Xenon

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 17 iunie 2022; verificările necesită 7 modificări .
Xenon
←  Iod | cesiu  →
54 kr

Xe

Rn
Sistem periodic de elemente54 Xe
Aspectul unei substanțe simple
Xenon lichefiat în cub acrilic
Proprietățile atomului
Nume, simbol, număr Xenon / Xenon (Xe), 54
Grup , punct , bloc 18 (învechit 8), 5,
p-element
Masa atomica
( masa molara )
131.293(6) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Configuratie electronica [Kr] 4d 10 5s 2 5p 6
Raza atomului ? (108) [2] pm
Proprietăți chimice
raza covalentă 130 [2]  pm
Raza ionică 190 [2]  pm
Electronegativitatea 2.6 (Scara Pauling)
Potențialul electrodului 0
Stări de oxidare 0, +1, +2, +4, +6, +8
Energia de ionizare
(primul electron)
1170,35 (12,1298) [3]  kJ / mol  ( eV )
Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple
Densitate (la n.a. )

3,52 (la -107,05 °C);

0,005894 (la 0 °C) g/cm³
Temperatură de topire 161,3K (-111,85°C)
Temperatura de fierbere 166,1K (-107,05°C)
Oud. căldură de fuziune 2,27 kJ/mol
Oud. căldură de evaporare 12,65 kJ/mol
Capacitate de căldură molară 20,79 [4]  J/(K mol)
Volumul molar 22,4⋅10 3  cm³ / mol
Rețeaua cristalină a unei substanțe simple
Structura de zăbrele cubică cubică
centrată pe față
Parametrii rețelei 6.200 [4]
Alte caracteristici
Conductivitate termică (300 K) 0,0057 W/(m K)
numar CAS 7440-63-3
Spectrul de emisie
izotopii cei mai longevivi
Izotop Prevalență
_
Jumătate de viață Canal de dezintegrare Produs de degradare
124 xe 0,095% 1,8⋅10 22  ani [5] Dublu EZ 124 Te
125 xe sinteză. 16,9 ore EZ 125 I
126 xe 0,089% grajd -
127 Xe sinteză. 36.345 zile EZ 127 I
128 Xe 1,910% grajd - -
129 Xe 26,401% grajd - -
130 xe 4,071% grajd - -
131 Xe 21,232% grajd - -
132 Xe 26,909% grajd - -
133 Xe sinteză. 5.247 de zile β − 133Cs _
134 Xe 10,436% grajd -
135 xe sinteză. 9.14 ore β − 135Cs _
136 Xe 8,857% 2.165⋅10 21  ani [6] β − β − 136 Ba
54 Xenon
Xe131.293
4d 10 5s 2 5p 6

Xenonul ( simbol chimic - Xe , din lat.  Xe non ) este un element chimic al grupului al 18-lea (conform clasificării învechite  - subgrupul principal al celui de-al optulea grup, VIIIA), a cincea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice din D. I. Mendeleev , cu număr atomic 54.

Substanța simplă xenon este un gaz monoatomic nobil  greu , fără culoare , gust sau miros .

Istorie

Xenonul a fost descoperit ca o mică impuritate a criptonului [7] [8] . Pentru descoperirea gazelor inerte (în special xenonul) și determinarea locului lor în tabelul periodic al lui Mendeleev, Ramsay a primit în 1904 Premiul Nobel pentru Chimie .

Originea numelui

Ramsay a propus ca nume al elementului cuvântul grecesc antic ξένον , care este forma neutră singulară a adjectivului ξένος „străin, ciudat”. Denumirea provine de la faptul că xenonul a fost găsit ca un amestec cu criptonul și pentru că proporția acestuia în aerul atmosferic este extrem de mică.

Prevalență

Xenonul este un element foarte rar. În condiții normale, un metru cub de aer conține 0,086 [4] -0,087 [9] cm 3 de xenon.

În sistemul solar

Xenonul este relativ rar în atmosfera Soarelui , pe Pământ și în asteroizi și comete . Concentrația de xenon din atmosfera lui Marte este similară cu cea de pe Pământ: 0,08 ppm [10] , deși conținutul izotopului 129 Xe de pe Marte este mai mare decât pe Pământ sau Soare. Deoarece acest izotop se formează în timpul procesului de dezintegrare radioactivă , datele obținute pot indica pierderea atmosferei primare a lui Marte, posibil în primele 100 de milioane de ani de la formarea planetei [11] [12] . În atmosfera lui Jupiter , dimpotrivă, concentrația de xenon este neobișnuit de mare - aproape de două ori mai mare decât în ​​fotosfera Soarelui [13] .

Scoarța terestră

Xenonul este conținut în atmosfera pământului în cantități extrem de mici, 0,087 ± 0,001 ppm în volum (μl/l), sau 1 parte la 11,5 milioane [9] . Se gaseste si in gazele emanate de apele unor izvoare minerale . Unii izotopi radioactivi ai xenonului, cum ar fi 133 Xe și 135 Xe, sunt produși prin iradierea cu neutroni a combustibilului nuclear în reactoare .

Definiție

Calitativ , xenonul este detectat prin spectroscopie de emisie (linii caracteristice cu o lungime de undă de 467,13 nm și 462,43 nm ). Cantitativ , se determină prin metode de analiză spectrometrică de masă , cromatografică și de absorbție [4] .

Proprietăți fizice

Configurație electronică completă a atomului de xenon: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6

La presiune normală , punctul de topire este de 161,40 K (−111,75 °C), punctul de fierbere este de 165,051 K (−108,099 °C). Entalpia molară de topire este de 2,3 kJ/mol , entalpia molară de vaporizare este de 12,7 kJ/mol , entropia molară standard este de 169,57 J/(mol·K) [4] .

Densitatea în stare gazoasă în condiții standard (0 ° C, 100 kPa ) 5,894 g / l (kg / m 3 ), de 4,9 ori mai greu decât aerul. Densitatea xenonului lichid la punctul de fierbere este de 2,942 g/cm3 . Densitatea xenonului solid este de 2,7 g/cm 3 (la 133 K ) [4] , formează cristale cubice (rețea centrată pe față), grup spațial Fm 3 m , parametrii celulei  a = 0,6197 nm , Z = 4 [4] .

Temperatura critică a xenonului este de 289,74 K (+16,59 °C), presiunea critică este de 5,84 MPa , iar densitatea critică este de 1,099 g/cm 3 [4] .

Punct triplu : temperatura 161,36 K (−111,79 ° C), presiune 81,7 kPa , densitate 3,540 g / cm 3 [4] .

Într-o descărcare electrică, strălucește albastru (462 și 467 nm). Xenonul lichid este un scintilator .

Puțin solubil în apă (0,242 l/kg la 0 °C, 0,097 l/kg la +25 °C) [4] .

În condiții standard (273 K, 100 kPa): conductivitate termică 5,4 mW / (m K) , vâscozitate dinamică 21 μPa s , coeficient de autodifuzie 4,8 10 −6 m 2 / s , coeficient de compresibilitate 0,9950, capacitate de căldură molară la presiune constantă 20,79 J/(mol·K) [4] .

Xenonul este diamagnetic , susceptibilitatea sa magnetică este -4,3·10 -5 . Polarizabilitate 4.0·10 −3 nm 3 [4] . Energia de ionizare 12,1298 eV [3] .

Proprietăți chimice

Xenonul a fost primul gaz inert pentru care s-au obținut adevărați compuși chimici. Exemple de compuși pot fi difluorura de xenon , tetrafluorura de xenon , hexafluorura de xenon , trioxidul de xenon , acidul xenonic și altele [14] .

Primul compus xenon a fost obținut de Neil Barlett prin reacția xenonului cu hexafluorura de platină în 1962. În termen de doi ani de la acest eveniment, au fost deja obținuți câteva zeci de compuși, inclusiv fluorurile, care sunt materiile prime pentru sinteza tuturor celorlalți derivați de xenon.

În prezent, au fost descriși sute de compuși de xenon: fluoruri de xenon și diverși complecși ai acestora, oxizi, oxifluoruri de xenon, derivați covalenti ai acizilor cu stabilitate scăzută, compuși cu legături Xe-N, compuși xenon-organici. Relativ recent, a fost obținut un complex pe bază de aur, în care xenonul este un ligand. Existența clorurilor de xenon relativ stabile descrise anterior nu a fost confirmată (mai târziu, au fost descrise cloruri de excimeri cu xenon).

Fluoruri de xenon

Fluorurile de xenon au fost printre primii compuși de xenon obținuți. Ele au fost obținute deja în 1962, imediat după stabilirea posibilității de reacții chimice pentru gazele nobile. Fluorurile de xenon servesc ca materii prime pentru producerea tuturor celorlalți compuși covalenți de xenon. Sunt cunoscute difluorura de xenon, tetrafluorura de xenon, hexafluorura de xenon și un număr mare de complecși ai acestora (în principal cu acizi Lewis fluorurati) . Raportul privind sinteza octafluorurei de xenon nu a fost confirmat de studii ulterioare.

la temperatura camerei și iradiere UV sau la 300-500 ºC sub presiune; la 400 ºC sub presiune; impurităţi XeF2 , XeF6 ; la 300 ºC sub presiune; impuritate XeF 4 .

Oxizii și acizii xenonului

Oxidul de xenon (VI) a fost obținut mai întâi prin hidroliza atentă a tetrafluorurii de xenon și a hexafluorurii de xenon. Când este uscat, este extrem de exploziv. Într-o soluție apoasă, este un agent oxidant foarte puternic și formează un acid xenonos slab, care, atunci când este alcalinizat, se disproporționează ușor pentru a forma săruri de acid xenonic (perxenați) și xenon gazos. La acidificarea soluțiilor apoase de perxenați, se formează un tetroxid de xenon exploziv volatil și galben .

Compuși cu xenon

Primii compuși organici stabili de xenon au fost obținuți în 1988 prin reacția difluorurii de xenon cu perfluorarilborani. Pentafluorofenilxenon(II) hexafluorarsenat(V) (C6F5Xe)[AsF6] este neobișnuit de stabil, se topește aproape fără descompunere la 102°C și este utilizat ca compus de pornire pentru sinteza altor compuși organoxenon.

Izotopi ai xenonului

Izotopi cunoscuți ai xenonului cu numere de masă de la 108 la 147 (număr de protoni 54, neutroni de la 54 la 93) și 12 izomeri nucleari .

9 izotopi se găsesc în natură. Dintre acestea, șapte sunt stabile: 126 Xe, 128 Xe, 129 Xe, 130 Xe, 131 Xe, 132 Xe, 134 Xe. Încă doi izotopi ( 124 Xe, T 1/2 = 1,8 10 22 ani și 136 Xe, T 1/2 = 2,165 10 21 ani) au timpuri de înjumătățire uriașe, cu multe ordine de mărime mai mari decât vârsta Universului (~ 1,4). 10 10 ani).

Izotopii rămași sunt artificiali, cei mai longeviv dintre ei sunt 127 Xe ( timp de înjumătățire 36,345 zile) și 133 Xe (5,2475 zile), timpul de înjumătățire al izotopilor rămași nu depășește 20 de ore.

Dintre izomerii nucleari, cei mai stabili sunt 131 Xem cu un timp de înjumătățire de 11,84 zile, 129 Xem ( 8,88 zile) și 133 Xem ( 2,19 zile) [16] .

Izotopul xenonului cu un număr de masă de 135 ( timp de înjumătățire 9,14 ore) are secțiunea transversală maximă de captare termică a neutronilor dintre toate substanțele cunoscute - aproximativ 3 milioane de hambare pentru o energie de 0,069 eV [17] , acumularea sa în reactoare nucleare ca rezultat a unui lanț de descompunere β a nucleelor ​​de telur -135 și iod-135 duce la efectul așa-numitei intoxicații cu xenon (vezi și groapa de iod ).

Obținerea

Xenonul este obținut ca produs secundar al producției de oxigen lichid la întreprinderile metalurgice.

În industrie, xenonul este produs ca produs secundar al separării aerului în oxigen și azot . După această separare, care se realizează de obicei prin rectificare , oxigenul lichid rezultat conține cantități mici de cripton și xenon. Distilarea ulterioară îmbogățește oxigenul lichid la un conținut de 0,1-0,2% din amestecul cripton-xenon, care este separat prin adsorbție pe silicagel sau prin distilare . În viitor, concentratul de xenon-cripton poate fi separat prin distilare în kripton și xenon, vezi Krypton#Production pentru detalii .

Datorită prevalenței sale scăzute, xenonul este mult mai scump decât gazele inerte mai ușoare . În 2009, prețul xenonului era de aproximativ 20 de euro pe litru de substanță gazoasă la presiune standard [3] .

Aplicație

În ciuda costului ridicat, xenonul este indispensabil în mai multe cazuri:

Xenonul ca drog

Rolul biologic

Galerie

Note

  1. Meija J. și colab. Greutăți atomice ale elementelor 2013 (Raport tehnic IUPAC  )  // Chimie pură și aplicată . - 2016. - Vol. 88 , nr. 3 . - P. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 .
  2. 1 2 3 Dimensiunea xenonului în mai multe  medii . www.webelements.com. Preluat la 6 august 2009. Arhivat din original la 3 mai 2009.
  3. 1 2 3 CRC Handbook of Chemistry and Physics / DR Lead (Ed.). — ediția a 90-a. — CRC Press; Taylor și 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 // Enciclopedie chimică  : în 5 volume / Cap. ed. I. L. Knunyants . - M .: Enciclopedia Sovietică , 1990. - T. 2: Duff - Medi. - S. 548-549. — 671 p. — 100.000 de exemplare.  — ISBN 5-85270-035-5 .
  5. ^ „Observarea captării de electroni dubli cu doi neutrini în 124 Xe cu XENON1T” . natura . 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). „Măsurarea îmbunătățită a timpului de înjumătățire 2νββ al 136 Xe cu detectorul EXO-200”. Revizuirea fizică C. 89 . arXiv : 1306.6106 . Cod biblic : 2014PhRvC..89a5502A . DOI : 10.1103/PhysRevC.89.015502 .
  7. Ramsay W., Travers MW Despre extragerea din aer a companionilor de argon și neon  //  Raportul reuniunii Asociației Britanice pentru Avansarea Științei. - 1898. - P. 828 .
  8. Gagnon, Steve Este elementar - Xenon . Facilitatea Națională de Accelerație Thomas Jefferson. Consultat la 16 iunie 2007. Arhivat din original pe 12 iunie 2020.
  9. 1 2 Hwang S.-C., Lein RD, Morgan DA Noble Gases // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. - Ed. a V-a .. - Wiley , 2005. - ISBN 0-471-48511-X . - doi : 10.1002/0471238961.0701190508230114.a01 .
  10. Williams, David R. Mars Fact Sheet . NASA (1 septembrie 2004). Consultat la 10 octombrie 2007. Arhivat din original pe 12 iunie 2010.
  11. Schilling, James De ce este atmosfera marțiană atât de subțire și în principal dioxid de carbon? (link indisponibil) . Mars Global Circulation Model Group. Consultat la 10 octombrie 2007. Arhivat din original pe 22 august 2011. 
  12. Zahnle KJ Constrângeri xenologice asupra eroziunii de impact a atmosferei marțiane timpurii  //  Journal of Geophysical Research. - 1993. - Vol. 98 , nr. E6 . - P. 10899-10913 . - doi : 10.1029/92JE02941 .
  13. Mahaffy P. R. și colab. Abundența gazelor nobile și raporturile izotopilor în atmosfera lui Jupiter din spectrometrul de masă Galileo Probe  //  Journal of Geophysical Research. - 2000. - Vol. 105 , nr. E6 . - P. 15061-15072 . - doi : 10.1029/1999JE001224 . - Cod biblic .
  14. Andrei Vakulka. Xenon și oxigen: relație complexă  // Știință și viață . - 2018. - Nr 5 . - S. 43-47 .
  15. Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Chimie anorganică în reacții. Director. - Ed. a II-a - Moscova: Drofa, 2007. - S. 609. - 640 p.
  16. Copie arhivată (link nu este disponibil) . Preluat la 11 septembrie 2011. Arhivat din original la 20 iulie 2011. 
  17. Complex medical pentru producerea de radioizotopi pe baza unui reactor de soluție . Preluat la 19 august 2015. Arhivat din original la 4 martie 2016.
  18. ÎN PERMISIUNEA UTILIZĂRII MEDICALE A MEDICAMENTELOR. Ordin. Ministerul Sănătății al Federației Ruse. 08.10.99 363 :: Inovații și antreprenoriat: granturi, tehnologii, brevete (link inaccesibil) . Preluat la 10 august 2010. Arhivat din original la 10 noiembrie 2012. 
  19. Xenon - un cuvânt nou în narcologie (link inaccesibil) . Consultat la 16 februarie 2011. Arhivat din original pe 7 iulie 2011. 
  20. Laser excimer cu xenon lichid . Consultat la 18 aprilie 2014. Arhivat din original pe 24 septembrie 2015.
  21. Receptoare de radiații Terahertz (recenzie). . Preluat la 24 septembrie 2020. Arhivat din original la 13 iulie 2019.
  22. Gazul folosit de medaliații ruși la Soci 2014 este interzis . Consultat la 10 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 4 martie 2016.
  23. WADA a recunoscut xenonul ca doping (link inaccesibil) . Consultat la 10 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 17 noiembrie 2015. 

Link -uri