Ксенон вещество: Ксенон — Википедия – Ксенон — Википедия

Содержание

Ксенон № 54 химический элемент

Ксенон

Инертные газы обнаружены в атмосфере в 1894 г. После того как были открыты гелий, неон, аргон и криптон, завершающие четыре первых периода таблицы Менделеева, уже не вызывало сомнений, что пятый и шестой периоды тоже должны оканчиваться инертным газом. Но найти их удалось не сразу. Это и не удивительно: в 1 м3 воздуха 9,3 л аргона и всего лишь 0,08 мл ксенона.
Но к тому времени стараниями ученых, прежде всего англичанина Траверса, появилась возможность получать значительные количества жидкого воздуха. Стал доступен даже жидкий водород. Благодаря этому Рамзай совместно с Траверсом смог заняться исследованием наиболее трудно-летучей фракции воздуха, получающейся после отгонки гелия, водорода, неона, кислорода, азота и аргона. Остаток содержал Сырой (то есть неочищенный) криптон. Однако после откачки его в сосуде неизменно оставался пузырек газа. Этот газ голубовато светился в электрическом разряде и давал своеобразный спектр с линиями в областях от оранжевой до фиолетовой.
Характерные спектральные линии — визитная карточка элемента. У Рамзая и Траверса были все основания считать, что открыт новый инертный газ. Его назвали ксеноном, что в переводе с греческого значит «чужой»: в криптоновой фракции воздуха он действительно выглядел чужаком.

В поисках нового элемента и для изучения его свойств Рамзай и Траверс переработали около 100 т жидкого воздуха; индивидуальность ксенона как нового химического элемента они установили, оперируя всего 0,2 см3 этого газа. Необычайная для того времени тонкость эксперимента!
Хотя содержание ксенона в атмосфере крайне мало, именно воздух — практически единственный и неисчерпаемый источник ксенона. Неисчерпаемый — потому, что почти весь ксенон возвращается в атмосферу.


Процесс выделения благородных газов из воздуха описан многократно. Воздух, очищенный предварительно от углекислоты и влаги, сжижают, а затем начинают испарять. Сначала «летят» более легкие газы. После испарения основной массы воздуха рассортировывают оставшиеся тяжелые инертные газы.
Любопытно, что с точки зрения химика

ксенон на самом деле оказался «чужим» среди инертных газов. Он первым вступил в химическую реакцию, первым образовал устойчивое соединение. И потому сделал неуместным сам термин «инертные газы».

Ксенон вступает в реакции


Когда-то сочетание слов «химия ксенона» казалось абсурдным. И все же дерзкая мысль о том, что ксенон может образовывать устойчивые соединения с галогенами, приходила в голову многим ученым. Так, еще в 1924 г. высказывалась идея, что некоторые соединения тяжелых инертных газов (в частности, фториды и хлориды ксенона) термодинамически вполне стабильны и могут существовать при обычных условиях. Через девять лет эту идею поддержали и развили известные теоретики — Полипг и Оддо.
Изучение электронной структуры оболочек криптона и ксенона с позиций квантовой механики привело к заключению, что эти газы в состоянии образовывать устойчивые соединения с фтором. Нашлись и экспериментаторы, решившие проверить гипотезу, но шло время, ставились опыты, а фторид ксенона не получался. В результате почти все работы в этой области были прекращены, и мнение об абсолютной инертности благородных газов утвердилось окончательно.

Однако в 1961 г. Бартлетт, сотрудник одного из университетов Канады, изучая свойства гексафторида платины — соединения более активного, чем сам фтор, установил, что потенциал ионизации у ксенона ниже, чем у кислорода (12,13 и 12,20 эв соответственно). Между тем кислород образовывал с гексафторидом платины соединение состава O2PtF6… Бартлетт ставит опыт и при комнатной температуре из газообразного гексафторида платины и газообразного ксенона получает твердое оранжево-желтое вещество — гексафторплатинат ксенона XePtF6, поведение которого ничем не отличается от поведения обычных химических соединений. При нагревании в вакууме XePtF
6
возгоняется без разложения, в воде гидролизуется, выделяя ксенон:
2XePtFe + 6Н2O → 2Хе + O2 + 2PtO2 + 12HF.
Последующие работы Бартлетта позволили установить, что ксенон в зависимости от условий реакции образует два соединения с гексафторидом платины: XePtF6 и Xe(PtF6)2;. при гидролизе их получаются одни и те же конечные продукты.


Убедившись, что он действительно вступил в реакцию с гексафторидом платины, Бартлетт выступил с докладом и в 1962 г. опубликовал в журнале «Proceedings of the Chemical Society» статью, посвященную сделанному им открытию. Статья вызвала огромный интерес, хотя многие химики отнеслись к ней с нескрываемым недоверием. Но уже через три недели эксперимент Бартлетта повторила группа американских исследователей во главе с Черником в Аргоннской национальной лаборатории. Кроме того, они впервые синтезировали аналогичные соединения ксенона с гексафторидами рутения, родия и плутония. Так были открыты первые пять соединений ксенона: XePtF

6, Xe(PtFe)2, XeRuFe, XeRhF6, XePuFe — миф об абсолютной инертности благородных газов развеян и заложено начало химии Xe.

Фториды ксенона


Настало время проверить правильность гипотезы о возможности прямого взаимодействия ксенона с фтором.
Смесь газов (1 часть ксенона и 5 частей фтора) поместили в никелевый (поскольку никель наиболее устойчив к действию фтора) сосуд и нагрели под сравнительно небольшим давлением. Через час сосуд быстро охладили, а оставшийся в нем газ откачали и проанализировали. Это был фтор. Весь газ прореагировал! Вскрыли сосуд и обнаружили в нем бесцветные кристаллы XeF,.
Тетрафторид Xe оказался вполне устойчивым соединением, молекула его имеет форму квадрата с ионами фтора по углам и ксеноном в центре. Тетрафторид Xe фторирует ртуть:

XeF4 + 2Hg  → Хе + 2HgF2.
Платина тоже фторируется этим веществом, но только растворенным во фтористом водороде.
Интересно в химии ксенона то, что, меняя условия реакции, можно получить не только XeF4, но и другие фториды — XeF2, XeF6.
Советские химики В. М. Хуторецкий и В. А. Шпанский показали, что для синтеза дпфторида ксенона совсем не обязательны жесткие условия. По предложенному ими способу смесь ксенона и фтора (в молекулярном отношении 1:1) подается в сосуд из никеля или нержавеющей стали, и при повышении давления до 35 атм начинается самопроизвольная реакция.
Дифторпд ксенона XeF2 можно получить, не пользуясь элементарным фтором. Он образуется при действии электрического разряда на смесь ксенона и четырехфтористого углерода. Возможен, конечно, и прямой синтез. Очень чистый XeF
2
получается, если смесь ксенона и фтора облучить ультрафиолетом. Растворимость дифторида в воде невелика, однако раствор его — сильнейший окислитель. Постепенно он саморазлагается на ксенон, кислород и фтористый водород; особенно быстро разложение идет в щелочной среде. Дифторид имеет резкий специфический запах.
Большой теоретический интерес представляет метод синтеза дифторида ксенона, основанный на воздействии на смесь газов ультрафиолетового излучения (длина волн порядка 2500—3500 А). Излучение вызывает расщепление, молекул фтора F2 на свободные атомы. В этом и заключается причина образования дифторида: атомарный фтор необычайно активен.


Для получения XeFe требуются более жесткие условия: 700° С и 200 атм. В таких условиях в смеси Xe и фтора (отношение от 1:4 до 1 : 20) практически весь ксенон превращается в XeF

6.
Гексафторид ксенона черезвычайно активен и разлагается со взрывом. Он легко реагирует с фторидами щелочных металлов (кроме LiF): XeF6 + RbF = RbXeF7, но при 50° С эта соль разлагается: 2RbXeF7 = XeF6 + Rb2XeF8.
Сообщения о синтезе высшего фторида XeFs, устойчивого лишь при температуре ниже 77° К, не подтвердились.
Синтез первых соединений Xe поставил перед химиками вопрос о месте инертных газов в периодической системе элементов. Прежде благородные газы были выделены в отдельную нулевую группу, что вполне отвечало представлению об их валентности. Но, когда ксенон вступил в химическую реакцию, когда стали известны его высший оксид ХеO4 и оксифториды, в которых валентность ксенона равна 8 (а это вполне согласуется со строением его электронной оболочки), инертные газы решили перенести в VIII группу. Нулевая группа перестала существовать.
Заставить ксенон вступить в реакцию без участия фтора (или некоторых его соединений) пока не удалось. Все известные ныне соединения ксенона получены из его фторидов. Эти вещества обладают повышенной реакционной способностью. Лучше всего изучено взаимодействие фторидов ксенона с водой.
Гидролиз XeF4 в кислой среде ведет к образованию окиси ксенона ХеO3— бесцветных, расплывающихся на воздухе кристаллов. Молекула ХеO3 имеет структуру приплюснутой треугольной пирамиды с атомом ксенона в вершине. Это соединение крайне неустойчиво; при его разложении мощность взрыва приближается к мощности взрыва тротила. Достаточно нескольких сотен миллиграммов ХеO3, чтобы эксикатор разнесло в куски. Не исключено, что со временем трехокись ксенона будут использовать как взрывчатое вещество дробящего действия. Такая взрывчатка была бы очень удобна, потому что все продукты взрывной реакции — газы.
Пока же использовать для этой цели трехокись ксенона слишком дорого — ведь ксенона в атмосфере меньше, чем золота в морской воде, и процесс его выделения слишком трудоемок. Напомним, что для получения 1 м3 ксенона нужно переработать 11 млн. м3 воздуха.
Соответствующая трехокиси неустойчивая кислота шестивалентного ксенона Н2ХеO4 образуется в результате гидролиза XeF6 при 0°С:
XeF6 + 4Н20 → 6HF + Н2ХеO4.
Если к продуктам этой реакции быстро добавить Ва(ОН)2, выпадает белый аморфный осадок ВаХеO4. При 125° С он разлагается на окись бария, ксенон и кислород. Получены аналогичные соли — ксенонаты аммония, натрия, лития, кальция и калия.


При действии озона на раствор ХеO3 в одномолярном едком натре образуется натриевая соль высшей кислоты ксенона Na

4XeO6. Перксенонат натрия может быть выделен в виде бесцветного кристаллогидрата Na4XeO6 • 6Н2O. К образованию перксенонатов приводит и гидролиз XeF6 в гидроокисях натрия и калия. Если твердую соль Na4XeO6 об-работать раствором нитрата свинца, серебра или уранила UO22+ получаются соответствующие перксенопаты. Перксенонат серебра — черного цвета, свинца и уранила — желтого. Перксенонатанион — самый сильный из ионов окислителей. Чрезвычайно мощный окислитель и перхлорат ксенона Хе(СlO4)г, в котором ксенон играет роль катиона. Из всех окислителей-перхлоратов он самый сильный.
Окисел, соответствующий высшей кислоте ксенона, получают при взаимодействии Na4XeO6 с охлажденной безводной серной кислотой. Получается уже упоминавшаяся четырехокись ксенона ХеO
4
. Ее молекула построена в виде тетраэдра с атомом ксенона в центре. Вещество это нестойко. При температуре выше 0°С оно разлагается на кислород и ксенон. Иногда разложение четырехокиси ксенона (трехокиси — тоже) носит характер взрыва.
И все-таки большинство известных ныне соединений ксенона (а всего их получено примерно полторы сотни) — бескислородные. Преимущественно это двойные соли — продукты взаимодействия фторидов ксенона с фторидами сурьмы, мышьяка, бора, тантала, ниобия, хрома, платиновых металлов.
Сильные окислительные свойства соединений ксенона химики уже используют в своих целях. Так, водные растворы дифторида ксенона позволили впервые в мировой практике получить перброматы — соединения семивалентного брома, состав которых МВгO4, где М — одновалентный металл.

№54 Ксенон

Таблица
  ^   =>>
v

Уильям Рамзай (1852-1916) — английский химик, лауреат Нобелевской премии по химии 1904 года.

калькулятор величин углов
Поделиться в

Ксеноновая электродуговая лампа, 15 кВт, электроды охлаждаются жидкостью: (источник: Википедия)

История открытия:

После того как были открыты гелий, неон, аргон и криптон, завершающие четыре первых периода таблицы Менделеева, уже не вызывало сомнений, что пятый и шестой периоды тоже должны оканчиваться инертным газом. Но найти их удалось не сразу. Это и не удивительно: в 1 м3 воздуха всего лишь 0,08 мл ксенона. Рамзай совместно с Траверсом переработали около 100 т жидкого воздуха и получили 0,2 мл газа, который голубовато светился в электрическом разряде и давал своеобразный спектр с характерные спектральными линиями от оранжевой до фиолетовой области. Так был открыт новый инертный газ. Его назвали, ксеноном, что в переводе с греческого значит «чужой».

Получение:

Получают ректификацией жидкого воздуха. Хотя содержание ксенона в атмосфере крайне мало, именно воздух — практически единственный и неисчерпаемый источник ксенона. Неисчерпаемый — потому, что почти весь ксенон возвращается в атмосферу.

Физические свойства:

Ксенон представляет собой тяжелый, редкий и пассивный газ, который при значительном охлаждении может быть переведен в жидкое и твердое состояние. Как и все инертные газы он не имеет цвета и запаха. При высоком давлении способен образовывать кристаллические гидраты. Растворяется в воде и органических растворителях. Ксенон обладает сравнительно хорошей электропроводностью.

Химические свойства:

С точки зрения химика ксенон на самом деле оказался «чужим» среди инертных газов. Он первым вступил в химическую реакцию, первым образовал устойчивое соединение. И потому сделал неуместным сам термин «инертные газы».
Мысль о том, что ксенон может образовывать устойчивые соединения с галогенами, приходила в голову многим ученым. Так, еще в 1924 г. высказывалась идея, что фториды и хлориды ксенона термодинамически вполне стабильны и могут существовать при обычных условиях. Через девять лет эту идею поддержали и развили известные теоретики — Полинг и Оддо. Изучение электронной структуры ксенона с позиций квантовой механики привело к заключению что он должен образовывать устойчивые соединения с фтором.
Однако лишь в 1961 г. Бартлетт из газообразного гексафторида платины и газообразного ксенона получает первое химическое соединение ксенона — гексафторплатинат ксенона XePtF6.
Заставить ксенон вступить в реакцию без участия фтора (или некоторых его соединений) пока не удалось. Все известные ныне соединения ксенона получены из его фторидов.
Советские химики внесли большой вклад в синтез и изучение соединений ксенона (В. А. Легасов). В соединениях проявляет степени окисления +2, +4, +6, +7.

Важнейшие соединения:

Дифторид ксенона XeF2, летучие кристаллы, имеет резкий специфический запах. Он образуется при действии электрического разряда на смесь ксенона и четырехфтористого углерода. Очень чистый XeF2 получается, если смесь ксенона и фтора облучить ультрафиолетом. Растворимость дифторида в воде невелика, однако раствор его — сильнейший окислитель. Постепенно окисляет воду, образуя ксенон, кислород и фтористый водород; особенно быстро реакция идет в щелочной среде. Тетрафторид ксенона XeF4, вполне устойчивое соединение, молекула его имеет форму квадрата с ионами фтора по углам и ксеноном в центре. Кристаллическое вещество, во влажном воздухе взрывоопасен. Гидролизуется в воде с образованием оксида ксенона ХеО3. Тетрафторид ксенона фторирует ртуть:
XeF4 + 2Hg = Хе + 2HgF2.
Платина тоже фторируется этим веществом, но только растворенным во фтористом водороде.
Гексафторид ксенона XeF6, крист. вещество, чрезвычайно активен и разлагается со взрывом. Гидролизуется с образованием оксофторидов и оксида ксенона(VI), с растворами щелочей диспропорционирует, образуя перксенаты. Он легко реагирует с фторидами щелочных металлов (кроме LiF), образуя соединения типа CsF*XeF6
Гексафторплатинат ксенона XePtF6 твердое оранжево-желтое вещество. При нагревании в вакууме XePtF6 возгоняется без разложения, в воде гидролизуется, выделяя ксенон:
2XеPtF6+6H2O = 2Xe+РtO3 + 12HF
Существует также соединение Xе[PtF6]2. Аналогичные соединения ксенон образует с гексафторидами рутения, родия и плутония.
Оксид ксенона(VI), бесцветные, расплывающиеся на воздухе кристаллы. Молекула ХеО3 имеет структуру приплюснутой треугольной пирамиды с атомом ксенона в вершине. Это соединение крайне неустойчиво; при его разложении мощность взрыва приближается к мощности взрыва тротила. Растворим, сильный окислитель.
Ксенаты соли ксеноновой кислоты — H2ХеO4, растворимы, в щелочной среде разлагаются на ксенон и перксенаты. Окислители, взрывоопасны.
Оксид ксенона(VIII) Молекула ХеО4 построена в виде тетраэдра с атомом ксенона в центре. Вещество это нестойко, при температуре выше 0°С разлагается на кислород и ксенон. Иногда разложение носит характер взрыва.
Перксенаты соли перксеноновой кислоты — H4ХеO6, кристаллич., устойчивы до 300°С, нерастворимы. Самые сильные из известных окислителей.

Применение:

В светотехнике признание получили ксеноновые лампы высокого давления. В таких лампах светит дуговой разряд в ксеноне, находящемся под давлением в несколько десятков атмосфер. Свет в ксеноновых лампах появляется сразу после включения, он ярок и имеет непрерывный спектр — от ультрафиолетового до ближней области инфракрасного. Ксеноновые лампы применяются во всех случаях, когда правильная цветопередача имеет решающее значение: при киносъемках и кинопроекции, при освещении сцены и телевизионных студий, в текстильной и лакокрасочной промышленности.
Ксеноном пользуются и медики — при рентгеноскопических обследованиях головного мозга. Как и баритовая каша, применяющаяся при просвечивании кишечника, ксенон сильно поглощает рентгеновское излучение и помогает найти места поражения. При этом он совершенно безвреден.
Радиоактивный изотоп элемента № 54, ксенон-133, используют при исследовании функциональной деятельности легких и сердца.
В виде фторидов ксенона удобно хранить и транспортировать и дефицитный ксенон, и всеразрушающий фтор. Соединения ксенона используются также как сильные окислители и фторирующие агенты.

Самоволова О.


См. также:
Белов Д.В. Неинертный благородный ксенон. Химия в школе, 2008, №6, стр.10
Трифонов Д.Н., Столетие нулевой группы. Химия (прил. к газ. «1-е Сентября»), №5, 2000 г.

Ксенон — Госстандарт

Ксенон (лат. Xenonum), Xe, химический элемент VIII группы периодической системы Д. И. Менделеева, относится к инертным газам; атомный номер 54, атомная масса 131,30. На Земле Ксенон присутствует главным образом в атмосфере. Атмосферный Ксенон состоит из 9 стабильных изотопов, среди которых преобладают 129Хе, 131Хе и 132Хе. 

Получение:

Получают ректификацией жидкого воздуха. Хотя содержание ксенона в атмосфере крайне мало, именно воздух — практически единственный и неисчерпаемый источник ксенона. Неисчерпаемый — потому, что почти весь ксенон возвращается в атмосферу. 

Физические свойства:

Ксенон представляет собой тяжелый, редкий и пассивный газ, который при значительном охлаждении может быть переведен в жидкое и твердое состояние. Как и все инертные газы он не имеет цвета и запаха. При высоком давлении способен образовывать кристаллические гидраты. Растворяется в воде и органических растворителях. Ксенон обладает сравнительно хорошей электропроводностью.

Химические свойства:

С точки зрения химика ксенон на самом деле оказался «чужим» среди инертных газов. Он первым вступил в химическую реакцию, первым образовал устойчивое соединение. И потому сделал неуместным сам термин «инертные газы».
Мысль о том, что ксенон может образовывать устойчивые соединения с галогенами, приходила в голову многим ученым. Так, еще в 1924 г. высказывалась идея, что фториды и хлориды ксенона термодинамически вполне стабильны и могут существовать при обычных условиях. Через девять лет эту идею поддержали и развили известные теоретики — Полинг и Оддо. Изучение электронной структуры ксенона с позиций квантовой механики привело к заключению что он должен образовывать устойчивые соединения с фтором.
Однако лишь в 1961 г. Бартлетт из газообразного гексафторида платины и газообразного ксенона получает первое химическое соединение ксенона — гексафторплатинат ксенона XePtF6
Заставить ксенон вступить в реакцию без участия фтора (или некоторых его соединений) пока не удалось. Все известные ныне соединения ксенона получены из его фторидов. 
Советские химики внесли большой вклад в синтез и изучение соединений ксенона (В. А. Легасов). В соединениях проявляет степени окисления +2, +4, +6, +7.

Важнейшие соединения:

Дифторид ксенона XeF2, летучие кристаллы, имеет резкий специфический запах. Он образуется при действии электрического разряда на смесь ксенона и четырехфтористого углерода. Очень чистый XeF2 получается, если смесь ксенона и фтора облучить ультрафиолетом. Растворимость дифторида в воде невелика, однако раствор его — сильнейший окислитель. Постепенно окисляет воду, образуя ксенон, кислород и фтористый водород; особенно быстро реакция идет в щелочной среде.

Тетрафторид ксенона XeF4, вполне устойчивое соединение, молекула его имеет форму квадрата с ионами фтора по углам и ксеноном в центре. Кристаллическое вещество, во влажном воздухе взрывоопасен. Гидролизуется в воде с образованием оксида ксенона ХеО3. Тетрафторид ксенона фторирует ртуть:
XeF4 + 2Hg = Хе + 2HgF2.
Платина тоже фторируется этим веществом, но только растворенным во фтористом водороде.

Гексафторид ксенона XeF6, крист. вещество, чрезвычайно активен и разлагается со взрывом. Гидролизуется с образованием оксофторидов и оксида ксенона(VI), с растворами щелочей диспропорционирует, образуя перксенаты. Он легко реагирует с фторидами щелочных металлов (кроме LiF), образуя соединения типа CsF*XeF6

Гексафторплатинат ксенона XePtF6 твердое оранжево-желтое вещество. При нагревании в вакууме XePtF6возгоняется без разложения, в воде гидролизуется, выделяя ксенон:
2XеPtF6+6h3O = 2Xe+РtO3 + 12HF
Существует также соединение Xе[PtF6]2. Аналогичные соединения ксенон образует с гексафторидами рутения, родия и плутония.
Оксид ксенона(VI), бесцветные, расплывающиеся на воздухе кристаллы. Молекула ХеО3 имеет структуру приплюснутой треугольной пирамиды с атомом ксенона в вершине. Это соединение крайне неустойчиво; при его разложении мощность взрыва приближается к мощности взрыва тротила. Растворим, сильный окислитель.
Ксенаты соли ксеноновой кислоты — h3ХеO4, растворимы, в щелочной среде разлагаются на ксенон и перксенаты. Окислители, взрывоопасны.

Оксид ксенона(VIII) Молекула ХеО4 построена в виде тетраэдра с атомом ксенона в центре. Вещество это нестойко, при температуре выше 0°С разлагается на кислород и ксенон. Иногда разложение носит характер взрыва.

Перксенаты соли перксеноновой кислоты — h5ХеO6, кристаллич., устойчивы до 300°С, нерастворимы. Самые сильные из известных окислителей.

Применение:

В светотехнике признание получили ксеноновые лампы высокого давления. В таких лампах светит дуговой разряд в ксеноне, находящемся под давлением в несколько десятков атмосфер. Свет в ксеноновых лампах появляется сразу после включения, он ярок и имеет непрерывный спектр — от ультрафиолетового до ближней области инфракрасного. Ксеноновые лампы применяются во всех случаях, когда правильная цветопередача имеет решающее значение: при киносъемках и кинопроекции, при освещении сцены и телевизионных студий, в текстильной и лакокрасочной промышленности.
Ксеноном пользуются и медики — при рентгеноскопических обследованиях головного мозга. Как и баритовая каша, применяющаяся при просвечивании кишечника, ксенон сильно поглощает рентгеновское излучение и помогает найти места поражения. При этом он совершенно безвреден.
Радиоактивный изотоп элемента № 54, ксенон-133, используют при исследовании функциональной деятельности легких и сердца.
В виде фторидов ксенона удобно хранить и транспортировать и дефицитный ксенон, и всеразрушающий фтор. Соединения ксенона используются также как сильные окислители и фторирующие агенты.

 

Ксенон история открытия — Знаешь как

Инертные газы обнаружены в атмосфере в 1894 г. После того как были открыты гелий, неон, аргон и криптон, завершающие четыре первых периода таблицы Менделеева, уже не вызывало сомнений, что пятый и шестой периоды тоже должны оканчиваться инертным газом.Но найти их удалось не сразу. Это и не удивительно: в 1 м3 воздуха 9,3 л аргона и всего лишь 0,08 мл ксенона. Но к тому времени стараниями ученых, прежде всего англичанина Траверса, появилась возможность получать значительные количества жидкого воздуха. Стал доступен даже жидкий водород. Благодаря этому Рамзай совместно с Траверсом смог заняться исследованием наиболее труднолетучей фракции воздуха, получающейся после отгонки гелия, водорода, неона, кислорода, азота и аргона.

Остаток содержал сырой (то есть неочищенный) криптон. Однако после откачки его в сосуде неизменно оставался пузырек газа. Этот газ голубовато светился в электрическом разряде и давал своеобразный спектр с линиями в областях от оранжевой до фиолетовой.Характерные спектральные линии — визитная карточка элемента. У Рамзая и Траверса были все основания считать, что открыт новый инертный газ. Его назвали ксеноном, что в переводе с греческого значит «чужой»: в криптоновой фракции воздуха он действительно выглядел чужаком.

В поисках нового элемента и для изучения его свойств Рамзай и Траверс переработали около 100 т жидкого воздуха; индивидуальность ксенона как нового химического элемента они установили, оперируя всего 0,2 см3 этого газа. Необычайная для того времени тонкость эксперимента!Хотя содержание ксенона в атмосфере крайне мало, именно воздух — практически единственный и неисчерпаемый источник ксенона. Неисчерпаемый — потому, что почти весь ксенон возвращается в атмосферу. Процесс выделения благородных газов из воздуха описан многократно. Воздух, очищенный предварительно от углекислоты и влаги , сжижают , а затем начинают испарять. Сначала «летят» более легкие газы.

После испарения основной массы воздуха рассортировывают оставшиеся тяжелые инертные газы.Любопытно, что с точки зрения химика ксенон на самом деле оказался «чужим» среди инертных газов. Он первым вступил в химическую реакцию, первым образовал устойчивое соединение. И потому сделал неуместным сам термин «инертные газы».

Ксенон вступает в реакции

Когда-то сочетание слов «химия ксенона» казалось абсурдным. И все же дерзкая мысль о том, что ксенон может образовывать устойчивые соединения с галогенами, приходила в голову многим ученым. Так, еще в 1924 г. высказывалась идея, что некоторые соединения тяжелых инертных газов (в частности, фториды и хлориды ксенона) термодинамически вполне стабильны и могут существовать при обычных условиях. Через девять лет эту идею поддержали и развили известные теоретики — Полинг и Оддо.Изучение электронной структуры оболочек криптона и ксенона с позиций квантовой механики привело к заключению, что эти газы всостоянии образовывать устойчивые соединения с фтором.

Нашлись и экспериментаторы, решившие проверить гипотезу, но шло время, ставились опы-ты , а фторид ксенона не получался. В результате почти все работы в этой области были прекращены, и мнение об абсолютной инертности благородных газов утвердилось окончательно.Однако в 1961 г. Бартлетт, сотрудник одного из университетов Канады, изучая свойства гексафторида платины — соединения более активного, чем сам фтор, установил, что потенциал ионизации у ксенона ниже, чем у кислорода(12,13 и 12,20 эв соответственно). Между тем кислород образовывал с гексафторидом платины соединение состава О2PtF6… Бартлетт ставит опыт и при комнатной температуре из газообразного гексафторида платины и газообразного ксенона получает твердое оранжево-желтое вещество — гексафторплатинат ксенона XePtF6, поведение которого ничем не отличается от поведения обычных химических соединений.

При нагревании в вакууме XePtF6 возгоняется без разложения, в воде гидролизуется, выделяя ксенон:2XePtF6+ 6Н2О → 2Хе + О2+ 2PtO2 + 12HF.Последующие работы Бартлетта позволили установить, что ксенон в зависимости от условий реакции образует два соединения с гексафторидом платины: XePtF6и Xe(PtF6)2; при гидролизе их получаются одни и те же конечные продукты.Убедившись, что ксенон действительно вступил в реакцию с гексафторидом платины, Бартлетт выступил с докладом и в 1962 г. опубликовал в журнале «Proceedings of the Chemical Society» статью, посвященную сделанному им открытию.

Статья вызвала огромный интерес, хотя многие химики отнеслись к ней с нескрываемым недоверием. Но уже через три недели эксперимент Бартлетта повторила группа американских исследователей во главе с Черняком в Аргоннской национальной лаборатории. Кроме того, они впервые синтезировали аналогичные соединения ксенона с гексафторидами рутения, родия и плутония. Так были открыты первые пять соединений ксенона: XePtF6, Xe(PtF6)2, XeRuF6, XeRhF6, XePuF6 — миф об абсолютной инертности благородных газов развеян и заложено начало химии ксенона.

Вы читаете, статья ксенон история

Ксенон, свойства атома, химические и физические свойства

Ксенон, свойства атома, химические и физические свойства.

 

 

 

Xe 54  Ксенон

131,293(6)      1s2s2p3s3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6

 

Ксенон — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 54. Расположен в 18-й группе (по старой классификации — главной подгруппе восьмой группы), пятом периоде периодической системы.

 

Общие сведения

Свойства атома

Химические свойства

Физические свойства

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

 

 

Общие сведения

 
Название Ксенон/ Xenon
Символ Xe
Номер в таблице 54
Тип Неметалл
Открыт Бернар Куртуа, Франция, 1811 г.
Внешний вид и пр. Инертный газ без цвета, вкуса и запаха
Содержание в земной коре 2,0×10-9 %
Содержание в океане 5,0×10-10 %

Свойства атома

 
Атомная масса (молярная масса) 131,293(6) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация 1s2s2p3s3p6 3d10 4s4p6 4d10 5s2 5p6
Радиус атома 108 пм

Химические свойства

 
Степени окисления 0, +1, +2, +4, +6, +8
Валентность 0
Ковалентный радиус 140 пм
Радиус иона 190 пм
Электроотрицательность 2,6 (шкала Полинга)
Энергия ионизации (первый электрон) 1170,0 кДж/моль (12,13 эВ)
Электродный потенциал 0

Физические свойства

Плотность (при  нормальных условиях) 0,005894 г/см3
Температура плавления -111,85 °C (161,3 K)
Температура кипения -107,05 °C (166,1 K)
Уд. теплота плавления 2,27 кДж/моль
Уд. теплота испарения 12,65 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 20,79 Дж/(K·моль)
Молярный объём 42,9 см³/моль
Теплопроводность (при 300 K) 0,0057 Вт/(м·К)
Электропроводность в твердой фазе
Сверхпроводимость при температуре
Твёрдость
Структура решётки кубическая гранецентрированная
Параметры решётки 6,200 Å
Температура Дебая

 

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

 

  1. 1. Водород
  2. 2. Гелий
  3. 3. Литий
  4. 4. Бериллий
  5. 5. Бор
  6. 6. Углерод
  7. 7. Азот
  8. 8. Кислород
  9. 9. Фтор
  10. 10. Неон
  11. 11. Натрий
  12. 12. Магний
  13. 13. Алюминий
  14. 14. Кремний
  15. 15. Фосфор
  16. 16. Сера
  17. 17. Хлор
  18. 18. Аргон
  19. 19. Калий
  20. 20. Кальций
  21. 21. Скандий
  22. 22. Титан
  23. 23. Ванадий
  24. 24. Хром
  25. 25. Марганец
  26. 26. Железо
  27. 27. Кобальт
  28. 28. Никель
  29. 29. Медь
  30. 30. Цинк
  31. 31. Галлий
  32. 32. Германий
  33. 33. Мышьяк
  34. 34. Селен
  35. 35. Бром
  36. 36. Криптон
  37. 37. Рубидий
  38. 38. Стронций
  39. 39. Иттрий
  40. 40. Цирконий
  41. 41. Ниобий
  42. 42. Молибден
  43. 43. Технеций
  44. 44. Рутений
  45. 45. Родий
  46. 46. Палладий
  47. 47. Серебро
  48. 48. Кадмий
  49. 49. Индий
  50. 50. Олово
  51. 51. Сурьма
  52. 52. Теллур
  53. 53. Йод
  54. 54. Ксенон
  55. 55. Цезий
  56. 56. Барий
  57. 57. Лантан
  58. 58. Церий
  59. 59. Празеодим
  60. 60. Неодим
  61. 61. Прометий
  62. 62. Самарий
  63. 63. Европий
  64. 64. Гадолиний
  65. 65. Тербий
  66. 66. Диспрозий
  67. 67. Гольмий
  68. 68. Эрбий
  69. 69. Тулий
  70. 70. Иттербий
  71. 71. Лютеций
  72. 72. Гафний
  73. 73. Тантал
  74. 74. Вольфрам
  75. 75. Рений
  76. 76. Осмий
  77. 77. Иридий
  78. 78. Платина
  79. 79. Золото
  80. 80. Ртуть
  81. 81. Таллий
  82. 82. Свинец
  83. 83. Висмут
  84. 84. Полоний
  85. 85. Астат
  86. 86. Радон
  87. 87. Франций
  88. 88. Радий
  89. 89. Актиний
  90. 90. Торий
  91. 91. Протактиний
  92. 92. Уран
  93. 93. Нептуний
  94. 94. Плутоний
  95. 95. Америций
  96. 96. Кюрий
  97. 97. Берклий
  98. 98. Калифорний
  99. 99. Эйнштейний
  100. 100. Фермий
  101. 101. Менделеевий
  102. 102. Нобелий
  103. 103. Лоуренсий
  104. 104. Резерфордий
  105. 105. Дубний
  106. 106. Сиборгий
  107. 107. Борий
  108. 108. Хассий
  109. 109. Мейтнерий
  110. 110. Дармштадтий
  111. 111. Рентгений
  112. 112. Коперниций
  113. 113. Нихоний
  114. 114. Флеровий
  115. 115. Московий
  116. 116. Ливерморий
  117. 117. Теннессин
  118. 118. Оганесон

 

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

 

карта сайта

ксенон атомная масса степень окисления валентность плотность температура кипения плавления физические химические свойства структура теплопроводность электропроводность кристаллическая решетка
атом нарисовать строение число протонов в ядре строение электронных оболочек электронная формула конфигурация схема строения электронной оболочки заряд ядра состав масса орбита уровни модель радиус энергия электрона переход скорость спектр длина волны молекулярная масса объем атома
электронные формулы сколько атомов в молекуле ксенона ксенон
сколько электронов в атоме свойства металлические неметаллические термодинамические 

 

Коэффициент востребованности 273

Ксенон и кислород: сложные отношения

Андрей Вакулка,
доктор химии,
Институт Йожефа Штефана (Любляна, Словения)
«Наука и жизнь» №5, 2018

Инертные, или, как их называют, благородные, газы весьма неохотно вступают в химические реакции с другими элементами. А например, аргон, гелий и неон вообще не образуют устойчивые химические соединения. По крайней мере пока их соединения не найдены и не получены. «На то они и инертные», — скажет любой из нас. Однако возможность существования соединений благородных газов предсказал ещё в 1933 году американский химик, будущий Нобелевский лауреат Лайнус Полинг. Ксенон первый среди благородных газов привлёк внимание исследователей как претендент на химическое взаимодействие. В 1960-х годах было получено его соединение с фтором и платиной Xe+[PtF6], о чём в 1962 году сообщил английский химик Нил Бартлетт, работавший в это время в Университете Британской Колумбии (Канада). Атом ксенона оказался достаточно «сговорчивым» и смог окислиться в присутствии фторида платины PtF6. Ни Бартлетту, ни кому другому так и не удалось установить, как именно устроено это соединение (см. «Науку и жизнь» № 8, 2016 г., статья «Неприступные элементы»). Химия ксенона и позднее криптона «вращалась» в основном вокруг фтора и его соединений. Тем не менее сегодня уже достоверно установлено существование веществ, в которых ксенон связан с атомами кислорода, азота, углерода, бора, водорода и даже золота. Есть вещество со связью между самими атомами ксенона с ужасающей формулой Хе2+Sb4F21. Наконец, ксенон, как и некоторые другие благородные газы, способен образовывать так называемые соединения включения, или клатраты, в которых атомы ксенона как бы пойманы в пустотах кристаллов других веществ, например воды — Xe·5,75H2O.

Заметим также, что и советские химики внесли значительный вклад в изучение химии ксенона. В 1967 году будущий академик Валерий Алексеевич Легасов защитил диссертацию, в которой описал получение соединений благородных газов.

Взять всё да и сжать…

А что насчёт соединений ксенона с кислородом? Если смешать газообразный кислород и газообразный ксенон, то ничего не произойдёт. Не поможет ни нагрев, ни ультрафиолет. Однако 30 мая 2016 года в журнале Nature Chemistry появилось сообщение об эксперименте со смесью ксенона и кислорода. Химикам удалось получить два кислородных соединения ксенона: Xe2O5 и Xe3O2, доказав, что и кислород может соединяться с ксеноном непосредственно, правда, при огромном давлении в 100 ГПа (почти в миллион раз больше нормального атмосферного).

Но как создать такое огромное давление? И как можно получить какие-либо данные о веществе, синтезированном подобным образом, притом что его невозможно извлечь из реакционного сосуда? Такое давление достигается сжатием и нагреванием смеси кислорода и ксенона с помощью лазера. Его создают в ячейке, изготовленной из алмаза — её называют «ячейкой с алмазными наковальнями». Это часто используемый приём для исследований в области химии высоких давлений. Реагирующие вещества помещаются между двумя алмазами конической формы, обращёнными друг к другу заострёнными концами. Таким образом, усилие передаётся на крошечные поверхности диаметром менее одного миллиметра. Для сдавливания газов и жидкостей используют специальную конструкцию под названием «гаскет» (от англ. gasket — прокладка, набивка, сальник). Преимущество алмаза как материала для такой ячейки состоит в его способности выдерживать большие нагрузки. Но как узнать, реагируют ли вещества и, если реагируют, что именно образуется? Решение заложено в самом материале наковален. Алмаз прозрачен для различных типов излучения, и это позволяет изучать полученные под давлением вещества, не вскрывая ячейку.

Алмазная наковальня («Наука и жизнь» №5, 2018)

Менее чем через полгода после выхода статьи в Nature Chemistry, 17 октября 2016 года, в журнале Nature появилось сообщение ещё об одном эксперименте с ксеноном. Всё в той же алмазной ячейке удалось получить соединения этого благородного газа с азотом прямым взаимодействием простых веществ.

Что ещё может покорить ксенон? Оказалось, что под давлением в 50 ГПа лёд (вода не может существовать в жидком виде при таком давлении) начинает реагировать с ксеноном, и получается вещество с очередной поражающей воображение формулой Xe4H12O12. Это уже не просто ксенон, запрессованный в пустоты льда, а настоящее соединение. Получить его удалось Кристель Санлу с коллегами из Эдинбургского университета. Кроме необычайного соединения ксенона, то есть его необычайной химии, в этой работе примечательно то, что нехватка ксенона в атмосфере таких планет, как Уран и Нептун, может быть объяснена именно образованием его соединений с водой, которой там вполне достаточно. Фантазия учёных заходит ещё дальше: они предположили, что и на Земле вполне возможен такой механизм связывания ксенона. Ведь в земной мантии есть места, где и давление подходящее, и температура 1000–1500°С, и вода имеется.

Посредничество фтора

Отвлечёмся от современных исследований ксенона и посмотрим на химию его кислородных соединений, бурно развивавшуюся в ХХ веке. Как их получали, не используя при этом умопомрачительные давления? Конечно, приходилось искать другие подходы. Один из них — реакция фторидов ксенона с водой. Известно, что многие фториды (соединения какого-либо элемента с фтором) не терпят присутствия влаги, или, другими словами, кислород из воды заменяет собой фтор из фторида. Впервые таким образом был получен оксид ксенона, содержащий три атома кислорода на один атом ксенона, или XeO3. В 1963 году Д. Х. Темплтон с коллегами (Университет Чикаго, США) растворяли фторид ксенона XeF4 в воде, и при этом образовались прозрачные кристаллы триоксида ксенона. Соответствующее сообщение было опубликовано 2 февраля 1963 года в Journal of American Chemical Society. Полученный оксид оказался на редкость сильным окислителем, а что ещё интереснее — взрывоопасным. О взрывном разложении этого оксида в том же году в журнале Science сообщил Нил Бартлетт. По утверждению экспериментатора, оксид взрывается при нагревании до 30–40°С в вакууме. Но, несмотря на его окислительные и взрывные способности, какого-либо широкого практического или даже лабораторного применения оксид не получил.

Вторым по хронологии получили оксид ксенона, в котором на четыре атома кислорода приходится один атом ксенона, или XeO4. 13 марта 1964 года Дж. Л. Хастон с коллегами (Аргоннская национальная лаборатория, Иллинойс, США) опубликовали сообщение в журнале Science, где описали получение этого оксида через взаимодействие перксената натрия с раствором серной кислоты. Тетрооксид ксенона — неустойчивое вещество, при температуре выше 0°С он разлагается со взрывом. При этом образуются газообразные кислород и ксенон.

Наконец, последний из ряда наиболее простых оксидов ксенона был получен уже практически в наше время. 22 февраля 2011 года в Университете МакМастер (Канада) Д. С. Брок и Г. Дж. Шробильген смогли получить диоксид ксенона XeO2. Занятно, что они использовали достаточно простую реакцию фторида ксенона XeF4 с водой и водным раствором серной кислоты.

Всего на сегодняшний день известно уже более 100 соединений ксенона.

Откуда на Земле ксенон и куда он делся?

Ксенон интересен не только как участник необычных химических взаимодействий. Он используется как фундаментальный маркер при изучении эволюции солнечной системы и атмосферы Земли. Содержание ксенона в земной коре, мантии, атмосфере, метеоритном и кометном веществе, солнечном ветре и на других планетах — важнейший предмет исследований. История земного ксенона, возможно, начинается с зарождения солнечной системы, когда его «родители» — йод-129, плутоний-244 и уран-238 — распространились по всей периферии вокруг зарождающегося Солнца и, распадаясь, производили первые атомы ксенона в постепенно сгущающемся диске вещества, из которого сформировались планеты, метеориты и кометы. Из названных изотопов до наших дней в ощутимых количествах смог дожить лишь уран-238. Йод-129 и плутоний-244 относятся к «вымершим» изотопам, поскольку во временных масштабах солнечной системы они не смогли выжить (полураспад йода-129 происходит приблизительно через 16 миллионов лет, а плутония-244 — приблизительно через 80 миллионов лет) и распались раньше, чем сформировалась солнечная система и, собственно, Земля в современном её виде. Но именно йод-129 подарил нам один из изотопов ксенона — ксенон-129. Этот изотоп мы можем обнаружить в составе земной атмосферы. Причём на Земле его даже больше, чем в метеоритном веществе хондритов (каменных метеоритов, сходных по составу с солнечным веществом). В свою очередь, тяжёлые изотопы ксенона возникли при распаде плутония-244. Причём при его распаде образуется целый ряд изотопов ксенона: ксенон-131, ксенон-132, ксенон-134 и ксенон-136. Такой же ряд ксенонов получается из урана-238, который и сегодня никуда не исчез по причине очень длительного периода полураспада (~4,5 миллиарда лет).

Что же нам может рассказать об истории нашей планеты ксенон? Представьте себе, что зарождающаяся Земля была сильно разогретым куском магматического вещества. А теперь попробуйте ответить на простой вопрос: что будет с газами, окружающими такую разогретую массу, и с газами, растворёнными в ней? Конечно, они в значительной мере улетучатся в космическое пространство. Частично удержать их от этого может лишь земное тяготение. А значит, состав земной атмосферы обогатится тяжёлыми атомами, в то время как лёгкие атомы покинут её. Так что газообразный ксенон должен был в значительной мере исчезнуть в период зарождения Земли. Но наша планета начала остывать и по мере этого снова обогащаться газами и формировать атмосферу. При всех подобных метаморфозах йод-129, плутоний-244 и тем более уран-238 никуда из земного вещества не исчезли, а, значит, продолжили после остывания планеты пополнять атмосферу и мантию атомами ксенона. Если бы Земля остывала очень медленно, то до того, как она остыла, практически весь йод бы распался и образовавшийся ксенон улетучился бы из-за высокой температуры. Если же Земля остыла за время, соизмеримое с периодом полураспада йода-129, то значительная часть йода должна была сохраниться и продолжить продуцировать ксенон-129. При этом на остывшей Земле ксенон должен был сохраниться, что и наблюдается. Значит, наша планета остывала не более нескольких полупериодов распада йода-129.

Другой занимательный факт состоит в том, что концентрация ксенона в атмосфере Земли и некоторых других планет солнечной системы всё же значительно ниже, чем содержание остальных благородных газов (см. таблицу). При этом самый распространённый благородный газ в нашей атмосфере — аргон. Такая же картина наблюдается и на Марсе, где концентрация ксенона в атмосфере практически идентична земной. Аргон в атмосфере мог образоваться в результате радиоактивного распада калия-40, которого в природе несравненно больше, чем, например, урана-238. Поэтому аргона так много. С другой стороны, недостаток ксенона объяснить труднее. Подробно этот вопрос рассмотрен в работах профессора Ганса Кепплера из Байройтского университета (Германия) с соавторами. Профессор Кепплер и его коллега Святослав Щека изучали растворимость ксенона и других благородных газов в минерале магниевый перовскит, или MgSiO3, который в большом количестве содержится в веществе нижней мантии Земли. При этом выяснилось, что лучше всего в минерале растворяется аргон и достаточно неплохо криптон, а ксенон растворяется хуже всех. Естественно, в экспериментах «растворение» проводилось при гигантском давлении 25 ГПа и температуре 1600–1800°С. Так что в период, когда Земля была ещё сильно разогрета, благородные газы «прятались» в её горячей толще, и только ксенону не повезло, так как он в этой массе растворяется хуже остальных. Так Земля могла потерять значительную часть своего ксенона (он попросту улетучился в космическое пространство под действием высокой температуры) и сохранить большие количества других благородных газов, прежде всего аргона.

Таблица. Сравнительное содержание некоторых благородных газов в атмосферах Земли и Марса

Атмосфера Благородные газы (ppmv — объемные части на миллион)
Неон Аргон Криптон Ксенон
Земли 18,18 9340 1,14 0,087
Марса 2,5 16 000 0,3 0,08

В земной толще давление нарастает с глубиной и достигает 1,3 МПа на глубине 50 км. Однако это как минимум в 1000 раз меньше, чем давление в описанных выше экспериментах. На границе земного ядра, которая располагается на глубине 2900 км, давление достигает 142 ГПа, что уже ближе к условиям экспериментов Кепплера. Возможно также, что часть ксенона не улетучилась в ранний период жизни Земли, а «прячется» на большой глубине в виде какого-нибудь соединения с кислородом, и именно поэтому ксенона в атмосфере не хватает?! Но как он мог оказаться на такой глубине? Вероятно, в то время, когда Земля была раскалена и огромные массы земного вещества перемешивались, ксенон распределился по всему объёму планеты, включая глубинные слои. Причём речь может идти не просто о банальном растворении, а об образовании соединений ксенона с веществом мантии.

Вообще гипотез по поводу заниженного содержания ксенона в атмосфере было выдвинуто немало. До исследования Кепплера предполагали, что ксенон может прятаться в поверхностных слоях Земли — в силикатах и ледниках. Но такие накопления ксенона так и не были обнаружены. Предполагалось также растворение ксенона в железе. Эта гипотеза тоже не подтвердилась. Но почему запасы ксенона, не «пережившего» экстремальные условия раннего периода жизни Земли, не были восполнены распадом ещё присутствовавших в ней йода-129, плутония-244 и не пропавшего до сегодняшних дней урана-238?

Есть ещё несколько гипотез появления ксенона на Земле. Одна из них — кометная. Кометы несут с собой законсервированную информацию о прошлом солнечной системы, так как крутятся вокруг Солнца с самых времён её зарождения. К сожалению, пока изучено очень мало этих небесных тел. Одна из последних миссий по их исследованию проводилась в начале 2000-х годов. Европейский аппарат «Розетта» направили к комете 67Р/Чурюмова — Герасименко в 2004 году. Одной из целей этого полёта было исследование химического состава ядра и газовой оболочки кометы (так называемой комы). На основе результатов, полученных в ходе длительных измерений, в 2017 году был сделан вывод о том, что 22±5% земного ксенона имеет кометное происхождение — вдобавок к ксенону, полученному Землёй от Солнца (солнечного ветра). Да, именно так: основную часть ксенона Земля могла получить от Солнца! Солнечный ветер разносит по солнечной системе в основном протоны, электроны и ядра гелия, а всё остальное в нём содержится в очень малых количествах. С другой стороны, хондриты, составляющие более 90% всех падающих на Землю метеоритов, приносили с собой ксенон и, возможно, в раннюю эпоху развития Земли йод-129, плутоний-244 и новые порции урана-238.

Комета 67Р/Чурюмова — Герасименко. Фото: Wikimedia Commons / ESA / Rosetta / NAVCAM / CC BY-SA 3.0-igo («Наука и жизнь» №5, 2018)

Всё это, однако, можно считать правдоподобным только в случае, если газовые оболочки других комет имеют такой же, что и у кометы 67Р/Чурюмова — Герасименко, химический состав. Неизвестно, хватит ли нам материальных средств, чтобы проверить все известные кометы! На сегодня зарегистрировано более 400 короткопериодических комет, а исследовано с помощью космических аппаратов всего восемь. Такими темпами мы не сможем распространить полученные данные о составе на сколько-нибудь статистически достоверное количество объектов. Кометное происхождение ксенона весьма вероятно, но, скорее всего, не может быть единственным, и для подтверждения требуется сравнить соотношения тяжёлых и лёгких атомов ксенона на кометах и на Земле.

С другими небесными телами — метеоритами — всё немного проще. Они падают непосредственно на Землю, и изучать их соответственно легче. Пессимизм вызывает только тот факт, что источников ксенона на Земле и других планетах достаточно много и факторов взаимодействия ксенона с веществами, наполняющими Землю, тоже немало, что создаёт задачу с огромным количеством неизвестных и трудно поддающуюся моделированию. Однако её успешное решение помогло бы открыть немало тайн развития солнечной системы, а может, даже и жизни на Земле.

Огни от ксеноновых ламп в Цусимском проливе, используемых японскими рыбаками во время ловли кальмаров. Фото: earthobservatory.nasa.gov («Наука и жизнь» №5, 2018)

Не должно создаваться впечатление, что наука о ксеноне замыкается только на описанных выше проблемах. Мы представили лишь самые интересные факты, связанные с этим элементом, название которого как нельзя лучше отображает его сущность (ксенон — от греческого ξένος — ‘чужой’, ‘странный’ или ‘гость’). Напомним, что этот благородный газ находит себе много применений. Это и ксеноновые лампы (используемые в том числе дальневосточными рыбаками для привлечения кальмаров), и лазерная техника, и детекторы тёмной материи, и окислители ракетного топлива, и почти фантастический электрореактивный двигатель для космических аппаратов. И, наконец, появление химии ксенона дало небольшую надежду, что и такие «неприступные» благородные газы, как неон и гелий, когда-то смогут подарить нам новую химию.

Ксенон — Большая советская энциклопедия

Ксено́н

(лат. Xenonum)

Xe, химический элемент VIII группы периодической системы Д. И. Менделеева, относится к инертным газам (См. Инертные газы); ат. н. 54, ат. м. 131,30. На Земле К. присутствует главным образом в атмосфере. Атмосферный К. состоит из 9 стабильных изотопов, среди которых преобладают 129Xe, 131Xe и 132Xe. Открыт в 1898 английскими исследователями У. Рамзаем (См. Рамзай) и М. Траверсом, которые подвергли медленному испарению жидкий воздух и спектроскопическим методом исследовали его наиболее труднолетучие фракции. К. был обнаружен как примесь к Криптону, с чем связано его название (от греч. xénos — чужой). К. — весьма редкий элемент. При нормальных условиях 1000 м3 воздуха содержат около 87 см3 К.

К. — одноатомный газ без цвета и запаха; плотность при 0°С и 105н/м3 (760 мм рт. cm.) 5,851 г/л, tпл —111,8 °С, tкип —108,1 °С. В твёрдом состоянии обладает кубической решёткой с параметром элементарной ячейки а= 6,25Å (при —185 °С). Пятая, внешняя электронная оболочка атома К. содержит 8 электронов и весьма устойчива. Однако притяжение внешних электронов к ядру в атоме К. экранировано большим количеством промежуточных электронных оболочек, и первый потенциал ионизации К., хотя и довольно велик (12, 13 эв), но значительно меньше, чем у других стабильных инертных газов. Поэтому К. был первым инертным газом, для которого удалось получить химическое соединение — XePtF6 (канадский химик Н. Бартлетт, 1961). Дальнейшие исследования показали, что К. способен проявлять валентности I, II, IV, VI и VIII. Лучше всего изучены соединения К. с фтором: XeF2, XeF4, XeF6, XeF8, которые получают в специальных условиях, используя никелевую аппаратуру. Так, XeF4 можно синтезировать при простом пропускании смеси Xe и F2 через нагретую никелевую трубку. Синтез XeF2 возможен при облучении смеси Xe и F2 ультрафиолетовым излучением. Получить же фториды XeF6 и XeF8 удаётся только при использовании высоких давлений (до 20 Мн/м2, или 200 ат) и повышенной температуры (300—600°С). XeF4 наиболее устойчив (длительное время сохраняется при комнатной температуре), наименее устойчив XeF8 (сохраняется при температуре ниже 77 К). При осторожном упаривании раствора XeF4 в воде образуется весьма неустойчивый нелетучий окисел XeO3 — сильное взрывчатое вещество. Действием раствора Ba (OH)2 на XeF6 можно получить ксенонат бария Ba3XeO6. Известны и соли, содержащие восьмивалентный К., — перксенонаты, например Na4XeO6·6H2O. Действуя на него серной кислотой, можно получить высший окисел XeO4. Известны двойные соли XeF2·2SbF5, XeF6·AsF3 и др., перхлорат XeCIO4 — очень сильный окислитель и др.

В промышленности К. получают из воздуха. Вследствие очень низкого содержания К. в атмосфере объём производства невелик. Одно из самых важных применений К. — использование его в мощных газоразрядных лампах (см. Ксеноновая газоразрядная лампа). Кроме того, К. находит применение для исследовательских и медицинских целей. Так, благодаря высокой способности К. поглощать рентгеновское излучение его используют как контрастное вещество при исследовании головного мозга. Фториды К. находят применение как мощные окислители и фторирующие агенты. В виде фторидов удобно хранить и транспортировать чрезвычайно агрессивный Фтор.

С. С. Бердоносов.

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. ксенон — [< гр. чужой] – хим. элемент, газ из группы гелия, символ Хе, порядковый номер 54, атомный вес 131,3; содержится в воздухе в ничтожных количествах. Большой словарь иностранных слов
  2. ксенон — КСЕНОН -а; м. [от греч. xenos — чужой]. Химический элемент (Хе), один из инертных газов (применяется в электротехнике и медицине). ◁ Ксеноновый, -ая, -ое. К-ая лампа. К-ая трубка. Толковый словарь Кузнецова
  3. Ксенон — Xe (от греч. xenos — чужой * a. xenon; н. xenon; ф. xenon; и. xenon),- хим. элемент VIII группы периодич. системы Менделеева, относится к инертным газам, ат.н. 54, ат. м. 131,3. Природный K. Горная энциклопедия
  4. ксенон — КСЕНОН, а, м. Химический элемент, инертный газ без цвета и запаха, применяемый в мощных осветительных приборах. | прил. ксеноновый, ая, ое. Ксеноновая трубка. Толковый словарь Ожегова
  5. ксенон — Ксенон, ксеноны, ксенона, ксенонов, ксенону, ксенонам, ксенон, ксеноны, ксеноном, ксенонами, ксеноне, ксенонах Грамматический словарь Зализняка
  6. ксенон — ксенон , -а Орфографический словарь. Одно Н или два?
  7. ксенон — КСЕНОН (от греч. xenos — чужой; лат. Xenon) Xe хим. элемент VIII гр. периодической системы, ат. н. 54, ат. м. 131,29; относится к благородным газам. Прир. Химическая энциклопедия
  8. ксенон — ксенон м. Химический элемент, один из инертных газов, применяющийся в электротехнике и газосветных лампах. Толковый словарь Ефремовой
  9. КСЕНОН — КСЕНОН (лат. Xenon) — Xe, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 54, атомная масса 131,29, относится к благородным газам. Название от греческого xenos — чужой (открыт как примесь к криптону). Большой энциклопедический словарь
  10. ксенон — орф. ксенон, -а Орфографический словарь Лопатина
  11. ксенон — -а, м. Химический элемент, один из инертных газов, применяемый в электротехнике и в медицине. [От греч. ξένος — чужой] Малый академический словарь
  12. КСЕНОН — КСЕНОН (символ Хе), газообразный неметаллический элемент, один из инертных газов. Открыт в 1898 г. Ксенон присутствует в земной атмосфере (в соотношении около 1:20000000) и может быть получен РЕКТИФИКАЦИЕЙ (разделением на фракции) жидкого воздуха. Научно-технический словарь
  13. Ксенон — • Xenon, Ξένων 1. фиванский полководец во время Пелопоннесской войны, был послан в 413 г. вместе с Никоном в Сицилию во главе 300 тяжеловооруженных воинов. Thuc. 7, 19; 2. поэт новой комедии;… Словарь классических древностей
  14. Ксенон — См. Неон (доп.). Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
  15. ксенон — сущ., кол-во синонимов: 2 газ 55 элемент 159 Словарь синонимов русского языка

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *