Xenon | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
← Jodi | Cesium → | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Yksinkertaisen aineen ulkonäkö | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nesteytetty xenon akryylikuutiossa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomin ominaisuudet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nimi, symboli, numero | Xenon / Xenon (Xe), 54 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ryhmä , jakso , lohko |
18 (vanhentunut 8), 5, p-elementti |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomimassa ( moolimassa ) |
131,293(6) [1] a. e. m ( g / mol ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektroninen konfigurointi | [Kr] 4p 10 5s 2 5p 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomin säde | ? (108) [2] pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kemiallisia ominaisuuksia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kovalenttinen säde | 130 [2] pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionin säde | 190 [2] pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegatiivisuus | 2.6 (Pauling-asteikko) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrodin potentiaali | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hapetustilat | 0, +1, +2, +4, +6, +8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionisaatioenergia (ensimmäinen elektroni) |
1170,35 (12,1298) [3] kJ / mol ( eV ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Yksinkertaisen aineen termodynaamiset ominaisuudet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tiheys ( n.a. ) |
3,52 (-107,05 °C:ssa); |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sulamislämpötila | 161,3 K (-111,85 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kiehumislämpötila | 166,1 K (-107,05 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oud. sulamisen lämpöä | 2,27 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oud. haihtumislämpö | 12,65 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molaarinen lämpökapasiteetti | 20,79 [4] J/(K mol) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molaarinen tilavuus | 22,4⋅10 3 cm³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Yksinkertaisen aineen kidehila | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hilarakenne |
kuutio kasvokeskeinen kuutioatomi |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hilan parametrit | 6 200 [4] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Muut ominaisuudet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lämmönjohtokyky | (300 K) 0,0057 W/(m K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS-numero | 7440-63-3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Päästöspektri | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
pisimpään eläneet isotoopit | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
54 | Xenon |
Xe131,293 | |
4p 10 5s 2 5p 6 |
Ksenon ( kemiallinen symboli - Xe , lat. Xe non ) on 18. ryhmän kemiallinen alkuaine ( vanhentuneen luokituksen mukaan - kahdeksannen ryhmän pääalaryhmä, VIIIA), kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän viides jakso . D. I. Mendelejev , atominumero 54.
Yksinkertainen aine ksenon on raskas jalokaasu , jolla ei ole väriä , makua tai hajua .
Ksenon löydettiin kryptonin pieneksi epäpuhtaudeksi [7] [8] . Inerttien kaasujen (erityisesti ksenonin) löytämisestä ja niiden paikan määrittämisestä Mendelejevin jaksollisessa taulukossa Ramsay sai vuoden 1904 kemian Nobelin palkinnon .
Ramsay ehdotti elementin nimeksi antiikin kreikkalaista sanaa ξένον , joka on adjektiivin ξένος "vieraan, outo" neutraali yksikkömuoto. Nimi tulee siitä, että ksenonia löydettiin seoksena kryptonin kanssa, ja koska sen osuus ilmakehän ilmassa on erittäin pieni.
Ksenon on erittäin harvinainen elementti. Normaaliolosuhteissa kuutiometrissä ilmaa on 0,086 [4] -0,087 [9] cm 3 ksenonia.
Ksenonia on suhteellisen harvinainen Auringon ilmakehässä , maan päällä sekä asteroideissa ja komeetoissa . Ksenonin pitoisuus Marsin ilmakehässä on samanlainen kuin maan päällä: 0,08 ppm [10] , vaikka Marsin 129 Xe - isotoopin pitoisuus on suurempi kuin Maan tai Auringon. Koska tämä isotooppi muodostuu radioaktiivisen hajoamisprosessin aikana , saadut tiedot voivat viitata Marsin primääriilmakehän häviämiseen, mahdollisesti ensimmäisten 100 miljoonan vuoden aikana planeetan muodostumisen jälkeen [11] [12] . Jupiterin ilmakehässä ksenonin pitoisuus on päinvastoin epätavallisen korkea - lähes kaksi kertaa korkeampi kuin Auringon fotosfäärissä [13] .
Ksenonia on maan ilmakehässä erittäin pieniä määriä, 0,087 ± 0,001 tilavuusppm (μl / l) eli 1 osa 11,5 miljoonasta [ 9] . Sitä löytyy myös joidenkin mineraalilähteiden vesistä vapautuvissa kaasuissa . Joitakin ksenonin radioaktiivisia isotooppeja, kuten 133 Xe ja 135 Xe, tuotetaan ydinpolttoaineen neutronisäteilytyksellä reaktoreissa .
Ksenon havaitaan kvalitatiivisesti käyttämällä emissiospektroskopiaa (ominaisviivat aallonpituuksilla 467,13 nm ja 462,43 nm ). Kvantitatiivisesti se määritetään massaspektrometrisilla , kromatografisilla ja absorptioanalyysimenetelmillä [4] .
Ksenonatomin täydellinen elektroninen konfiguraatio: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6
Normaalipaineessa sulamispiste on 161,40 K (−111,75 °C), kiehumispiste on 165,051 K (−108,099 °C). Sulamisen molaarinen entalpia on 2,3 kJ/mol , höyrystymisen molaarinen entalpia on 12,7 kJ/mol , standardi molaarinen entropia on 169,57 J/(mol·K) [4] .
Tiheys kaasumaisessa tilassa normaaleissa olosuhteissa (0 °C, 100 kPa ) 5,894 g / l (kg / m 3 ), 4,9 kertaa ilmaa raskaampi. Nestemäisen ksenonin tiheys kiehumispisteessä on 2,942 g/cm3 . Kiinteän ksenonin tiheys on 2,7 g/cm 3 (lämpötilassa 133 K ) [4] , se muodostaa kuutiokiteitä (kasvokeskeinen hila), avaruusryhmä Fm 3 m , soluparametrit a = 0,6197 nm , Z = 4 [4] .
Ksenonin kriittinen lämpötila on 289,74 K (+16,59 °C), kriittinen paine on 5,84 MPa ja kriittinen tiheys 1,099 g/cm 3 [4] .
Kolmipiste : lämpötila 161,36 K (−111,79 °C), paine 81,7 kPa , tiheys 3,540 g / cm 3 [4] .
Sähköpurkauksessa se hehkuu sinisenä (462 ja 467 nm). Nestemäinen ksenon on tuike .
Liukenee niukasti veteen (0,242 l/kg 0 °C:ssa, 0,097 l/kg +25 °C:ssa) [4] .
Vakioolosuhteissa (273 K, 100 kPa): lämmönjohtavuus 5,4 mW / (m K) , dynaaminen viskositeetti 21 μPa s , itsediffuusiokerroin 4,8 10 −6 m 2 / s , puristuvuuskerroin 0,9950, molaarinen lämpökapasiteetti vakiopaineessa 20,79 J/(mol·K) [4] .
Ksenon on diamagneettinen , sen magneettinen susceptibiliteetti on −4,3·10 −5 . Polarisoituvuus 4,0·10 −3 nm 3 [4] . Ionisaatioenergia 12,1298 eV [3] .
Ksenon oli ensimmäinen inertti kaasu , jolle saatiin todellisia kemiallisia yhdisteitä. Esimerkkejä yhdisteistä voivat olla ksenondifluoridi , ksenontetrafluoridi , ksenonheksafluoridi , ksenontrioksidi , ksenonihappo ja muut [14] .
Ensimmäisen ksenonyhdisteen sai Neil Barlett saattamalla ksenonin reagoimaan platinaheksafluoridin kanssa vuonna 1962. Kahden vuoden sisällä tästä tapahtumasta saatiin jo useita kymmeniä yhdisteitä, mukaan lukien fluoridit, jotka ovat kaikkien muiden ksenonijohdannaisten synteesin lähtöaineita.
Tällä hetkellä on kuvattu satoja ksenonyhdisteitä: ksenonfluorideja ja niiden erilaisia komplekseja, oksideja, ksenonoksifluorideja, happojen heikosti stabiileja kovalenttisia johdannaisia, yhdisteitä, joissa on Xe-N-sidoksia, ksenoni-orgaanisia yhdisteitä. Suhteellisen äskettäin saatiin kultaan perustuva kompleksi, jossa ksenoni on ligandi. Aiemmin kuvattujen suhteellisen stabiilien ksenonkloridien olemassaoloa ei vahvistettu (myöhemmin kuvattiin eksimeeriklorideja ksenonin kanssa).
Ksenonfluoridit olivat ensimmäisiä saatuja ksenonyhdisteitä. Ne hankittiin jo vuonna 1962, heti sen jälkeen, kun jalokaasujen kemiallisten reaktioiden mahdollisuus oli vahvistettu. Ksenonfluoridit toimivat lähtöaineina kaikkien muiden kovalenttisten ksenonyhdisteiden valmistuksessa. Ksenondifluoridi , ksenontetrafluoridi , ksenonheksafluoridi ja suuri joukko niiden komplekseja (pääasiassa fluorattujen Lewis-happojen kanssa) tunnetaan . Ksenonoktafluoridin synteesiä koskevaa raporttia ei vahvistettu myöhemmissä tutkimuksissa.
Ksenon(VI)oksidi saatiin ensin ksenontetrafluoridin ja ksenonheksafluoridin huolellisella hydrolyysillä. Kuivuessaan se on erittäin räjähtävää. Vesiliuoksessa se on erittäin voimakas hapetin ja muodostaa heikon ksenonihapon, joka alkalisoituna helposti epäsuhtautuu muodostaen ksenonihapon (perksenaattien) ja kaasumaisen ksenonin suoloja. Perksenaattien vesiliuosten happamoitumisen yhteydessä muodostuu keltaista haihtuvaa räjähtävää ksenontetroksidia .
Ensimmäiset stabiilit orgaaniset ksenoniyhdisteet saatiin vuonna 1988 ksenondifluoridin reaktiolla perfluoriaryyliboraanien kanssa. Pentafluorifenyyliksenoni(II)heksafluoroarsenaatti(V) (C6F5Xe)[AsF6] on epätavallisen stabiili, sulaa lähes hajoamatta 102°C:ssa ja sitä käytetään lähtöaineena muiden organoksenoniyhdisteiden synteesiin.
Tunnetut ksenonin isotoopit , joiden massaluvut ovat 108-147 ( protonien lukumäärä 54, neutronien määrä 54-93 ) ja 12 ydinisomeeriä .
Luonnosta löytyy 9 isotooppia. Näistä seitsemän on vakaita: 126 Xe, 128 Xe, 129 Xe, 130 Xe, 131 Xe, 132 Xe, 134 Xe. Kahdella muulla isotoopilla ( 124 Xe, T 1/2 = 1,8 10 22 vuotta ja 136 Xe, T 1/2 = 2,165 10 21 vuotta) on valtava puoliintumisaika, useita suuruusluokkaa suurempi kuin maailmankaikkeuden ikä (~ 1,4 ). 10 10 vuotta).
Loput isotoopit ovat keinotekoisia, niistä pisimpään eläneet ovat 127 Xe ( puoliintumisaika 36,345 päivää) ja 133 Xe (5,2475 päivää), jäljelle jääneiden isotooppien puoliintumisaika ei ylitä 20 tuntia.
Ydinisomeereistä stabiileimpia ovat 131 Xem , jonka puoliintumisaika on 11,84 päivää, 129 Xem ( 8,88 päivää) ja 133 Xem ( 2,19 päivää) [16] .
Ksenon-isotoopilla, jonka massaluku on 135 ( puoliintumisaika 9,14 tuntia), on suurin termisen neutronien sieppauspoikkileikkaus kaikista tunnetuista aineista - noin 3 miljoonaa barnia 0,069 eV :n energialla [17] , jonka seurauksena se kerääntyy ydinreaktoreihin telluuriytimien -135 ja jodi-135 β-hajoamisketju johtaa ns. ksenonimyrkytyksen vaikutukseen (katso myös jodikuoppa ).
Ksenonia saadaan metallurgian yrityksissä nestemäisen hapen tuotannon sivutuotteena.
Teollisuudessa ksenonia tuotetaan sivutuotteena, kun ilma erotetaan hapeksi ja typeksi . Tämän erotuksen jälkeen, joka yleensä suoritetaan rektifikaatiolla , tuloksena oleva nestemäinen happi sisältää pieniä määriä kryptonia ja ksenonia. Lisätislaus rikastaa nestemäistä happea 0,1-0,2 %:n pitoisuuteen krypton-ksenon-seoksesta , joka erotetaan adsorptiolla silikageelille tai tislaamalla . Jatkossa ksenon-kryptonirikaste voidaan erottaa tislaamalla kryptoniksi ja ksenoniksi, katso lisätietoja kohdasta Krypton#Production .
Alhaisen esiintyvänsä vuoksi ksenon on paljon kalliimpaa kuin kevyemmät inertit kaasut . Vuonna 2009 ksenonin hinta oli noin 20 euroa litralta kaasumaista ainetta normaalipaineessa [3] .
Korkeasta hinnasta huolimatta ksenon on välttämätön useissa tapauksissa:
Akryylikuutio, joka on erityisesti valmistettu nesteytettyä ksenonia sisältävien elementtien kokoajille.
Kiinteän ksenonin kerros kelluu nestemäisen ksenonin päällä korkeajännitelaitteen sisällä.
Nestemäiset (epätyypilliset) ja kiteiset kiinteät Xe-nanohiukkaset, jotka on saatu implantoimalla Xe + -ioneja alumiiniin huoneenlämpötilassa.
Xenon salamalamppu ( animoitu versio )
XeF 4 -kiteet , 1962
Xenon-lamppu lyhyellä kaarella.
Avaruussukkula Atlantis on täynnä ksenonvaloja
Ksenon-ionipotkurin prototyyppiä testataan NASAn Jet Propulsion Laboratoryssa
Sanakirjat ja tietosanakirjat |
| |||
---|---|---|---|---|
|
D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
_ | Ksenonyhdisteet|
---|---|
|