Xenon

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 17.6.2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 7 muokkausta .
Xenon
←  Jodi | Cesium  →
54 kr

Xe

Rn
Jaksollinen elementtijärjestelmä54 Xe
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);

0,005894 (0 °C:ssa) g/cm3
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
Isotooppi Yleisyys
_
Puolikas elämä Decay kanava Hajoamistuote
124 xe 0,095 % 1,8⋅10 22  vuotta [5] Kaksinkertainen EZ 124 te
125 xe syntetisaattori. 16,9 tuntia EZ 125 I
126 xe 0,089 % vakaa -
127 Xe syntetisaattori. 36.345 päivää EZ 127 I
128 Xe 1,910 % vakaa - -
129 Xe 26,401 % vakaa - -
130 xe 4,071 % vakaa - -
131 Xe 21,232 % vakaa - -
132 Xe 26,909 % vakaa - -
133 Xe syntetisaattori. 5 247 päivää β − 133Cs _
134 Xe 10,436 % vakaa -
135 xe syntetisaattori. 9.14 h β − 135Cs _
136 Xe 8,857 % 2,165⋅10 21  vuotta [6] β − β − 136 Ba
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 .

Historia

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 .

Nimen alkuperä

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.

Yleisyys

Ksenon on erittäin harvinainen elementti. Normaaliolosuhteissa kuutiometrissä ilmaa on 0,086 [4] -0,087 [9] cm 3 ksenonia.

Aurinkokunnassa _

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] .

Maankuori

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 .

Määritelmä

Ksenon havaitaan kvalitatiivisesti käyttämällä emissiospektroskopiaa (ominaisviivat aallonpituuksilla 467,13 nm ja 462,43 nm ). Kvantitatiivisesti se määritetään massaspektrometrisilla , kromatografisilla ja absorptioanalyysimenetelmillä [4] .

Fysikaaliset ominaisuudet

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] .

Kemialliset ominaisuudet

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

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.

huoneenlämpötilassa ja UV-säteilyssä tai 300-500 ºC paineessa; 400 ºC paineessa; epäpuhtaudet XeF2 , XeF6 ; 300 ºC paineessa; epäpuhtaus XeF4 .

Ksenonin oksidit ja hapot

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 .

Ksenonyhdisteet

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.

Ksenonin isotoopit

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 ).

Haetaan

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] .

Sovellus

Korkeasta hinnasta huolimatta ksenon on välttämätön useissa tapauksissa:

Ksenon päihteenä

Biologinen rooli

Galleria

Muistiinpanot

  1. Meija J. et ai. Alkuaineiden atomipainot 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Vol. 88 , no. 3 . - s. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 .
  2. 1 2 3 Ksenonin koko useissa  ympäristöissä . www.webelements.com. Haettu 6. elokuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 3. toukokuuta 2009.
  3. 1 2 3 CRC Handbook of Chemistry and Physics / DR Lead (Toim.). – 90. painos. — CRC Press; Taylor ja 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 // Kemiallinen tietosanakirja  : 5 osassa / Ch. toim. I. L. Knunyants . - M .: Neuvostoliiton tietosanakirja , 1990. - T. 2: Duff - Medi. - S. 548-549. — 671 s. - 100 000 kappaletta.  — ISBN 5-85270-035-5 .
  5. "Kahden neutriinon kaksoiselektronin sieppauksen havainnointi 124 Xe:ssä XENON1T:n kanssa". luonto . 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 ai. (2014). " 136 Xe: n 2νββ puoliintumisajan parannettu mittaus EXO-200-detektorilla". Fyysinen arvostelu C. 89 . arXiv : 1306.6106 . Bibcode : 2014PhRvC..89a5502A . DOI : 10.1103/PhysRevC.89.015502 .
  7. Ramsay W., Travers MW Argonin ja neonin kumppaneiden poistamisesta ilmasta  //  Brittiläisen tieteen edistämisyhdistyksen kokouksen raportti. - 1898. - s. 828 .
  8. Gagnon, Steve It's Elemental - Xenon . Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Haettu 16. kesäkuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 12. kesäkuuta 2020.
  9. 1 2 Hwang S.-C., Lein RD, Morgan DA Noble Gases // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. - 5. painos .. - Wiley , 2005. - ISBN 0-471-48511-X . - doi : 10.1002/0471238961.0701190508230114.a01 .
  10. Williams, David R. Marsin faktalehti . NASA (1. syyskuuta 2004). Haettu 10. lokakuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 12. kesäkuuta 2010.
  11. Schilling, James Miksi Marsin ilmakehä on niin ohutta ja pääasiassa hiilidioksidia? (linkki ei saatavilla) . Mars Global Circulation Model Group. Haettu 10. lokakuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 22. elokuuta 2011. 
  12. Zahnle KJ Ksenologiset rajoitteet Marsin varhaisen ilmakehän vaikutuseroosiolle  //  Journal of Geophysical Research. - 1993. - Voi. 98 , ei. E6 . - P. 10899-10913 . - doi : 10.1029/92JE02941 .
  13. Mahaffy P. R. et ai. Jalokaasun runsaus ja isotooppisuhteet Jupiterin ilmakehässä Galileo-luotaimen massaspektrometristä  //  Journal of Geophysical Research. - 2000. - Voi. 105 , no. E6 . - P. 15061-15072 . - doi : 10.1029/1999JE001224 . - .
  14. Andrei Vakulka. Ksenon ja happi: monimutkainen suhde  // Tiede ja elämä . - 2018. - Nro 5 . - S. 43-47 .
  15. Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Epäorgaaninen kemia reaktioissa. Hakemisto. - 2. painos - Moskova: Drofa, 2007. - S. 609. - 640 s.
  16. Arkistoitu kopio (linkki ei saatavilla) . Haettu 11. syyskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 20. heinäkuuta 2011. 
  17. Lääketieteellinen kompleksi liuosreaktoriin perustuvien radioisotooppien tuotantoon . Haettu 19. elokuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016.
  18. LÄÄKKEIDEN LÄÄKETIETEELLISEN KÄYTÖN LUPAAN. Tilaus. Venäjän federaation terveysministeriö. 08.10.99 363 :: Innovaatiot ja yrittäjyys: apurahat, teknologiat, patentit (pääsemätön linkki) . Haettu 10. elokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 10. marraskuuta 2012. 
  19. Ksenon - uusi sana narkologiassa (pääsemätön linkki) . Haettu 16. helmikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 7. heinäkuuta 2011. 
  20. Nestemäinen xenon excimer laser . Haettu 18. huhtikuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 24. syyskuuta 2015.
  21. Terahertsisäteilyvastaanottimet (arvostelu). . Haettu 24. syyskuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 13. heinäkuuta 2019.
  22. Venäjän Sotšin vuoden 2014 mitalistien käyttämä kaasu kielletty . Haettu 10. marraskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016.
  23. WADA tunnusti ksenonin dopingiksi (pääsemätön linkki) . Haettu 10. marraskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 17. marraskuuta 2015. 

Linkit