Xenon | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
← Iod | cesiu → | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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); |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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 .
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 .
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.
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.
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] .
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 .
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] .
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] .
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).
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.
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 .
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 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 ).
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] .
În ciuda costului ridicat, xenonul este indispensabil în mai multe cazuri:
Strălucirea unui tub cu descărcare de gaz cu xenon.
Cub acrilic special pregătit pentru asamblarea elementelor care conțin xenon lichefiat.
Un strat de xenon solid care plutește deasupra xenonului lichid în interiorul unui dispozitiv de înaltă tensiune.
Nanoparticule de Xe lichide (necaracteristice) și solide cristaline obținute prin implantarea ionilor Xe + în aluminiu la temperatura camerei.
Lampă bliț cu xenon ( versiune animată )
Cristale XeF 4 , 1962
Lampă cu xenon cu arc scurt.
Naveta spațială Atlantis este inundată de lumini cu xenon
Prototip de propulsor cu ioni de xenon testat la Laboratorul de propulsie cu reacție al NASA
Dicționare și enciclopedii |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Sistem periodic de elemente chimice a lui D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
xenon | Compuși cu|
---|---|
|