Первое соединение с кислородом ксенона отвечало формуле

Обновлено: 30.06.2024

Ксенон — элемент главной подгруппы восьмой группы, пятого периода периодической системы химических элементов, с атомным номером 54. Обозначается символом Xe (Xenon). Простое вещество ксенон (CAS-номер: 7440-63-3) — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха. Открыт в 1898 году английскими учеными У.Рамзаем и У. Рэлей как небольшая примесь к криптону.

Происхождение названия

Распространённость

Ксенон относительно редок в атмосфере Солнца, на Земле, в составе астероидов и комет. Концентрация ксенона в атмосфере Марса аналогична земной: 0.08 миллионной доли, хотя содержание 129 Xe на Марсе выше, чем на Земле или Солнце. Поскольку данный изотоп образуется в процессе радиоактивного распада, полученные данные могут свидетельствовать о потере Марсом первичной атмосферы, возможно, в течение первых 100 миллионов лет после формирования планеты. У Юпитера, напротив, необычно высокая концентрация ксенона в атмосфере — почти в два раза выше, чем у Солнца.

Земная кора

Ксенон находится в земной атмосфере в крайне незначительных количествах, 0.087±0.001 миллионной доли (μL/L), а также встречается в газах, испускаемых некоторыми минеральными источниками. Некоторые радиоактивные изотопы ксенона, например, 133 Xe и 135 Xe, получаются как результат нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах.

Определение

Качественно ксенон обнаруживают с помощью эмиссионной спектроскопии (характеристические линии 467,13 нм и 462,43 нм). Количественно его определяют масс-спектрометрически, хроматографически, а также методами абсорбционного анализа.

Физические свойства

Температура плавления −112 °C,температура кипения −108 °C,свечение в разряде фиолетовым цветом.

Химические свойства

Первый инертный газ, для которого были получены настоящие химические соединения. Примерами соединений могут быть дифторид ксенона, тетрафторид ксенона, гексафторид ксенона, триоксид ксенона.

Изотопы ксенона

Получение

Ксенон получают как побочный продукт производства жидкого кислорода на металлургических предприятиях.

В промышленности ксенон получают как побочный продукт разделения воздуха на кислород и азот. После такого разделения, которое обычно проводится методом ректификации, получившийся жидкий кислород содержит небольшие количества криптона и ксенона. Дальнейшая ректификация обогащает жидкий кислород до содержания 0.1-0.2 % криптоноксеноновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией. В заключение, ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделен дистилляцией на криптон и ксенон. Из-за своей малой распространенности, ксенон гораздо дороже более легких инертных газов.

Применение

Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:

Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания).

Радиоактивные изотопы ( 127 Xe, 133 Xe, 137 Xe, и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.

Фториды ксенона используют для пассивации металлов.

Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия-133, является высокоэффективным рабочим телом для электрореактивных (главным образом — ионных и плазменных) двигателейкосмических аппаратов.

С конца XX века ксенон стал применяться как средство для общего наркоза (достаточно дорогой, но абсолютно нетоксичный, точнее — как инертный газ — не вызывает химических последствий). Первые диссертации о технике ксенонового наркоза в России — 1993 г., в качестве лечебного наркоза эффективно применяется для снятия острых абстинентных состояний (Абстинентный синдром) и лечения наркомании, а также психических и соматических расстройств.

Жидкий ксенон иногда используется как рабочая среда лазеров

Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а так же в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.

В изотопе 129 Xe возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния называемого гиперполяризацией.

Ксенон используется в конструкции ячейки Голея.

Биологическая роль

Ксенон не играет никакой биологической роли.

Физиологическое действие

Газ ксенон безвреден, но способен вызвать наркоз (по физическому механизму), а в больших концентрациях (более 80 %) вызывает асфиксию.
Фториды ксенона ядовиты, ПДК в воздухе 0,05 мг/м³.

Периодическая система химических элементов Менделеева

Классификация хим. элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона/

198095, г.Санкт-Петербург, ул.Швецова, д.23, лит.Б, пом.7-Н, схема проезда

Ксенон — редчайший газ земной атмосферы, содержание в воздухе 8,6•10 -5 % по объему. Общие запасы ксенона в атмосфере 1,6•10 11 м 3 .

Происхождение названия

От греческого "χένος" - чужой (открыт как примесь).

Получение

Ксенон выделяют как побочный продукт при переработке воздуха на азот и кислород.

Физические свойства

Ксенон — одноатомный газ без цвета и запаха. В 100 мл воды при 20°C растворяется 9,7 мл Xe. Ксенон образует Химические свойства

Первый " Гидролизом XeF₄ и XeF₆ получают неустойчивые оксифториды XeОF₄, XeО₂F₂, XeОF₂, XeО₃F₂ и XeО₂F₄ и оксиды ХеО₃ и ХеО₄, которые при комнатной температуре разлагаются на простые вещества. Фториды ксенона взаимодействуют с водными растворами Na, K, Rb, Cs), устойчивые до 180°C. При гидролизе растворов XeF6, Применение

И лишь на метеоритах количество ксенона было нормальным — совпадающим с предсказанным.

Процесс получения Xe₂O₆H₆ (такая пара образует молекулу нового соединения) группой Кристеля Санлопа. (Иллюстрация Sanloup et al. / University of Edinburgh.)

Постепенно стала вызревать такая мысль: при сверхвысоких температурах и давлениях ксенон, при всей своей инертности, возможно, всё-таки вступает в реакции с другими элементами. В 1997 году была предпринята попытка получить соединение железа с ксеноном при условиях, теоретически существующих в земных глубинах. Ничего из этого не вышло; провалились и попытки искусственно связать его в кварце. В конце концов, был получен оксид ксенона, но ни условия его формирования, ни стабильность не позволяли чётко заявлять, что именно так был связан весь земной ксенон.

Кроме того, на том же Юпитере необходимые количества свободного кислорода довольно трудно себе представить — а ксенон там всё равно в явном дефиците.

Давление и температура были выбраны не с потолка: таковы, предположительно, реальные условия в недрах планет вроде Урана и Нептуна. Между тем именно атмосферы Урана и Нептуна не имеют пока точной количественной оценки содержания ксенона, поэтому, если их глубины таковы, то, как предсказывают исследователи, обе планеты испытывают тот же дефицит, что и Марс, Земля и Юпитер, а не сравнительное изобилие ксенона, как на метеоритах.

Могут ли внутри Нептуна существовать условия для образования таких соединений? (Иллюстрация JPL / NASA.)

Глава группы подчёркивает: именно скорость распада изотопов ксенона часто используется для датировки тех или иных событий истории Земли, при этом сам ксенон априорно считается инертным. То есть предполагается, что химические процессы не влияют на скорость потери ксенона анализируемым образцом. Поскольку теперь совершенно ясно, что ксенон может образовывать соединения и с кислородом, и с кислородом и водородом, его применение в геохронологии придётся доработать.

Природный атмосферный ксенон состоит из девяти изотопов: 124 Хе (0, 096%), 126 Хе (0, 090%), 128 Хе (1, 92%), 129 Хе (26, 44%), 130 Хе (4, 08), 131 Хе (21, 18%), 132 Хе (26, 89%), 134 Хе (10, 44%) и 136 Хе (8, 87%).

Радиус атома 0, 218 нм. Электронная конфигурация внешнего слоя 5s 2 p 6 .Энергии последовательной ионизации — 12, 130, 21, 25, 32, 1 эВ. Электроотрицательность по Полингу 2, 6.

История открытия

Открыт английскими учеными У. Рамзаем и М. Траверсом в 1898 методом спектрального анализа как примесь к криптону. В 1962 в Канаде Н. Бартлетт получил первое устойчивое при комнатной температуре химическое соединение ксенона XePtF ₆.

Нахождение в природе

Ксенон — редчайший газ земной атмосферы, содержание в воздухе 8, 6·10 -5 % по объему. Общие запасы ксенона в атмосфере 1, 6·10 11 м 3 .

Получение

Физические и химические свойства

Ксенон — одноатомный газ без цвета и запаха. Температура кипения –108,12 °C, плавления –11,85 °C. Критическая температура 16,52 °C, критическое давление 5,84 МПа. Плотность 5,85 кг/м 3 .

Ксенон образует клатраты с водой и многими органическими веществами: Хе·5, 75Н₂О, 4Хе·3С₆Н₅ОН и другие. В клатратах атомы-гости Xe занимают полости в кристаллических решетках веществ-хозяев.

Непосредственно Xe взаимодействует только со фтором, образуя XeF₂, XeF₄ и XeF₆. Дифторид ксенона XeF₂ имеет тетрагональную решетку, температуру плавления 129 °C, плотность 4,32 г/см 3 . Решетка тетрафторида XeF₄ моноклинная, температура плавления 117,1 °C, плотность 4,0 г/см 3 . Решетка гексафторида XeF₆ моноклинная, температура плавления 49, 5 °C, плотность 3, 41 г/см 3 .

Гидролизом XeF₄ и XeF₆ получают неустойчивые оксифториды XeОF₄, XeО₂F₂, XeОF₂, XeО₃F₂ и XeО₂F₄ и оксиды ХеО₃ и ХеО₄, которые при комнатной температуре они разлагаются на простые вещества.

Фториды ксенона взаимодействуют с водными растворами щелочей, образуя ксенаты МНХеО₄ (М = Na, K, Rb, Cs), устойчивые до 180 °C. При гидролизе растворов XeF₆, диспропорционировании XeО₃ в щелочных растворах и при озонировании водных растворов XeО₃ получены перксенаты Na₄XeO₆ и (NH₄)₄XeO₆.

Применение

Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света.

Радиоактивные изотопы применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках. Фториды ксенона используют для пассивации металлов.

Читайте также: