Ксеноновый элемент X-treme (свойства, соединение, реакция, купить) химия

Благодаря своим свойствам ксенон сегодня находит множество важных применений, в том числе в газоразрядных лампах, медицинской анестезии и химических исследованиях.

10 интересных фактов о ксеноне

• Всемирное антидопинговое агентство считает ксенон запрещенным веществом. Вдыхание ксенона активирует биохимическую цепную реакцию, в результате которой образуются повышенные эритроциты, что повышает спортивные результаты.

• Ксенон обычно используется в качестве топлива в ионных двигателях космических аппаратов. Космический корабль НАСА Dawn, запущенный в 2007 году для изучения пояса астероидов, использует ксеноновые ионные двигатели.

• Название элемента происходит от греческого слова “xenos”, что означает незнакомец.

• Хотя ксенон чаще всего встречается в газовой фазе, химики затвердевают при давлении в сотни килобар. Полученный кристалл имеет слабый небесно-голубой оттенок.

• Изотопы ксенон-133 и ксенон-135 являются обычными продуктами деления урана и плутония. В результате официальные лица используют обнаружение этих изотопов ксенона в качестве доказательства соблюдения договоров о запрещении ядерных испытаний.

• Ксенон может образовывать структуры, называемые эндоэдрическими фуллереновыми соединениями. Они включают в себя атом ксенона, заключенный в сферическую структуру из 20 или более атомов углерода.

• Хотя спектроскопия ядерного магнитного резонанса 129 Xe применяется гораздо реже, чем варианты 1h и 13c, она имеет много важных применений в химических исследованиях.

• В кинопроекторах, в том числе в проекционных системах IMAX, в основном используются лампы с короткой дугой, содержащие ксенон.

• Многие минеральные источники выделяют ксенон, среди других газов, таких как сероводород и углекислый газ.

• Димер ксенона (Xe2) в виде жидкости был использован в первом эксимерном (“возбужденном димерном”) лазере в 1971 году. В более поздних версиях эксимерных лазеров использовались галогениды ксенона, такие как XeBr.

Ксенон в периодической таблице

Ксенон имеет атомный символ Xe с атомным номером 54. Он находится в p-блоке периодической таблицы, перед которым стоит йод, а за ним следует цезий. Ксенон занимает пятое место в группе благородных газов периодической таблицы. Ксенон имеет электронную конфигурацию [Kr] 4d 10 5s 2 5p 6, или просто [Xe]. Кроме того, элемент имеет электроотрицательность 2,60 по шкале Полинга.

Применение ксенона в современном мире
Для чего используется ксеноновый элемент?
Ксенон имеет много важных современных применений, как в исследованиях, так и в промышленности. В целом, однако, современный мир в основном зависит от ксенона в двух областях применения: газоразрядные лампы и анестетики.

Ксенон в газоразрядных лампах
Благодаря излучению света в видимом спектре ксенон широко используется в газоразрядных лампах. В этих лампах используется стеклянная колба, заполненная газом, а также два электрода: анод и катод. Электрический поток между электродами вытесняет электроны из валентной оболочки молекул ксенона, которые превращаются в высокоэнергетические катионы. Химики называют эти частицы ионизированного газа “плазмой”.

Затем эти катионы сталкиваются с нейтральными ксенонами, что приводит к электронному обмену, который нейтрализует катионы. Эта нейтрализация возвращает ионизированный ксенон в его низкоэнергетическое основное состояние с потерей энергии, излучаемой в виде фотона. Свет, исходящий от лампы, представляет собой сумму этих фотонов от деионизированных ксенонов.

В то время как другие благородные газы, такие как неон или аргон, также могут выполнять эту газоразрядную световую реакцию, ксенон обладает особыми преимуществами. Из стабильных благородных газов ксенон обладает наименьшей энергией ионизации, что означает, что он наиболее легко ионизируется и производит свет. Кроме того, ксенон обладает самой низкой теплопроводностью, что означает, что лампа выделяет меньше тепла во время работы, экономя энергию.

Ксенон как анестетик
В 1939 году анестезирующие свойства ксенона были случайно обнаружены американским врачом Альбертом Р. Бенке. Бенке исследовал эффекты вдыхания различных смесей газов. Он отметил, что ксенон влияет на восприятие глубины предметов и пришел к выводу, что он должен обладать анестезирующими свойствами. Эксперименты с мышами подтвердили существование ксеноновой анестезии, которая начала использоваться в операциях, начиная с 1950-х годов.

Несмотря на то, что его химия в целом неактивна, как и другие благородные газы, ксенон взаимодействует с клеточными рецепторами, вызывая анестезирующий эффект. В частности, ксенон ингибирует рецепторы N-метил-D-аспартата, аналогичные кетамину или закиси азота. Кроме того, ксенон снижает активность нейрональных насосов атфазы Ca 2 +, что снижает чувствительность. Это приводит к гипнотическим и обезболивающим поведенческим эффектам, которые анестезиологи называют “диссоциативной анестезией”.

Однако, в отличие от кетамина и закиси азота, ксенон не повреждает нейроны при длительном воздействии. Ксенон также, по-видимому, не влияет на сердечно-сосудистую систему, что очень важно во время операции.

Благодаря его эффективности и отсутствию серьезных побочных эффектов, по сравнению с аналогичными анестетиками, многие анестезиологи объявили ксенон “идеальным анестетиком”.

Где находится ксеноновый элемент?
Ксенон встречается естественным образом в атмосфере Земли в концентрации 1 часть на 11,5 млн. В других частях Солнечной системы ксенона, как правило, так же мало, хотя на Юпитере его особенно много в соотношении 1,68 ? 10-10 ксенонов на водород.

Кроме того, коммерческое ядерное деление таких элементов, как уран, плутоний и торий, часто приводит к образованию ксенона в качестве побочного продукта. Однако многие из образующихся изотопов ксенона нестабильны и быстро бета-распадаются на цезий.

Когда и как был открыт элемент ксенон?
Ксенон, как и многие благородные газы, оставался неоткрытым гораздо дольше, чем большинство природных элементов Земли. В основном это связано с отсутствием у него химической реакционной способности, что дало мало доказательств его существования химикам.

Однако в 1898 году британские химики Уильям Рамзи и Моррис Трэверс открыли ксенон, изучая состав воздуха. В частности, пара сжижала образец воздуха и выполняла фракционную дистилляцию. После того, как из образца были отделены наиболее распространенные атмосферные газы, такие как кислород и азот, остался своеобразный остаток жидкого воздуха. Оказалось, что в этом остатке содержится много ранее не открытых благородных газов. Таким образом, продолжая дистилляцию, Рамсей и Трэверс в конечном итоге открыли ксенон, вскоре после открытия криптона и неона.

Химия ксенона – соединения, реакции, степени окисления

Соединения и реакции ксенона
Химики обнаружили много различных типов соединений ксенона, которые обычно делятся на четыре группы:

Ксенон-галогениды: XeF2, XeF4, xef6, xecl2, xecl4
Ксеноновые оксиды: XeO 2, XeO 3, XeO 4
Ксенон-оксогалогениды: xeof2, xeof4, XeO 2f2, XeO 3f2
Оксеноорганические соединения: (C6f5)2 Xe, C7f5 XeF
Были обнаружены другие, более экзотические, содержащие ксенон соединения. Одним из интересных примеров является тетраксеновое золото (II) ([Xe 4 Au 2 +]), в котором ксенон действует как лиганд в ионном комплексе.

Несмотря на общую неактивность благородных газов, химики наблюдали, как ксенон проводит множество различных химических реакций.

Первая реакция с участием газообразного ксенона, открытая в 1962 году, привела к образованию соли при взаимодействии с ионом фторида платины:

Xe + PtF 6 > Xe (PtF 6)

Ксенон также может непосредственно вступать в реакцию с двухатомными галогенидами с образованием галогенидов ксенона. Для таких реакций требуются высокие температуры (400°C):

Xe + 2F2 > XeF4

Впоследствии галогениды ксенона могут вступать в реакцию с кислородсодержащими соединениями с образованием оксидов или оксогалогенидов ксенона. Они могут даже вступать в реакцию с водой посредством реакции гидролиза:

XeF 6 + 3H2O > XeO 3 + 6HF

В органическом синтезе фториды ксенона обеспечивают очень мощный фторирующий агент, что делает их полезными в цепочках синтеза. Фториды ксенона могут даже участвовать в электрофильных ароматических заменах:

Изоляция ксенонового элемента
Как и Рамзи и Трэверс в 1898 году, химики обычно выделяют ксенон путем перегонки жидкого воздуха. После разделения образца на кислород и азот химики проводят фракционную перегонку полученного жидкого кислорода. Важно отметить, что для отделения криптона и ксенона от кислорода при дистилляции используется адсорбент из силикагеля. Следовательно, одна заключительная дистилляция отделяет криптон от ксенона.

Степени окисления ксенона
Из-за характерной неактивности благородных газов ксенон в подавляющем большинстве случаев имеет нейтральную степень окисления (0). Однако, когда он участвует в химических реакциях, ксенон имеет одно из четырех известных состояний окисления:

Xe(II): Xe2+, XeF2, XeCl2, XeH+
Xe(IV): Xe4+, XeF4, XeO2, XeOF2
Xe(VI): Xe6+, XeF6, XeO3
Xe (VIII): Xe 8+, XeO 4
Свойства ксенонового элемента
Атомный символ: Xe
Температура плавления: 161,4 К; -111,8 °C; -169,2 °F
Температура кипения: 165,0 К; -108,1 °C; 162,6 °F
Плотность при STP: 5,894 г / л
Атомный вес: 131,293
Атомный номер: 54
Электроотрицательность: 2,60
Молярная теплоемкость: 21,01 Дж/(моль *К)
Классификация: благородный газ
Естественное содержание в атмосфере Земли: 0,086 промилле
Конфигурация электронной оболочки: [Kr] 4d 10 5s 2 5p 6
Стабильные изотопы: 128, 129, 130, 131, 132
Встречается в природе в минералах: N / A
Токсичность: Не токсичен

Где я могу купить ксенон?
Маленькие флаконы с ксеноновыми элементами для химических коллекций продаются многими онлайн-продавцами, включая Amazon. Большие количества ксенона для коммерческого производства газовых ламп или исследований также продаются специализированными поставщиками газа. Для таких крупных заказов поставщики часто продают чистый ксеноновый газ по цене 10-15 долларов за литр.

Ксенон является удивительным элементом благодаря уникальному химическому составу благородных газов.