Research. - 2000. - Vol. 105 , sz. E6 . - P. 15061-15072 . - doi : 10.1029/1999JE001224 . - Iránykód .
  14. Andrej Vakulka. Xenon és oxigén: összetett kapcsolat  // Tudomány és élet . - 2018. - 5. sz . - S. 43-47 .
  15. Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Szervetlen kémia reakciókban. Könyvtár. - 2. kiadás - Moszkva: Drofa, 2007. - S. 609. - 640 p.
  16. Archivált másolat (a hivatkozás nem elérhető) . Letöltve: 2011. szeptember 11. Az eredetiből archiválva : 2011. július 20. 
  17. Orvosi komplexum radioizotópok előállítására oldatreaktoron alapuló . Letöltve: 2015. augusztus 19. Az eredetiből archiválva : 2016. március 4.
  18. A GYÓGYSZEREK ORVOSI ALKALMAZÁSÁNAK ENGEDÉLYEZÉSÉRŐL. Rendelés. Az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériuma. 08.10.99 363 :: Innovációk és vállalkozás: támogatások, technológiák, szabadalmak (elérhetetlen link) . Letöltve: 2010. augusztus 10. Az eredetiből archiválva : 2012. november 10.. 
  19. Xenon – új szó a narkológiában (elérhetetlen link) . Letöltve: 2011. február 16. Az eredetiből archiválva : 2011. július 7.. 
  20. Folyékony xenon excimer lézer . Letöltve: 2014. április 18. Az eredetiből archiválva : 2015. szeptember 24..
  21. Terahertz sugárzás vevők (áttekintés). . Letöltve: 2020. szeptember 24. Az eredetiből archiválva : 2019. július 13.
  22. Betiltották a 2014-es orosz Szocsi érmesek által használt gázt . Letöltve: 2015. november 10. Az eredetiből archiválva : 2016. március 4..
  23. A WADA a xenont doppingként ismerte fel (elérhetetlen link) . Letöltve: 2015. november 10. Az eredetiből archiválva : 2015. november 17.. 

Linkek