Ксенон
Безцветен газ при нормални условия; поставен в силно електрическо поле, излъчва синя светлина
Спектрални линии
Йод ← Ксенон → Цезий Kr ↑ Xe ↓ Rn H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Ксенон, Xe, 54
Група, период, блок	18, 5, p
Химическа серия	благороден газ
Електронна конфигурация	[Kr] 4d10 5s2 5p6
e- на енергийно ниво	2, 8, 18, 18, 8
CAS номер	7440-63-3
Свойства на атома
Атомна маса	131,293 u
Ковалентен радиус	140±9 pm
Радиус на ван дер Ваалс	216 pm
Степен на окисление	8, 6, 4, 2, 1, 0
Оксид	XeO2, XeO3 и XeO4 (слабо киселинни)
Електроотрицателност (Скала на Полинг)	2,6
Йонизационна енергия	I: 1170,4 kJ/mol II: 2046,4 kJ/mol III: 3099,4 kJ/mol
Физични свойства
Агрегатно състояние	газ
Кристална структура	кубична стенноцентрирана
Плътност	5,894 kg/m3
Температура на топене	161,40 K (−111,6 °C)
Температура на кипене	165,051 K (−107,949 °C)
Моларен обем	0,0223 m3/mol
Тройна точка	161,405 K; 8,177×104 Pa [1]
Критична точка	289,733 K; 5,842×106 Pa [1]
Специф. топлина на топене	2,27 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	12,64 kJ/mol
Налягане на парата P (Pa) 1 10 102 103 104 105 T (K) 83 92 103 117 137 165
Скорост на звука	газ: 178 m/s; течност: 1090 m/s
Специф. топл. капацитет	158,32 J/(kg·K)
Топлопроводимост	5,65×10-3 W/(m·K)
Магнетизъм	диамагнитен[2]
История
Наименуван	от гръцкото ξένος – „чужд“
Откритие	Уилям Рамзи и Морис Травърс (1898 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР 124Xe 0,095 % стабилен 125Xe синт. 16,9 часа ε 125I 126Xe 0,089 % стабилен 127Xe синт. 36,345 дни ε 127I 128Xe 1,91 % стабилен 129Xe 26,401 % стабилен 130Xe 4,071 % стабилен 131Xe 21,232 % стабилен 132Xe 26,909 % стабилен 133Xe синт. 5,247 дни β- 133Cs 134Xe 10,436 % стабилен 135Xe синт. 9,14 часа β- 135Cs 136Xe 8,857 % 2,165×1021 г.[3] β-β-[4] 136Ba
Ксенон в Общомедия

Ксенонът е химичен елемент от период 5, група 18 с атомен номер 54 и символ Xe. Природният ксенон е смес от девет устойчиви изотопа. Изкуствено са получени и радиоактивни изотопи. Инертен газ, без цвят и мирис, с температура на топене -111,5 °C и температура на кипене -107,1 °C. Открит е през 1898 година от английския физик и химик Уилям Рамзи. Името му идва от гръцкото ксенос (чужд). Първото ксеноново съединение е ксеноновия хексафлуороплатинат. Намира се в атмосферата – на 100 L въздух се съдържат 0,0087 mL ксенон. Ксенонът се получава чрез ректификация на течен въздух. Използва се в електровакуумната техника.

Ксенонът е открит шест седмици след криптона, също от шотландския химик Уилям Рамзи и английския химик Морис Травърс чрез атомна спектроскопия. Това става на 12 юли 1898 г. в Англия, когато те получават по-малко от 1 см³ газообразен ксенон.^[5] Те преработили повече от 100 тона втечнен въздух и чрез повтаряща се дестилация отделили всички останали газове, които се съдържали във въздуха.

Уилям Рамзи предложил полученият чрез повторна дестилация елемент да се нарича „ксенон“ от гръцкото „чужд“, тъй като в края на газовата смес останал ксенона и вече открития криптон.^[5] Означил го с Хе.

Ксенонът е едноатомен тежък инертен газ без цвят и мирис. Има атомно тегло 131,29.

^{Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия, като го разширите.}

Ксенонът е член на 18-та група на периодичната система, затова се класифицира като благороден газ. Има електронна структура: K- L- и M- подобвивките са запълнени и следват 4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶.

Със своята запълнена външна електронна обвивка атомът на ксенона би трябвало да е инертен, т.е. неактивен към химични реакции. Поради отдалечеността на последната електронна обвивка на атома, силите на привличане са слаби, за което допринася и екранировката на останалите електрони. Като резултат се получава, че енергията на йонизация на ксенона е ниска, което позволява ксеноновите атоми да отдават електрони в реакции със силни окислители. Проявява степени на окисление 0, +2, +4, +6 и +8.

До 1962 г. ксенонът е бил смятан за напълно инертен газ. Тогава преподавателят от Университета в Британска Колумбия в Канада Нейл Барлет открил, че газът платинов хексафлуорид PtF₆, е силен оксилител, тъй като окислил кислорода до дикислороден хексафлуороплатинат, O₂PtF₆.^[5] Тъй като кислородът има почти еднакъв йонизационен потенциал като ксенона, Бартлет предположил, че PtF₆ може да окисли и ксенона. Смесвайки двата газа при стайна температура, той получил XePtF₆ на 23 март 1962 г. Променяйки условията на реакцията, той получил също XePtF₄ и Xe(PtF₆)₂.^[5] Публикацията на тези негови съединения на ксенона предизвикала голям интерес. Скоро други учени потвърдили нови съединения на ксенона – XeRuF₆, XeRhF₆ и XePuF₆.^[5] При съответните температура и нагряване е възможно смесване на ксенон и флуор до XeF₄. XeF₂ се получава от ксенон-флуорова смес под действието на UV светлина. Синтез на XeF₆ е възможен при 700°С и 200 атмосфери.

Осма валентност ксенонът проявява при XeO₄, който се получава при взаимодействието на NaXeO₆ с охладена безводна сярна киселина.^[5] Разлагането на XeO₄, както и на много други ксенонови съединения, е съпроводено с взрив.

Има съобщения за синтезирането на ксенонов дихидирид – H₂Xe, ксенонов хидрид хидроксид – HXeOH и хирдоксенонацитилен – HXeCCH. Получени са над 80 съединения на ксенона, като повечето съдържат флуор, а по-малък брой от тях – кислород.^[5]

Нулевата степен на окисление ксенонът проявява в клатрати. Това са химични съединения с включвания без химична връзка в свободното място на молекулата в кристалната решетка на веществото. Клатратите се образуват при определени условия, например повишено налягане. Клатрати са например Xe•2H₂O и Xe•3C₆H₅OH.

Известни са три флуорида на ксенона: ксенонов дифлуорид (XeF₂), ксенонов тетрафлуорид (XeF₄) и ксенонов хексафлуорид (XeF₆). За ксеноновия флуорид (XeF) се предполага, че би бил нестабилен.^[6] Трите флуорида са отправна точка при синтеза на почти всички ксенонови съединения.

Един от начините за получаване на ксенонов дифлуорид (XeF₂) е чрез облъчване на смес от ксенон и флуор в запоена тръба с ултравиолетова светлина. При стайна температура се получава смес от XeF₂ и XeF₄,^[7] а при 35 °C реакцията протича само до XeF₂. Тази фотохимична синтеза не дава високи добиви. В по-големи количества ксенонов дифлуорид се получава по електро-разрядния метод на смес от Xe и F₂ в отношение 1:1. Този метод се използва и за синтезата на други ксенонови съединения.^[8]

Ксеноновият дифлуорид е твърдо вещество, формиращо бели кристали с паралелно-линейна структура. Топи се при ≈129 °C.

Получава се най-лесно от всички ксенонови флуориди. Един от начините за получаването му е като се смесят 1 обемна част ксенон (Xe) и 5 обемни части флуор (F₂) в никелов съд и сместа се загрее при 400 °C и налягане 600 kPa (6 атмосфери) в продължение на няколко часа. Получава се още чрез електричен разряд при напрежение от 1100 до 2800 V и температура –78 °C. Той кристализира в моноклинна сингония, като кристалите се стапят при 117 °C без разлагане. Съхранява се в никелови или тефлонови съдове. Важно условие при съхраняването му е отсъствието на влага, защото лесно хидролизира: 3XeF₄ + 6H₂O → 2XeO₃ + Xe + 12HF.^[8]

Получава се аналогично на ксеноновия тетрафлуорид, но в голям излишък от флуор – Xe:F₂ – 1:20. Синтезата се извършва при 250 – 300 °C и налягане 5 – 6 MPa. След реакцията сместа трябва бързо да се охлади до стайна температура. Ксеноновият хексафлуорид е също екзотермично съединение. Енергията на връзката Xe–F обаче се изменя както следва: 133, 131, 126 kJ/mol съответно да XeF₂, XeF₄, XeF₆, което определя флуориращата дейност на тези съединения в реда: XeF₆ > XeF₄ > XeF₂, независимо от термодинамичната стабилизация.^[8]

Ксеноновият хексафлуорид е безцветно кристално вещество. Кристалната му структура не е установена. При 43 °C започва да пожълтява и при 49,5 °C се стапя във вид на жълта течност. Парите му също имат жълт цвят. Ксеноновият хексафлуорид е по-реакционноспособен от другите флуориди. Той дава комплекси с алкалните флуориди в ролята на Люисова киселина:^[8]

XeF₆ + MF → M[XeF₇], M е Na, K, Rb, Cs;

XeF₆ + 2MF → M₂[XeF₈], M е Rb, Cs.

Ксеноновият оксофлуорид (XeOF₂) се получава, като през смес от Xe и OF₂, в равни молни съотношения, се прекара електрически разряд. Той представлява безцветно кристално вещество, стабилно при обикновена температура.^[8]

Ксеноновият оксотетрафлуорид XeOF₄ се получава, като се стопи XeF₆ в кварцова ампула при 50 °C. Ксеноновият хексафлуорид реагира със силициевия диоксид:^[8]

2XeF₆ + SiO₂ → 2XeOF₄ + SiF₄.

Той може да се получи и при контролирана хидролиза на XeF₆:^[8]

XeF₆ + H₂O → XeOF₄ + 2HF.

Ксеноновият оксотетрафлуорид представлява безцветна прозрачна течност с температура на кристализация –28 °C. Той е сравнително устойчив при обикновени температури. Спектралният анализ показва, че структурата на това съединение е квадратна пирамида, на върха на която стои кислородният атом; ксеноновият атом се намира малко под основата на пирамидата, изградена от флуорни атоми.^[8]

При продължителен престой на XeOF₄ в кварцова ампула реакцията продължава до получаване на XeO₃:

2XeOF₄ + SiO₂ → 2XeO₂F₂ + SiF₄;

2XeO₂F₂ + SiO₂ → 2XeO₃ + SiF₄.

Тези процеси трудно се контролират и за да се получи само ксеноновият диоксофлуорид, се използва реакцията:^[8]

XeO₃ + XeOF₄ → 2XeO₂F₂.

Той е твърдо кристално вещество с температура на топене 30,8 °C, взривоопасен е, но е по-стабилен от XeO₃.^[8]

Ксенонът се среща на Земята в следови количества. В атмосферата заема 8,7.10^-6% по обем и 4.10^-3% по маса. Намира се повече в газове, изпускани от минерални водни разтвори и газодобивни кладенци.^[5]

Ксенонът се получава индустриално като страничен продукт при разеляенто на втечнен въздух за получаването на кислород и азот за металургичните заводи.^[5] За събирането на 1м³ ксенон са необходими поне 11.10⁶м³ въздух.^[5]

^{Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия, като го разширите.}

^{Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия, като го разширите.}

Ксенонът и криптонът задържат рентгеновите лъчи, затова при рентгенови снимки на дихателните пътища се използва въздух, примесен с тези газове.^[8]

^{Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия, като го разширите.}

При работа с ксенон, както и с другите благородни газове, трябва да се знае, че те лесно проникват (дифузират) през различни материали, особено хелият. Най-удобни за работа с ксенон са тръби и съдове от профилирани монокристали като сапфир, литиев ниобат и други.^[8]

Използвана литература

• Пенингова смес