Xenon

54 Jod Xenon Cäsium
NOK

Auto

Rn
Periodensystem - Erweitertes Periodensystem
Allgemein
Name , Symbol, Zahl Xenon, Fahrzeug, 54
Chemische Reihe Edelgase
Gruppe, Periode, Block 18, 5, p
Aussehen farblos
Atommasse 131,293 (6) g/mol
Elektronenkonfiguration [ NOK ] 4d 10 5 Sek zwei 17 Uhr 6
Elektronen pro Schale 2, 8, 18, 18, 8
Physikalische Eigenschaften
Phase Gas
Dichte (0 °C, 101,325 kPa)
5,894 g/l
Schmelzpunkt 161,4 K
(-111,7 °C, -169,1 °F)
Siedepunkt 165,03 k
(-108,12 °C, -162,62 °F)
Kritischer Punkt 289,77 K, 5,841 MPa
Schmelzwärme 2,27 kJ·mol −1
Verdampfungswärme 12,64 kJ·mol −1
Wärmekapazität (25 °C) 20,786 J·mol −1 ·K −1
P / Brunnen 1 10 100 1 k 10 k 100 k
bei T /K 83 92 103 117 137 165
Atomare Eigenschaften
Kristallstruktur kubische Fläche zentriert
Oxidationszustände 0, +1, +2, +4, +6, +8
(selten mehr als 0)
(schwach saures Oxid)
Elektronegativität 2,6 (Pauling-Skala)
Ionisationsenergien 1.: 1170,4 kJ/mol
2.: 2046,4 kJ/mol
3.: 3099,4 kJ/mol
Atomradius (berechnet) 22 Uhr
Kovalenter Radius 130 Uhr
Van-der-Waals-Radius 216 Uhr
Sonstig
Magnetische Bestellung nichtmagnetisch
Wärmeleitfähigkeit (300 K) 5,65 mW·m −1 ·K −1
Schallgeschwindigkeit (Flüssigkeit) 1090 m/s
CAS-Registrierungsnummer 7440-63-3
Ausgewählte Isotope
iso DAS Halbwertszeit DM VON DP
124 Auto 0,1 % 1,1 × 10 17 Y EU datiert nicht 124 Das
125 Auto seine 16.9 Uhr e 1.652 125 ich
126 Auto 0,09 % Xe ist stabil bei 72 Neutronen
127 Auto seine 36.4 d e 0,662 127 ich
128 Auto 1,91 % Xe ist stabil bei 74 Neutronen
129 Auto 26,4 % Xe ist stabil bei 75 Neutronen
130 Auto 4,1 % Xe ist stabil bei 76 Neutronen
131 Auto 21,29 % Xe ist stabil bei 77 Neutronen
132 Auto 26,9 % Xe ist stabil bei 78 Neutronen
133 Auto seine 5.243 d Beta - 0,427 133 Cs
134 Auto 10,4 % Xe ist stabil bei 80 Neutronen
135 Auto seine 9.10 Uhr Beta - 1.16 135 Cs
136 Auto 8,9 % 2,36 × 10 einundzwanzig Y Beta - datiert nicht 136 Nicht
Verweise

Xenon (EINSCHLAG: /ˈzɛnɒn, ˈziːnɒn/ ) ist ein Chemisches Element in dem Periodensystem das hat das Symbol Auto und Ordnungszahl 54. Xenon, ein farbloses, schweres, geruchloses Edelgas, kommt in Spurenmengen in der Erdatmosphäre vor und war Teil der ersten synthetisierten Edelgasverbindung.

Bemerkenswerte Eigenschaften

Xenon gehört zu den nullwertigen Elementen, die als edel oder inert bezeichnet werden Gase 'inert' ist jedoch keine ganz genaue Beschreibung dieser chemischen Reihe, da einige Edelgasverbindungen synthetisiert wurden. In einer mit Gas gefüllten Röhre emittiert Xenon ein blaues Leuchten, wenn das Gas durch elektrische Entladung angeregt wird. Mit einem Druck von mehreren zehn Gigapascal wurde Xenon in eine metallische Phase gezwungen. Xenon kann auch Clathrate mit Wasser bilden, wenn Atome davon in einem Gitter der Wassermoleküle eingeschlossen sind.



Anwendungen

  Xenon in geformten Geissler-Röhren.   Vergrößern Xenon in geformten Geissler-Röhren.

Dieses Gas wird am häufigsten und bekanntesten in lichtemittierenden Geräten verwendet, die als Xenon-Blitzlampen bezeichnet werden, die in fotografischen Blitzen und Stroboskoplampen verwendet werden, um das aktive Medium in Lasern anzuregen, die dann kohärentes Licht erzeugen, um Laserleistung für die Trägheitsfusion zu erzeugen , in bakteriziden Lampen (selten) und in bestimmten dermatologischen Anwendungen. Kontinuierliche Kurzbogen-Hochdruck-Xenon-Bogenlampen haben eine Farbtemperatur, die dem Mittagssonnenlicht sehr nahe kommt, und werden in Sonnensimulatoren, einigen Projektionssystemen, HID-Autoscheinwerfern und anderen Spezialanwendungen verwendet. Sie sind eine ausgezeichnete Quelle für kurzwelliges ultraviolettes Licht und haben intensive Emissionen im nahen Infrarot, die in einigen Nachtsichtsystemen verwendet werden. Andere Verwendungen von Xenon:

  • Wurde als allgemeines Anästhetikum verwendet, obwohl die Kosten unerschwinglich sind.
  • In Nuklearenergieanwendungen wird es in Blasenkammern, Sonden und in anderen Bereichen verwendet, wo ein hohes Molekulargewicht und eine inerte Natur eine wünschenswerte Eigenschaft sind.
  • Perxenate werden als Oxidationsmittel in der analytischen Chemie verwendet.
  • Das Isotop Xe-133 ist als Radioisotop nützlich.
  • Verwendung von hyperpolarisiertem MRT der Lunge und anderer Gewebe 129 Auto.
  • Bevorzugter Kraftstoff für den Ionenantrieb aufgrund des hohen Molekulargewichts, der leichten Ionisierung, der Lagerung als Flüssigkeit bei nahezu Raumtemperatur (aber unter hohem Druck), lässt sich jedoch leicht wieder in ein Gas umwandeln, um den Motor anzutreiben, die inerte Natur macht ihn umweltfreundlich und weniger korrosiv zu einem Ionenmotor als andere Kraftstoffe wie z Merkur oder Cäsium. Das europäische Raumfahrzeug SMART-1 verwendete Xenon in seinen Triebwerken.
  • Wird häufig in der Proteinkristallographie verwendet. Unter hohem Druck (~600 psi) auf einen Proteinkristall aufgebracht, binden Xenonatome in überwiegend hydrophoben Hohlräumen und erzeugen oft ein qualitativ hochwertiges, isomorphes Schweratomderivat.

Geschichte

Xenon (griechisch ausländisch was 'Fremder' bedeutet) wurde in England von William Ramsay und Morris Travers am 12. Juli 1898 entdeckt, kurz nach ihrer Entdeckung der Elemente Krypton und Neon- . Sie fanden es in den Rückständen von verdampfenden Bestandteilen flüssiger Luft.

Auftreten

Xenon ist ein Spurengas in Erdatmosphäre , auftritt in einem Teil von zwanzig Millionen. Das Element wird kommerziell durch Extraktion aus den Rückständen verflüssigter Luft gewonnen. Dieses Edelgas kommt natürlicherweise in Gasen vor, die von einigen Mineralquellen abgegeben werden. Xe-133 und Xe-135 werden von synthetisiert Neutron Bestrahlung in luftgekühlten Kernreaktoren.

Extraktion

Wie das Edelgas Krypton kann Xenon auch durch fraktionierte Destillation oder Verflüssigung flüssiger Luft sowie durch selektive Adsorption an Aktivkohle gewonnen werden.

Verbindungen

  Xenontetrafluorid   Vergrößern Xenontetrafluorid

Xenon und die anderen Edelgase galten lange als chemisch völlig inert und nicht verbindungsfähig. 1962 wurde jedoch an der University of British Columbia die erste Xenonverbindung, Xenonhexafluoroplatinat, synthetisiert. Nun sind viele Verbindungen von Xenon bekannt, einschließlich Xenondifluorid, Xenontetrafluorid, Xenonhexafluorid, Xenontetroxid, Xenonhydrat, Xenondeuterat und Natrium perxenieren. Eine hochexplosive Verbindung Xenontrioxid wurde ebenfalls hergestellt. Es gibt mindestens 80 Xenon-Verbindungen, in denen Fluor oder Sauerstoff ist an Xenon gebunden. Einige Verbindungen von Xenon sind farbig aber die meisten sind farblos.

Kürzlich an der Universität Helsinki in Finnland , eine Gruppe von Wissenschaftlern (M. Räsänen et al. ) stellten HXeH, HXeOH und HXeCCH (Xenondihydrid, Xenonhydridhydroxid und Hydroxenoacetylen) her. Sie sind bis 40 K stabil.

  XeF4-Kristalle. 1962.   Vergrößern XeF 4 Kristalle. 1962.

Isotope

Natürlich vorkommendes Xenon besteht aus sieben stabilen und zwei leicht radioaktiven Isotopen. Neben diesen stabilen Formen gibt es 20 instabile Isotope, die untersucht wurden. Xe-129 wird durch Beta-Zerfall von produziert ich -129 (Halbwertszeit: 16 Millionen Jahre); Xe-131m, Xe-133, Xe-133m und Xe-135 sind einige davon Fission Produkte von beiden IN -235 und Könnte -239 und wird daher als Indikator für nukleare Explosionen verwendet.

Das künstliche Isotop Xe-135 ist für den Betrieb von Kernspaltungsreaktoren von erheblicher Bedeutung. Xe-135 hat einen riesigen Querschnitt für thermische Neutronen, 2,65 x 10 6 Scheunen, so wirkt es als Neutronenabsorber oder 'Gift', das die Kettenreaktion nach einer gewissen Betriebszeit verlangsamen oder stoppen kann. Dies wurde in den frühesten Kernreaktoren entdeckt, die vom amerikanischen Manhattan-Projekt für gebaut wurden Plutonium Produktion. Glücklicherweise hatten die Konstrukteure bei der Konstruktion Vorkehrungen getroffen, um die Reaktivität des Reaktors zu erhöhen (die Anzahl der Neutronen pro Spaltung, die zur Spaltung anderer Kernbrennstoffatome führen).

Relativ hohe Konzentrationen radioaktiver Xenon-Isotope werden auch aus Kernreaktoren aufgrund der Freisetzung dieses Spaltgases aus gecrackten Brennstäben oder der Spaltung von Uran in Kühlwasser gefunden. Die Konzentrationen dieser Isotope sind im Vergleich zu natürlich vorkommenden radioaktiven Edelgasen wie Rn-222 meist noch gering.

Da Xenon ein Tracer für zwei Elternisotope ist, sind Xe-Isotopenverhältnisse in Meteoriten ein leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung der Entstehung des Sonnensystems. Die I-Xe-Datierungsmethode gibt die Zeit an, die zwischen der Nukleosynthese und der Kondensation eines festen Objekts aus dem Sonnennebel vergangen ist. Xenon-Isotope sind auch ein leistungsfähiges Werkzeug zum Verständnis der terrestrischen Differenzierung. Überschüssiges Xe-129 gefunden in Kohlendioxid Es wurde angenommen, dass Bohrlochgase aus New Mexico aus dem Zerfall von Mantelgasen kurz nach der Entstehung der Erde stammen.

Vorsichtsmaßnahmen

Das Gas kann sicher im normalen verschlossenen gehalten werden Glas Behälter bei Standardtemperatur und -druck. Xenon ist ungiftig, aber viele seiner Verbindungen sind aufgrund ihrer starken oxidativen Eigenschaften giftig.

Da Xenon dichter als Luft ist, ist die Schallgeschwindigkeit in Xenon langsamer als in Luft und senkt beim Einatmen die Resonanzfrequenzen des Stimmtrakts. Dies erzeugt eine charakteristische tiefere Stimmlage, die der hohen Stimme gegenübersteht, die durch das Einatmen von verursacht wird Helium . Wie Helium deckt Xenon nicht den Sauerstoffbedarf des Körpers und ist ein einfaches Erstickungsmittel; Folglich erlauben viele Universitäten den Sprachstunt nicht mehr als allgemeine Chemiedemonstration. Da Xenon teuer ist, wird bei diesem Stunt im Allgemeinen das Gas Schwefelhexafluorid verwendet, das ein ähnliches Molekulargewicht wie Xenon hat (146 gegenüber 131), obwohl es auch erstickend wirkt.

Es existiert ein Mythos, dass Xenon zu schwer für die Lungen ist, um es ohne fremde Hilfe auszustoßen, und dass es nach dem Einatmen von Xenon notwendig ist, sich vollständig in der Taille zu beugen, damit das überschüssige Gas aus dem Körper 'austreten' kann. Tatsächlich mischen die Lungen Gase sehr effektiv und schnell, so dass Xenon innerhalb von ein oder zwei Atemzügen aus den Lungen gespült werden würde. Allerdings ist jedes schwere Gas in großen Mengen mit einer Gefahr verbunden: Es kann sich unsichtbar in einem Behälter befinden, und wenn eine Person einen Behälter betritt, der mit einem geruchlosen, farblosen Gas gefüllt ist, kann sie feststellen, dass sie es unwissentlich einatmet. Xenon wird selten in ausreichend großen Mengen verwendet, um Anlass zur Sorge zu geben, obwohl ein Gefahrenpotential immer dann besteht, wenn ein Tank oder Behälter mit Xenon in einem unbelüfteten Raum aufbewahrt wird.