Xenon - Xenon


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De xénon,   54 Xe
tube.jpg descarga Xenon
Um cheio de xénon de descarga do tubo de luz azul de incandescência
Propriedades gerais
Pronúncia
Aparência gás incolor, que apresenta um brilho azul quando colocado num campo eléctrico
Peso atómico Padrão ( A r, padrão ) 131,293 (6)
De xénon na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Kr

Xe

Rn
iodoxénoncésio
Número atómico ( Z ) 54
Grupo grupo 18 (os gases nobres)
Período período de 5
Quadra p-bloco
categoria de elemento   gás nobre
configuração eletrônica [ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 6
Elétrons por shell
2, 8, 18, 18, 8
Propriedades físicas
Fase em  STP gás
Ponto de fusão 161,40  K (-111,75 ° C, -169,15 ° F)
Ponto de ebulição 165,051 K (-108,099 ° C, -162,578 ° F)
Densidade (a PTN) 5,894 g / L
quando o líquido (em  pb ) 2,942 g / cm 3
Ponto Triplo 161,405 K, 81,77 kPa
Ponto crítico 289,733 K, 5,842 MPa
Calor de fusão 2,27  kJ / mol
Calor da vaporização 12,64 kJ / mol
capacidade térmica molar 21,01 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K) 83 92 103 117 137 165
Propriedades atômicas
estados de oxidação 0 , 1, 2, 4, 6, 8 (raramente mais do que 0; um fracamente ácida óxido )
Eletro-negatividade escala Pauling: 2,6
energias de ionização
  • 1: 1170,4 kJ / mol
  • 2: 2046,4 kJ / mol
  • 3: 3099,4 kJ / mol
raio covalente 140 ± 9  pm
Van der Waals raio 216 pm
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de xénon
outras propriedades
Estrutura de cristal encarar-centrado cúbico (FCC)
estrutura cristalina cúbica de face centrada de xénon
Velocidade do som gás: 178 m · s -1
líquidos: 1090 m / s
Condutividade térmica 5,65 x 10 -3  W / (mK)
ordenamento magnético diamagnetic
susceptibilidade magnética -43,9 · 10 -6  cm 3 / mol (298 K)
Número CAS 7440-63-3
História
Descoberta e primeiro isolamento William Ramsay e Morris Travers (1898)
Principais isótopos de xenônio
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
124 Xe 0,095% estável
125 Xe syn 16.9 h ε 125 I
126 Xe 0,089% estável
127 Xe syn 36,345 d ε 127 I
128 Xe 1.910% estável
129 Xe 26,401% estável
130 Xe 4,071% estável
131 Xe 21,232% estável
132 Xe 26,909% estável
133 Xe syn 5,247 d β - 133 Cs
134 Xe 10,436% estável
135 Xe syn 9.14 h β - 135 Cs
136 Xe 8,857% 2,165 × 10 21  y β - β - 136 Ba
| referências

Xenon é um elemento químico com o símbolo  Xe e número atômico  54. É um gás incolor, denso, inodoro gás nobre encontrada na atmosfera da Terra em quantidades vestigiais. Embora geralmente não reactivo, xénon pode ser submetida a algumas reacções químicas , tais como a formação de hexafluoroplatinato xénon , o primeiro composto de gás nobre a ser sintetizado.

De xénon é utilizada em lâmpadas de flash e lâmpadas de arco , e como um anestésico geral . O primeiro excimer laser projeto usado um xenon dímero molécula (Xe 2 ) como o material gerador , e os primeiros a laser designs usavam lâmpadas flash Xenon como bombas . De xénon é utilizada para procurar hipotéticas partículas massivas fracamente interagem e como o propulsor para propulsores de iões em naves espaciais.

Que ocorre naturalmente xénon consiste de oito isótopos estáveis . Mais de 40 isótopos de xenônio instáveis sofrem decaimento radioativo , e os rácios de isótopos de xenônio são uma ferramenta importante para o estudo do início da história do Sistema Solar . Radioactivos de xénon-135 é produzido por decaimento beta de iodo-135 (um produto da fissão nuclear ), e é o mais significativo (e indesejável) absorvente de neutrões em reactores nucleares .

História

Xenon foi descoberto na Inglaterra pelo químico escocês William Ramsay e Inglês químico Morris Travers em setembro de 1898, logo após a sua descoberta dos elementos krypton e neon . Eles descobriram xénon no resíduo deixado por evaporação componentes de ar líquido . Ramsay sugeriu o nome xenon para este gás do grego palavra ξένον [xenon], forma neutra singular de ξένος [xenos], que significa 'estrangeiro (er)', 'estranho (r)', ou 'convidado'. Em 1902, Ramsay estimou a proporção de xenônio na atmosfera da Terra para ser uma parte em 20 milhões.

Durante os anos 1930, engenheiro norte-americano Harold Edgerton começou a explorar luz estroboscópica tecnologia para fotografia de alta velocidade . Isto levou à invenção do xénon lâmpada de flash no qual a luz é gerada pela passagem de corrente eléctrica breve através de um tubo cheio de gás xénon. Em 1934, Edgerton foi capaz de gerar ondas de tão breves como um microssegundo com este método.

Em 1939, o médico americano Albert R. Behnke Jr. começou a explorar as causas de "embriaguez" em mergulhadores de águas profundas. Ele testou os efeitos da variação das misturas respiratórias em seus súditos, e descobriu que isso causou os mergulhadores a perceber uma mudança em profundidade. De seus resultados, ele deduziu que o gás xenônio poderia servir como um anestésico . Embora toxicologista russo Nikolay V. Lazarev aparentemente estudou anestesia xenônio em 1941, o primeiro relatório publicado confirmando anestesia xenônio foi em 1946 pelo pesquisador médico americano John H. Lawrence, que experimentou em ratos. Xenon foi usado pela primeira vez como um anestésico cirúrgico em 1951 pelo anestesista americano Stuart C. Cullen, que o usou com sucesso com dois pacientes.

Um cubo de acrílico especialmente preparado para colectores de dispositivos contendo xénon liquefeito

Xenon e os outros gases nobres foram, durante muito tempo considerado como sendo completamente quimicamente inerte e não capazes de formar compostos . No entanto, enquanto que a ensinar na University of British Columbia , Neil Bartlett descobriu que o gás hexafluoreto de platina (PTF 6 ) era um potente oxidante agente que pode oxidar com oxigénio gasoso (O 2 ) para formar dioxygenyl hexafluoroplatinato ( S +
2
[PTF
6
] -
). Desde O 2 e xenônio têm quase o mesmo primeiro potencial de ionização , Bartlett percebeu que a platina hexafluoreto pode também ser capaz de oxidar xenon. Em 23 de Março de 1962, ele misturados os dois gases e produziu o primeiro composto conhecido de um gás nobre, hexafluoroplatinato xénon . Bartlett pensou sua composição a ser Xe + [PTF 6 ] - , mas o trabalho mais tarde revelou que era provavelmente uma mistura de vários sais contendo xénon. Desde então, diversos outros compostos de xénon ter sido descoberto, além de alguns compostos dos gases nobres árgon , crípton , e rádon , incluindo fluorohydride árgon (Ḩarf), crípton difluoreto (KrF 2 ), e fluoreto de radão . Em 1971, mais de 80 compostos de xénon eram conhecidos.

Em novembro de 1989, IBM cientistas demonstraram uma tecnologia capaz de manipular individuais átomos . O programa, chamado IBM em átomos , utilizado um encapsulamento microscópio de varrimento para providenciar 35 átomos de xenon individuais sobre um substrato de cristal gelada de níquel para soletrar a três letras empresa initialism. Foi a primeira vez átomos tinha sido precisamente posicionado sobre uma superfície plana.

Características

Líquido (sem traços) e cristalinas nanopartículas Xe sólidos produzidos através da implantação de Xe + iões em alumínio à temperatura ambiente.

Xenon tem número atômico 54; isto é, o seu núcleo contém 54 protões . No temperatura e pressão normal , gás xénon puro tem uma densidade de 5.761 kg / m 3 , a cerca de 4,5 vezes a densidade da atmosfera da Terra ao nível do mar, 1.217 kg / m 3 . Tal como um líquido, xénon tem uma densidade de até 3,100 g / mL, com a máxima densidade que ocorre no ponto triplo. Xénon líquido tem uma alta polarizabilidade devido ao seu grande volume atómica, e, portanto, é um excelente solvente. Pode dissolver-se os hidrocarbonetos, moléculas biológicas, e ainda água. Sob as mesmas condições, a densidade de xénon sólido, 3,640 g / cm 3 , é maior do que a densidade média de granito , 2,75 g / cm 3 . Sob gigapascais de pressão , xénon forma uma fase metálica.

Mudanças de xénon sólidos de face centrada cúbico (FCC) para hexagonal perto embalado (HCP) fase cristalina sob pressão e começa a girar metálico a cerca de 140 GPa, sem mudança de volume perceptível na fase HCP. É completamente metálico de 155 GPa. Quando metalizado, xenon aparece céu azul porque absorve luz vermelha e transmite outras frequências visíveis. Tal comportamento é incomum para um metal e é explicado pela largura relativamente pequena das bandas de electrões em que estado.

Nanopartículas de xénon líquido ou sólido pode ser formada à temperatura ambiente através da implantação de Xe + iões numa matriz sólida. Muitos sólidos têm constantes de rede menor que Xe sólida. Isto resulta numa compressão do Xe implantado a pressões que podem ser suficientes para a liquefacção ou de solidificação.

Xénon é um membro dos nulas valência elementos que são chamados nobres ou gases inertes . Que seja inerte para a maioria das reacções químicas comuns (tais como a combustão, por exemplo), porque o exterior camada de valência contém oito electrões. Isto produz uma configuração de energia estável, mínimo na qual os electrões exteriores estão fortemente ligados.

Em um tubo cheio de gás , xénon emite um azul ou lavenderish brilho quando excitado por descarga eléctrica . Xenon emite uma banda de linhas de emissão que abrangem o espectro visível, mas as linhas mais intensas que ocorrem na região da luz azul, produzir a coloração.

Ocorrência e produção

De xénon é um gás traço na atmosfera da Terra , ocorrendo a 87 ± 1 nL / L ( partes por bilião ), ou aproximadamente 1 parte por 11500000. Encontra-se também como um componente dos gases emitidos a partir de algumas fontes de água mineral .

De xénon é obtido comercialmente como um subproduto da separação do ar em oxigénio e azoto . Após esta separação, em geral, realizada por destilação fraccionada em uma planta duplo-coluna, o oxigénio líquido produzido conterá pequenas quantidades de crípton e xénon. Por destilação fraccionada adicional, o oxigénio líquido pode ser enriquecido para conter 0,1-0,2% de uma mistura de crípton / xénon, que é extraído, quer por absorção sobre gel de sílica ou por destilação. Finalmente, a mistura crípton / xénon pode ser separado em crípton e xénon por destilação adicional. A produção mundial de xon, em 1998, foi estimado em 5000-7000 m 3 . Devido à sua escassez, xenon é muito mais caro do que os mais leves gases-aproximados nobres preços para a compra de pequenas quantidades na Europa em 1999 foram 10  / L de xenon, 1 € / L para krypton, e 0,20 € / L de neon , enquanto o árgon muito mais abundante custa menos do que um cento por litro.

No âmbito do Sistema Solar, o nucleon fração de xenon é 1,56 × 10 -8 , para uma abundância de cerca de uma parte em 630 mil a massa total. Xenon é relativamente rara no Sun atmosfera 's, na Terra , e em asteróides e cometas . A abundância de xenônio na atmosfera do planeta Júpiter é invulgarmente elevada, cerca de 2,6 vezes a do Sol Esta abundância permanece sem explicação, mas pode ter sido causada por um acúmulo precoce e rápido de planetesimais -pequeno, órgãos de antes subplanetary o aquecimento do disco pré-solares . (Caso contrário, xénon não teria sido preso nos ices planetesimais.) O problema do xénon terrestre baixa pode ser explicada por ligação covalente de xénon de oxigénio dentro de quartzo , reduzindo a saída de gás de xénon para a atmosfera.

Ao contrário dos gases nobres de menor massa, o normal, nucleosynthesis estelar processo dentro de uma estrela não formar xénon. Os elementos de maior massa do que o ferro-56 consomem energia através da fusão, e a síntese de xénon não representa o ganho de energia para uma estrela. Em vez disso, xénon é formado durante supernovas explosões, em clássicos Nova explosões, pelo lento processo de captura de neutrões ( s-processo ) em gigantes vermelhas estrelas que esgotaram o seu núcleo de hidrogénio e entrou no ramo gigante assimptótico , e a partir do decaimento radioactivo, por exemplo por decaimento beta de extinção de iodo-129 e fissão espontânea de tório , urânio e plutónio .

isótopos

Naturalmente ocorrendo xénon é composto por oito estáveis isótopos . Isto é mais do que qualquer outro elemento com excepção de lata , que tem dez. O isótopos 124 Xe e 134 Xe são previstos pela teoria de sofrer decaimento beta duplo , mas isso nunca foi observado, de forma que são consideradas estáveis. Além disso, mais de 40 isótopos instáveis que têm sido estudados. O mais longo viveu destes isótopos é 136 Xe, que sofre decaimento beta duplo com uma meia-vida de 2.11 × 10 21 yr . 129 Xe é produzido pelo decaimento beta de 129 I , que tem uma meia-vida de 16 milhões de anos. 131m Xe, 133 Xe, 133m Xe, e 135 Xe são alguns dos fissão produtos de 235 L e 239 Pu , e são usados para detectar e monitorar as explosões nucleares.

Os núcleos de dois dos estáveis isótopos do xénon , 129 Xe e 131 Xe, têm diferente de zero intrínseca momento angular ( spins nucleares , adequado para ressonância magnética nuclear ). Os spins nucleares podem ser alinhadas para além dos níveis de polarização normais por meio de luz polarizada circularmente e rubídio vapor. O resultante polarização de spin de xénon núcleos pode ultrapassar 50% do seu valor máximo possível, excedendo em muito o valor de equilíbrio térmico ditada por paramagnéticas estatísticas (tipicamente 0,001% do valor máximo na temperatura ambiente , mesmo nas mais fortes imans ). Tal alinhamento não-equilíbrio de rotações é uma condição temporária, e é chamado hiperpolarização . O processo de hiperpolarizando o xénon é chamado de bombeamento óptico (embora o processo é diferente de bombear um laser ).

Porque um 129 Xe núcleo tem uma rotação de meia, e, por conseguinte, um zero eléctrico momento quadrupolo , o 129 Xe núcleo não experimentar quaisquer interacções quadrupolares durante colisões com outros átomos, e a hiperpolarização persiste por períodos longos, mesmo depois de a luz engendrar e de vapor ter sido removida. Rotação de polarização de 129 Xe pode persistir a partir de vários segundos de átomos de xenon dissolvidos no sangue de várias horas na fase gasosa e vários dias em xénon sólido profundamente congelados. Em contraste, 131 Xe tem um valor de spin nuclear de 3 / 2 e diferente de zero um momento de quadrupolo , e tem t 1 tempos de relaxação no milissegundo e segundo intervalos.

Alguns isótopos radioactivos de xénon (por exemplo, 133 Xe e 135 Xe) são produzidos por neutrões irradiação de material físsil dentro de reactores nucleares . 135 Xe é de uma importância considerável na operação de reactores de cisão nuclear . 135 Xe tem uma grande secção transversal para neutrões térmicos , 2,6 x 10 6  celeiros , e funciona como um absorvedor de neutrões ou " veneno ", que pode retardar ou parar a reacção em cadeia após um período de operação. Isto foi descoberto nos reatores nucleares mais antigos construídos pela American Projeto Manhattan para o plutónio produção. No entanto, os designers tinham feito provisões no projeto de aumentar a reatividade do reator (o número de nêutrons por fissão que passam a fissão outros átomos de combustível nuclear ). 135 Xe envenenamento do reactor era um factor importante na Chernobil . Uma paragem ou diminuição da potência de um reactor pode ocorrer uma acumulação de 135 Xe, com o funcionamento do reactor vai para uma condição conhecida como o poço de iodo .

Sob condições adversas, concentrações relativamente elevadas de isótopos radioactivos de xénon pode emanar de rachados barras de combustível , ou cisão de urânio na água de arrefecimento .

Porque xenon é um marcador para dois isótopos pai, rácios de isótopos de xenônio em meteoritos são uma ferramenta poderosa para o estudo da formação do Sistema Solar . O método iodo-xenon de namoro dá o tempo decorrido entre nucleosíntese e a condensação de um objecto sólido a partir da nebulosa solar . Em 1960, o físico John H. Reynolds descobriu que certos meteoritos continha uma anomalia isotópica na forma de uma superabundância de xenon-129. Ele inferiu que este era um produto de decaimento do radioativo iodo-129 . Este isótopo é produzido lentamente por spallation raios cósmicos e fissão nuclear , mas é produzido em quantidade apenas em explosões de supernovas. Porque a meia-vida de 129 I é relativamente curto em uma escala de tempo cosmológica (16 milhões de anos), este demonstrou que apenas pouco tempo tinha passado entre a supernova e do tempo os meteoritos tinha solidificado e preso os 129 I. Estes dois eventos (supernova e solidificação da nuvem de gás) foram inferidas ter acontecido durante o início da história do Sistema Solar , porque o 129 I isótopo foi provavelmente gerado pouco antes de o Sistema Solar foi formado, semeando a nuvem de gás solar com isótopos a partir de uma segunda fonte. Esta fonte de supernova também pode ter causado o colapso da nuvem de gás solar.

De um modo semelhante, as razões isotópicas tais como xénon 129 Xe / 130 Xe e 136 Xe / 130 Xe são uma ferramenta poderosa para a compreensão diferenciação planetário e a saída dos gases cedo. Por exemplo, a atmosfera de Marte mostra uma abundância de xénon semelhante à da Terra (0,08 partes por milhão), mas Marte mostra uma maior abundância de 129 Xe do que a terra ou o dom Uma vez que este isótopo é gerado pelo decaimento radioativo, o resultado pode indicar que Marte perdeu a maior parte de sua atmosfera primordial, possivelmente dentro dos primeiros 100 milhões de anos após o planeta foi formado. Em outro exemplo, o excesso de 129 Xe encontrado em dióxido de carbono gases poços a partir de Novo México se acredita ser a partir do decaimento do manto gases derivada de desde logo após a formação da Terra.

compostos

Após a descoberta de Neil Bartlett em 1962 que o xénon pode formar compostos químicos, um grande número de compostos de xénon ter sido descoberto e descrito. Compostos de xénon quase todos conhecidos contêm os electronegativos átomos de flúor ou de oxigénio. A química de xénon em cada estado de oxidação é análoga à do elemento vizinho iodo no estado de oxidação imediatamente inferior.

halogenetos

Muitos cristais transparentes cúbicos em uma placa de Petri.
Xef 4 cristais, 1962

Três fluoretos são conhecidos: XEF
2
,Xef
4
, eXef
6
. XEF é teorizado para ser instável. Estes são os pontos de partida para a síntese de quase todos os compostos de xénon.

O sólido, difluoreto cristalino Xef
2
é formado quando uma mistura deflúore de xénon gases é exposto à luz ultravioleta. O componente ultravioleta da luz do dia normal é suficiente. Aquecimento a longo prazo deXEF
2
a altas temperaturas sob umaNiF
2
catalisador produzXef
6
. Pirólise deXEF
6
, na presença deNaFproduz de alta purezaXef
4
.

Os fluoretos de xénon comportar-se como aceitadores de ambos flúor e dadores de flúor, formar sais que contêm catiões tais como Xef +
e Xe
2
F +
3
, e aniões tais como Xef -
5
, Xef -
7
, e Xef 2-
8
. O verde, paramagnético Xe +
2
é formada pela redução de Xef
2
por gás xénon.

XEF
2
também formacomplexos de coordenaçãocom os iões de metais de transição. Mais de 30 tais complexos foram sintetizados e caracterizados.

Considerando que os fluoretos de xénon são bem caracterizada, com a excepção de dicloreto XeCl 2 , os outros halogenetos não são conhecidos. Dicloreto de Xenon, formado pela irradiação de uma mistura de xenon, de flúor, e de alta frequência de silício ou tetracloreto de carbono , é referido como sendo um composto cristalino incolor endotérmico,, que se decompõe nos elementos a 80 ° C. No entanto, XeCl
2
pode ser meramente umamolécula de van der Waalsde átomos de Xe fracamente ligados eCl
2
moléculas e não um composto real. Cálculos teóricos indicam que a molécula linearXeCl
2
é menos estável do que o complexo de van der Waals.

Óxidos e oxohalides

Três óxidos de xénon são conhecidos: xénon trióxido ( Xeo
3
) etetróxido de xénon(Xeo
4
), ambos os quais são agentes oxidantes perigosamente explosivo e poderoso, edióxido de xénon(Xeo2), que foi relatada em 2011 com umnúmero de coordenaçãode quatro. Xeo2formas quando tetrafluoreto de xénon é vertida sobre gelo. A sua estrutura de cristal pode permitir-se a substituição de silício nos minerais de silicato. O XeOO+catião foi identificado porespectroscopia de infravermelhoem sólidode árgon.

O Xenon não reagem com o oxigênio diretamente; o trióxido é formada pela hidrólise de Xef
6
:

XEF
6
+ 3H
2
O
Xeo
3
+ 6 HF

Xeo
3
é fracamente ácido, dissolvendo-se em meio alcalino, para formar instáveisxenatesais contendo oHXeO -
4
anião. Estes sais instáveis facilmentedesproporcionadasem gás xénon e perxenate sais, contendo oXeo 4-
6
anião.

Perxenate bário, quando tratado com ácido sulfúrico concentrado ácido sulfúrico , produz tetróxido de xénon gasoso:

BA
2
Xeo
6
+ 2H
2
SO
4
→ 2BaSO
4
+ 2H
2
O
+Xeo
4

Para evitar a decomposição, o tetróxido de xénon assim formada é arrefecida rapidamente de modo a formar um sólido amarelo-pálido. Ela explode acima -35,9 ° C em xenon e de oxigénio gasoso.

Um número de oxifluoretos de xénon são conhecidos, incluindo XeOF
2
, XeOF
4
,Xeo
2
F
2
, eXeo
3
F
2
. XeOF
2
é formado por reacção DE
2
com gás xénon a baixas temperaturas. Ele também pode ser obtido por hidrólise parcial deXef
4
. É disproportionates a -20 ° C emXef
2
eXeo
2
F
2
. XeOF
4
é formado pela hidrólise parcial deXef
6
, ou a reacção deXef
6
com perxenate de sódio,Na
4
Xeo
6
. A última reacção também produz uma pequena quantidade deXeo
3
F
2
. XeOF
4
reage comCsFpara formar oXeOF -
5
anião, enquanto XeOF3reage com os fluoretos de metais alcalinosKF,Rbfe CsF para formar oXeOF -
4
anião.

outros compostos

Recentemente, tem havido um interesse em compostos de xénon onde xénon é ligado directamente a um elemento menos electronegativo que flúor ou de oxigénio, particularmente de carbono . Grupos de electrões que se retiram, tais como grupos com substituição de flúor, são necessários para estabilizar estes compostos. Numerosos desses compostos têm sido caracterizados, incluindo:

  • C
    6
    F
    5
    -XE +
    -N≡C-CH
    3
    , em que C6F5é o grupo pentafluorofenilo.
  • [C
    6
    F
    5
    ]
    2
    Xe
  • C
    6
    F
    5
    -XE-C = N
  • C
    6
    F
    5
    -XE-F
  • C
    6
    F
    5
    -XE-Cl
  • C
    2
    F
    5
    -C? C-XE +
  • [CH
    3
    ]
    3
    C-OC-Xe +
  • C
    6
    F
    5
    -XeF +
    2
  • (C
    6
    F
    5
    Xe)
    2
    Cl +

Outros compostos que contêm xénon ligado a um elemento menos electronegativo incluem F-Xe-N (SO
2
F)
2
eF-Xe-BF
2
. O último é sintetizado a partir dedioxygenyltetrafluoroborato,ó
2
BF
4
, a -100 ° C.

Um ião incomum contendo xénon é o tetraxenonogold (II) catião, AuXe 2+
4
, que contém Xe-Au ligações. Este ião ocorre no composto AuXe
4
(Sb
2
F
11
)
2
, e é notável tendo em ligações químicas directas entre dois átomos notoriamente não reactivos, de xénon ede ouro, com xon actua como um ligando de metal de transição.

O composto Xe
2
Sb
2
F
11
contém uma ligação Xe-Xe, a mais longa elemento-elemento de ligação conhecido (308,71 pm = 3,0871Â).

Em 1995, M. Räsänen e colegas de trabalho, os cientistas da Universidade de Helsinki na Finlândia , anunciou a preparação de dihydride xenon (HXeH), e mais tarde xenon hidreto-hidróxido (HXeOH), hydroxenoacetylene (HXeCCH), e outro contendo-Xe moléculas. Em 2008, Khriachtchev et al. relataram a preparação de HXeOXeH pelo fotólise da água dentro de um criogénico matriz xénon. Deuterados moléculas, HXeOD e DXeOH, também foram produzidos.

Clatratos e excímeros

Além de compostos onde xénon forma uma ligação química , o xénon pode formar clatratos -substances onde átomos de xenon ou pares são presos pela estrutura cristalina de outro composto. Um exemplo é o hidrato de xénon (Xe • 5,75 H 2 O), onde os átomos de xenon ocupar vagas em uma estrutura de moléculas de água. Este clatrato tem um ponto de fusão 24 ° C. O deuterado versão deste hidrato também foi produzido. Outro exemplo é xénon hidreto (Xe (H 2 ) 8 ), em que pares de xénon (dimeros) são presos no interior de hidrogénio sólido . Tais hidratos de clatratos podem ocorrer naturalmente sob as condições de alta pressão, tal como no lago Vostok debaixo do Antárctico folha de gelo. Formação de clatrato podem ser usadas para destilar fraccionadamente xénon, árgon e krípton.

De xénon, também pode formar fulereno endohedral compostos, onde um átomo de xénon é preso dentro de um fulereno molécula. O átomo de xenon encurralado no fulereno pode ser observada por 129 Xe ressonância magnética nuclear de espectroscopia (RMN). Através da sensível desvio químico do átomo de xénon para o seu ambiente, as reacções químicas na molécula de fulereno pode ser analisado. Estas observações não são sem ressalva, no entanto, porque o átomo de xénon tem uma influência electrónica sobre a reactividade do fulereno.

Quando os átomos de xénon são no estado de energia do solo , elas repelem-se mutuamente e não formam uma ligação. Quando os átomos de xénon torna-se energizado, no entanto, eles podem formar um excimer (dímero animado) até que os electrões voltar ao estado fundamental . Esta entidade é formado porque o átomo de xénon tende para completar a mais exterior do escudo electrónica através da adição de um electrão de um átomo de xénon vizinha. O tempo de vida típica de um excimer xénon é 1-5 ns, e o decaimento liberta fotões com comprimentos de onda de cerca de 150 e 173  nm . De xénon, também pode formar excímeros com outros elementos, tais como o halogéneos bromo , cloro , e flúor .

aplicações

Apesar de xenon é rara e relativamente caro para extrair da atmosfera da Terra , tem uma série de aplicações.

Iluminação e óptica

lâmpadas de descarga de gás

De xénon é utilizada em dispositivos emissores de luz denominadas lâmpadas de flash Xenon, utilizados em pisca fotográficos e as luzes estroboscópicas; para excitar o meio activo em lasers que, em seguida, gerar luz coerente ; e, ocasionalmente, em bactericidas lâmpadas. O primeiro de estado sólido de laser , inventou-se em 1960, foi bombeado por uma lâmpada de relâmpago de xénon, e lasers utilizados para poder fusão confinamento inercial também são bombeados por lâmpadas de flash Xenon.

esfera de vidro alongada com dois eléctrodos de metal no interior da haste, um diante do outro.  Um eléctrodo é romba e outro está afiada.
lâmpada de arco curto Xenon
Space Shuttle Atlantis banhado em luzes de xenônio
tubo de descarga de gás de xénon

, De curto arco, alta pressão contínua lâmpadas de arco de xenônio têm uma temperatura de cor aproximar de perto do meio-dia a luz solar e são utilizados em simuladores solares . Isto é, a cromaticidade destas lâmpadas aproxima um aquecida corpo negro radiador à temperatura do dom. Introduzido pela primeira vez na década de 1940, estas lâmpadas substituídas as mais curtas duração lâmpadas de arco de carbono em projetores de cinema. Eles também são empregados em típico 35 milímetros , IMAX e digitais de projeção cinematográfica sistemas. Eles são uma excelente fonte de comprimento de onda curta ultravioleta radiação e têm emissões intensas no próximo infravermelho usado em alguns de visão noturna sistemas. Xenon é usado como um gás de partida em HID faróis automotivos, e high-end lanternas "tácticas" .

As células individuais de um ecrã de plasma contêm uma mistura de xénon e néon ionizado com eléctrodos . A interacção deste plasma com os eléctrodos gera ultravioletas fotões , que, em seguida, excitar o fósforo de revestimento na parte da frente do visor.

De xénon é utilizada como um "gás de arranque" em lâmpadas de sódio de alta pressão . Ele tem a mais baixa condutividade térmica e menor potencial de ionização de todos os gases nobres não-radioactivos. Como um gás nobre, que não interfira com as reacções químicas que ocorrem no funcionamento da lâmpada. A condutividade térmica baixa minimiza as perdas térmicas na lâmpada enquanto no estado operacional, e o baixo potencial de ionização faz com que a tensão de ruptura do gás seja relativamente baixa no estado frio, o que permite que a lâmpada a ser mais facilmente iniciada.

lasers

Em 1962, um grupo de pesquisadores de Bell Laboratories descobriram ação do laser na xenon, e depois descobriu que o ganho laser foi melhorada pela adição de hélio para o meio de laser. O primeiro excimer laser utilizado um xénon dímero (Xe 2 ) alimentado por um feixe de electrões para produzir emissão estimulada a uma radiação ultravioleta de comprimento de onda de 176 nm . Cloreto de xenon e de fluoreto de xénon, também têm sido utilizados em excímero (ou, mais precisamente, exciplex) lasers.

Médico

Anestesia

De xénon tem sido utilizado como um anestésico geral . Embora seja caro, aparelhos de anestesia que podem entregar xenon são esperados para aparecer no mercado europeu, porque os avanços na recuperação e reciclagem de xenon tornaram economicamente viável.

Xenon interage com muitos diferentes receptores e canais de iões, e como muitos anestésicos de inalação, teoricamente, multi-modais, estas interacções são susceptíveis complementar. Xénon é um de alta afinidade glicina local antagonista do receptor de NMDA . No entanto, xénon é diferente de alguns outros antagonistas do receptor de NMDA, na medida em que não é neurotóxica e inibe a neurotoxicidade de cetamina e de óxido nitroso , enquanto que, na verdade, produzir efeitos neuroprotectores . Ao contrário de cetamina e de óxido nitroso, xénon não estimula um efluxo de dopamina nos nucleus accumbens . Como o óxido nitroso e ciclopropano , xénon activa o canal de potássio domínio de dois poro TREK-1 . Um canal relacionado TASK-3 também implicado nas acções de anestésicos de inalação é insensível ao xénon. Xenon inibe acetilcolina nicotínico α 4 β dois receptores que contribuem para a analgesia mediada espinalmente. Xénon é um inibidor eficaz da membrana plasmática de Ca 2+ ATPase . Xenon inibe Ca 2+ ATPase pela ligação a uma poro hidroba dentro da enzima e evitando a enzima de assumir conformações activas.

Xénon é um inibidor competitivo da serotonina 5-HT 3 receptor . Embora nem anestesia nem antinociceptivo, isso reduz a náusea anestesia-emergente e vômitos.

De xénon tem uma concentração alveolar mínima (MAC) de 72% aos 40 anos, tornando-se 44% mais potente do que o N 2 O como um anestésico. Assim, ele pode ser usado com oxigénio em concentrações que têm um menor risco de hipoxia . Ao contrário do óxido nitroso (N 2 O), xénon não é um gás com efeito de estufa e é visto como amigo do ambiente . Embora reciclado em sistemas modernos, xenon ventilado para a atmosfera só é retornar à sua fonte original, sem impacto ambiental.

neuroprotectant

Xenon induz robusto cardioprotecção e neuroprotecção por meio de uma variedade de mecanismos. Através da sua influência sobre Ca 2+ , K + , canais KATP \ HIF, e antagonismo de NMDA, o xon neuroprotector quando administrado antes, durante e depois de isquemia insultos. Xénon é um antagonista de alta afinidade no local de glicina do receptor de NMDA. De xénon é cardioprotector em condições de isquemia-reperfusão, através da indução farmacológica de pré-condicionamento não-isquémica. De xénon é cardioprotector através da activação da PKC-silon e a jusante da p38-MAPK. Imita xénon de pré-condicionamento isquémico neuronal através da activação dos canais de potássio sensíveis ATP. Xenon alostericamente reduz ATP inibição de activação mediada por canal, independentemente da subunidade receptor1 sulfonilureia, aumentando KATP tempo de abertura de canal e frequência.

doping Sports

A inalação de uma mistura de xénon / oxigénio ativa a produção do factor de transcrio HIF-1-alfa , que pode levar ao aumento da produção de eritropoietina . O último hormona é conhecida para aumentar a células vermelhas do sangue de produção e desempenho atlético. Alegadamente, o doping com a inalação xenon foi usado na Rússia desde 2004 e talvez mais cedo. Em 31 de agosto de 2014, a Agência Antidoping Mundial (WADA), acrescentou xenon (e argônio ) para a lista de substâncias e métodos proibidos, embora nenhum teste de doping confiáveis para esses gases ainda têm sido desenvolvidos. Além disso, os efeitos de xenon na produção de eritropoietina em humanos não foram demonstrados, até agora.

imagem

Gama de emissão a partir do radioisótopo 133 Xe de xénon pode ser utilizado para a imagem do coração, pulmões, cérebro e, por exemplo, por meio de tomografia computadorizada de emissão de fotão único . 133 Xe também tem sido utilizada para medir o fluxo sanguíneo .

Xenon, particularmente hiperpolarizada 129 Xe, é um agente de contraste útil para imagiologia por ressonância magnética (MRI). Na fase gasosa, o que pode cavidades imagem em uma amostra porosa, os alvéolos nos pulmões, ou o fluxo de gases nos pulmões. Porque xénon é solúvel tanto em água como em solventes hidrófobos, pode imagem vários tecidos vivos moles.

Cirurgia

O cloreto de xenon excimer laser tem certos usos dermatológicos.

espectroscopia de RMN

Por causa da concha de electrões do átomo de xénon grande, flexível exterior, as RMN mudanças de espectro em resposta às condições do ambiente e podem ser utilizados para monitorizar as condições químicas circundantes. Por exemplo, xénon dissolvido em água, xénon dissolvido em solvente hidrofóbico, e xénon associada com certas proteínas podem ser distinguidos por RMN.

Xénon hiperpolarizado pode ser utilizado por químicos de superfície . Normalmente, é difícil de caracterizar superfícies com RMN, porque os sinais a partir de uma superfície estão sobrecarregados por sinais a partir dos núcleos atómicos na maior parte da amostra, que são muito mais numerosos do que os núcleos da superfície. No entanto, spins nucleares em superfícies sólidas podem ser selectivamente polarizada por transferência de polarização de spin para eles de gás xénon hiperpolarizado. Isso faz com que os sinais de superfície forte o suficiente para medir e distinguir dos sinais em massa.

De outros

Em energia nucleares estudos, xénon é utilizado em câmaras de bolha , sondas, e em outras áreas em que um elevado peso molecular e da química inerte é desejável. Um subproduto de arma nuclear teste é a libertação de radioactivos de xénon-133 e xénon-135 . Estes isótopos são monitorados para garantir o cumprimento nuclear tratados de proibição de testes , e para confirmar os testes nucleares por Estados como a Coréia do Norte .

Um cilindro de metal com eléctrodos ligados ao seu lado.  luz difusa azul está saindo do tubo.
Um protótipo de um motor de ião xénon a ser testado na NASA Jet Propulsion Laboratory .

Xénon líquido é utilizado no calorímetro para medir os raios gama , e como um detector de hipotéticas partículas massivas fracamente interagem , ou fracos. Quando uma WIMP colide com um núcleo xenon, teoria prevê que irá transmitir energia suficiente para causar ionização e de cintilação . Xenon líquido é útil para essas experiências, porque sua densidade torna escuro interação importa mais provável e que permite um detector tranquila através da auto-blindagem.

De xénon é a preferida propulsor para propulsão de iões de sonda porque tem baixo potencial de ionização por peso atómico e podem ser armazenadas no estado líquido a perto da temperatura ambiente (sob alta pressão), mas facilmente evaporado para alimentar o motor. De xénon é inerte, ambientalmente amigável, e menos corrosivo para um motor de iões do que outros combustíveis tais como o mercúrio ou de césio . Xenon foi usado pela primeira vez para os motores iônicos satélite durante os anos 1970. Mais tarde, foi empregado como um propulsor para o JPL Deep Space 1 sonda, da Europa SMART-1 nave espacial e para os três íons motores de propulsão das da NASA sonda Dawn .

Quimicamente, os perxenate compostos são utilizados como agentes oxidantes em química analítica . Difluoreto de xénon é utilizada como um agente condicionador para o silício , especialmente na produção de sistemas de microelectromechanical (MEMS). A droga anti-cancro 5-fluorouracilo pode ser produzido fazendo reagir dif luoreto de xénon com uracilo . De xénon, também é usado em cristalografia de proteínas . Aplicado a pressões de 0,5 a 5  MPa (5 a 50  atm ) para um cristal de proteína, átomos de xenon ligar em predominantemente hidrofóbicos cavidades, criando frequentemente uma alta qualidade, isomorfos, derivado pesada-átomo que pode ser utilizado para resolver o problema de fase .

Precauções

xênon
Riscos
NFPA 704
Flammability code 0: Will not burn. E.g., water Health code 0: Exposure under fire conditions would offer no hazard beyond that of ordinary combustible material. E.g., sodium chloride Reactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g., liquid nitrogen Special hazards (white): no codeNFPA 704 diamante de quatro cores
0
0
0

Porque eles são fortemente oxidativo , muitas oxigénio compostos de xénon são tóxicos; eles são também explosivo (altamente exotérmica ), para quebrar e xénon elementar diatómico oxigénio (O 2 ligações) com muito mais forte do que os compostos químicos de xénon.

Gás Xénon pode ser mantida com segurança em recipientes de vidro ou de metal seladas normais a temperatura e pressão padrão . No entanto, ela se dissolve rapidamente na maior parte dos plásticos e borracha, e gradualmente vai escapar a partir de um recipiente selado com tais materiais. De xénon é não- tóxico , ainda que se dissolve no sangue e pertence a um grupo restrito de substâncias que penetram a barreira sangue-cérebro , causando ligeira a cirúrgica completa anestesia quando inalado em concentrações elevadas com oxigénio.

A velocidade do som no gás de xenon (169 m / s) é menor do que no ar, porque a velocidade média dos átomos de xenon pesados é menor do que a de moléculas de azoto e de oxigénio no ar. Assim, xénon vibra mais lentamente nas cordas vocais quando exalado e produz reduzido tons de voz, um efeito oposto ao da voz alta enfraquecida produzida em hélio . Como o hélio, xénon não satisfaz a necessidade do corpo para o oxigénio, e que é ao mesmo tempo um simples asphyxiant e um anestésico mais poderoso do que o óxido nitroso; Consequentemente, e porque xenon é caro, muitas universidades têm proibido a façanha de voz como uma química demonstração geral. O gás de hexafluoreto de enxofre é semelhante ao xenon no peso molecular (146 contra 131), menos caro, e embora um asphyxiant, não tóxico ou anestésico; muitas vezes é substituído na estas manifestações.

gases densos, tais como xénon e hexafluoreto de enxofre pode ser inalado com segurança quando misturado com pelo menos 20% de oxigénio. De xénon na concentração de 80% juntamente com 20% de oxigénio produz rapidamente a inconsciência de anestesia geral (e tem sido utilizado para isso, como discutido acima). Misturas respiratórias gases de diferentes densidades muito eficaz e rápida de modo a que os gases mais pesados ​​são removidos juntamente com o oxigénio, e não se acumulam na parte inferior dos pulmões. Há, no entanto, um perigo associado a qualquer gás pesado em grandes quantidades: pode sentar-se de forma invisível em um recipiente, e uma pessoa que entra em uma área preenchida com um gás inodoro, incolor pode ser asfixiados sem aviso. Xenon é raramente usado em quantidades suficientes para que isso seja uma preocupação, embora o potencial de perigo existe qualquer momento um tanque ou recipiente de xenon é mantido em um espaço sem ventilação.

Veja também

Referências

links externos