Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

Рассчитаем энергию ионизации иона аргона Хе(1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5р 3):

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Как и все инертные газы ксенон является химическим элементом VIII группы периодической таблицы химических элементов. Ксенон состоит из одноатомных молекул, не имеет цвета, запаха, не горит, не поддерживает горение, плохо растворяется в воде. Инертность ксенона обусловлена насыщенностью его внешней электронной оболочки.

Характерной особенностью этого элемента является достаточно высокая по сравнению с криптоном температура кипения при атмосферном давлении, которая равна — 108 ° С (165 K). Температура 17 ° С (290 К) является для ксенона критической. Ниже этой температуры ксенон находится в жидком состоянии.

В земной атмосфере ксенон присутствует в крайне незначительных количествах, которые составляют 0,087±0,001 миллионной доли. Несмотря на это атмосферный воздух является основным источником его промышленного производства.

Кроме того он встречается в газах, испускаемых некоторыми минеральными источниками. Некоторые радиоактивные виды ксенона, например, 133 Xe и 135 Xe, образуются в результате нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Строение атома водорода (h), схема и примеры

Оценим за полчаса!

В реакторах на тепловых нейтронах присутствие 135 Xe приводит к нежелательному поглощению тепловых нейтронов, что сказывается на его реактивности и называется отравлением реактора.

В начальный период работы реактора количество 135Xe резко увеличивается, а затем выходит на стационарный уровень. После останова реактора число ядер 135 Xe повышается и достигает максимума.

Таким образом, после останова происходит снижение реактивности, обусловленное ростом отравления ксеноном.

В ядерной физике ксенон применяется также для наполнения пузырьковых камер.

Природный ксенон Xe является смесью изотопов 124 Xe ÷ 136 Xe, при этом в процентном отношении преобладают изотопы 129 Xe (26,4%), 131 Xe (21,1%) и 132 Xe (26,9%).

Рассматриваемый интервал приведенных параметров, r/r кр ≤0,3 и T/T кр ≥ 1 относится к состоянию разреженного газа. В этом интервале для описания термодинамических характеристик можно, в первом приближении, использовать уравнение состояния идеального газа рv = RT.

Теплофизические характеристики ксенона даны для диапазона температур от 300 до 2500 K и для давления от 0,1 МПа до 6 MПa.

Были проведены три оригинальных обобщения теплофизических характеристик газообразного ксенона Xe при высоких температурах. В работе на основе принципа собственных состояний проведено согласование характеристик одновременно всех инертных газов в разреженном состоянии. В работе обобщение характеристик выполнено с помощью шестипараметрического потенциала межатомного взаимодействия.

Экспериментальные данные о коэффициентах вязкости, теплопроводности для разреженного газа и о втором вириальном коэффициенте в совокупности покрывают диапазон температур до 2000 К. На основе результатов, приведенных в работе проведен расчет таблицы справочных значений μ о, λ о до 5000 K.

Данные этих таблиц, были аттестованы и зарегистрированы МАГАТЭ, где получили категорию рекомендованных данных. Справочник авторов Зубарева В.Н., Козлова А.Д., Кузнецова В.М. и др. — Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях, М.

, Энергоатомиздат, 1989 — включает таблицы термодинамических и транспортных характеристик газообразного ксенона Xe при температуре от 500 К при давлении (P ≤16 MПa), а при температуре до 3000 K при давлении (P ≤120 MПa).

По результатам, приведенным в работе выведены формулы, которые даны в этом разделе. Приведенная ниже таблица содержит параметры расчетных соотношений. Достоверность рекомендуемых справочных данных определяется надежностью экспериментов, процедурами согласования данных и использованием физических моделей.

  • Фундаментальные константы для ксенона:
  • Атомный
    вес M = 131,29 ± 0,04 кг/моль
    .
  • Удельная газовая постоянная R = 63,329 ± 0,02 Дж/(кг·K
    ) .
  • Температура
    кипения при нормальном давлении T
    к = 165,11 К
  • Критическая
    температура T кр = 289,73 K
  • Критическое
    давление P кр = 5,84 MPa
    ,
  • Критическая
    плотность
    r
    кр = 1,11·103 кг/м3
  • Удельный объем, плотность
  • Удельный объем рассчитывается по
    уравнению состояния с учетом второго вириального коэффициента, м
    3
    /кг,
    :
  • где

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

T* = T/274, температура T
измеряется в K, давление
P — в Пa ,
β 1 = 0,000266243;β 2 = 0,000219567;
β 3 = — 0,000217915; β 4 = — 0,0091279;
β 5 = 0,0177392; β 6 = — 0,0138045; β 7 = 0,00377490.
Погрешность во всем интервале параметров составляет не более 0,1%.

Изобарная теплоемкость

Удельная изобарная теплоемкость, Дж
/(кг·K
), :

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

где значение B получено по формуле
(2.2.3.2), температура Т измеряется в К, давление
P
— в Па. Погрешность во всем
диапазонепараметров составляет не более
0,1%.

Изохорная
теплоемкость

Удельная изохорная теплоемкость, Дж
/(кг·K
), :

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

Показатель изоэнтропы :

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

Скорость звука, м
/с,
:

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

где k показано выше,
r дается в м
3
/кг, температураТ в К. Погрешность меньше 0,1%.

Удельная энтальпия, Дж
/кг, :

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

Погрешность не превышает 0,1%.

Удельная энтропия,
Дж
/(кг·K
),
:

где температура T измеряется в K,
давление Р — в Пa
, B показан
выше,
P o = 0,101325 MПa
. Погрешность не превышает 0,1 %.

Коэффициент динамической вязкости, Пa
·с
, :

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

где

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры
Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

где T* = T/274,1, δ 1 = 0,
46641; δ 1 = — 0,56991; δ 1 = 0,19591; δ 1 =
— 387,90; δ 1 = 0,0025900; ζ 1 =
-0,15195;ζ 1 = 2,5412 ;
ζ 1 =
— 3,1083;ζ 1 = 0,52764;ζ 1 = 0,50741;ζ 1 =
-0,23042.Погрешность при температуре T в
диапазоне от 300 до 1500 K не превышает 1,5 %, при температуре
T = 1500

2500 K не превышает
2,5 %.

Теплопроводность

Коэффициент теплопроводности, Вт
/(м·K
), определяется по работе
:

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

где

(13)

где T* = T /274,1,
температура T дана в K, давление
P — в Пa ,
η 1 =
0,47
; η 2 =
— 1,59
; η 3 =
1,26
; η 4 =
1,26.
Погрешность в диапазоне температур T = 300

— 1500 K не превышает
1,5 %, а при температуре T = 1500

— 2500 K не превышает
2,5 %.

Данные, приведенные в таблице
ниже, рассчитаны по приведенным выше соотношениям. Кроме того, соотношение
δ = β/
r используется для расчета
коэффициента кинематической вязкости; γ = α/(H
p
r ) – для коэффициента температуропроводности
, и ε = δ/γ– для числа Прандтля.

Значения теплоемкости Н
в таблице ниже не приводятся,
поскольку в исследуемом интервале температур она практически не изменяется и
равна 0,16 Дж/(г·К).

Источник: https://NaFotobloge.ru/ksenon-inertnyi-gaz-stroenie-atoma-ksenona-primery-resheniya-zadach/

Ксенон

54 Ксенон
4d105s25p6

Ксенон — элемент 18-й группы (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VIII группы), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 54. Обозначается символом Xe (лат. Xenon). Простое вещество ксенон — благородный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

                  Сравнение свечения разных газов.

Открыт в 1898 году британскими учёными Уильямом Рамзаем и Морисом Траверсом, которые подвергли медленному испарению жидкий воздух и спектроскопическим методом исследовали его наиболее труднолетучие фракции.

Ксенон был обнаружен как небольшая примесь к криптону.

За открытие инертных газов (в частности ксенона) и определение их места в периодической таблице Менделеева Рамзай получил в 1904 году Нобелевскую премию по химии.

Происхождение названия

Рамзай предложил в качестве названия элемента древнегреческое слово ξένον, которое является формой среднего рода единственного числа от прилагательного ξένος «чужой, странный». Название связано с тем, что ксенон был обнаружен как примесь к криптону, и с тем, что его доля в атмосферном воздухе чрезвычайно мала.

Распространённость

Ксенон — весьма редкий элемент. При нормальных условиях в кубометре воздуха содержится 0,086—0,087 см3 ксенона.

В Солнечной системе

Ксенон относительно редок в атмосфере Солнца, на Земле, в составе астероидов и комет. Концентрация ксенона в атмосфере Марса аналогична земной: 0,08 миллионной доли, хотя содержание изотопа 129Xe на Марсе выше, чем на Земле или Солнце.

Поскольку данный изотоп образуется в процессе радиоактивного распада, полученные данные могут свидетельствовать о потере Марсом первичной атмосферы, возможно, в течение первых 100 миллионов лет после формирования планеты.

В атмосфере Юпитера, напротив, концентрация ксенона необычно высока — почти в два раза выше, чем в фотосфере Солнца.

Земная кора

Ксенон содержится в земной атмосфере в крайне незначительных количествах, 0,087 ± 0,001 миллионной доли по объёму (мкл/л), или 1 часть на 11,5 млн. Он также встречается в газах, выделяемых водами некоторых минеральных источников. Некоторые радиоактивные изотопы ксенона, например 133Xe и 135Xe, получаются в результате нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах.

Определение

Качественно ксенон обнаруживают с помощью эмиссионной спектроскопии (характеристические линии с длиной волны 467,13 нм и 462,43 нм). Количественно его определяют масс-спектрометрически, хроматографически, а также методами абсорбционного анализа.

Свойства

Физические свойства

Строение атома ксенона (xe), схема и примерыГранецентрированная кубическая структура ксенона; a = 0,6197 нм

При нормальном давлении температура плавления 161,40 К (−111,75 °C), температура кипения 165,051 К (−108,099 °C). Молярная энтальпия плавления 2,3 кДж/моль, молярная энтальпия испарения 12,7 кДж/моль, стандартная молярная энтропия 169,57 Дж/(моль·К).

Плотность в газообразном состоянии при стандартных условиях (0 °C, 100 кПа) 5,894 г/л (кг/м3), в 4,9 раза тяжелее воздуха. Плотность жидкого ксенона при температуре кипения 2,942 г/см3.

Плотность твёрдого ксенона 2,7 г/см3 (при 133 К), он образует кристаллы кубической сингонии (гранецентрированная решётка), пространственная группа Fm3m, параметры ячейки a = 0,6197 нм, Z = 4.

Критическая температура ксенона 289,74 К (16,59 °C), критическое давление 5,84 МПа, критическая плотность 1,099 г/см3.

Тройная точка: температура 161,36 К (−111,79 °C), давление 81,7 кПа, плотность 3,540 г/см3.

В электрическом разряде светится синим цветом (462 и 467 нм). Жидкий ксенон является сцинтиллятором.

Строение атома ксенона (xe), схема и примерыЗаполненная ксеноном газоразрядная трубка

Слабо растворим в воде (0,242 л/кг при 0 °C, 0,097 л/кг при 25 °C).

При стандартных условиях (273 К, 100 кПа): теплопроводность 5,4 мВт/(м·К), динамическая вязкость 21 мкПа·с, коэффициент самодиффузии 4,8·10−6 м2/с, коэффициент сжимаемости 0,9950, молярная теплоёмкость при постоянном давлении 20,79 Дж/(моль·К).

Ксенон диамагнитен, его магнитная восприимчивость −4,3·10−5. Поляризуемость 4,0·10−3 нм3. Энергия ионизации 12,1298 эВ.

Читайте также:  Уравнение моментов в физике

Химические свойства

Ксенон стал первым инертным газом, для которого были получены настоящие химические соединения. Примерами соединений могут быть дифторид ксенона, тетрафторид ксенона, гексафторид ксенона, триоксид ксенона, ксеноновая кислота и другие.

Первое соединение ксенона было получено Нилом Барлеттом реакцией ксенона с гексафторидом платины в 1962 году. В течение двух лет после этого события было получено уже несколько десятков соединений, в том числе фториды, которые являются исходными веществами для синтеза всех остальных производных ксенона.

В настоящее время описаны фториды ксенона и их различные комплексы, оксиды, оксифториды ксенона, малоустойчивые ковалентные производные кислот, соединения со связями Xe-N, ксенонорганические соединения.

Относительно недавно был получен комплекс на основе золота, в котором ксенон является лигандом.

Существование ранее описанных относительно стабильных хлоридов ксенона не подтвердилось (позже были описаны эксимерные хлориды с ксеноном).

 Xe + F2 → XeF2   при комнатной температуре и УФ-облучении или при 300—500 ºC под давлением; Xe + 2F2 → XeF4  при 400 ºC под давлением; примеси XeF2, XeF6; Xe + 3F2 → XeF6  при 300 ºC под давлением; примесь XeF4.

Изотопы

Основная статья: Изотопы ксенона

Известны изотопы ксенона с массовыми числами от 108 до 147 (количество протонов 54, нейтронов от 54 до 93), и 12 ядерных изомеров.

9 изотопов встречаются в природе. Из них стабильными являются семь: 126Xe, 128Xe, 129Xe, 130Xe, 131Xe, 132Xe, 134Xe. Еще два изотопа (124Xe и 136Xe) имеют огромные периоды полураспада, много больше возраста Вселенной.

Остальные изотопы искусственные, самые долгоживущие — 127Xe (период полураспада 36,345 суток) и 133Xe (5,2475 суток), период полураспада остальных изотопов не превышает 20 часов. Среди ядерных изомеров наиболее стабильны 131Xem с периодом полураспада 11,84 суток, 129Xem (8,88 суток) и 133Xem (2,19 суток).

Изотоп ксенона с массовым числом 135 (период полураспада 9,14 часа) имеет максимальное сечение захвата тепловых нейтронов среди всех известных веществ — примерно 3 миллиона барн для энергии 0,069 эВ, его накопление в ядерных реакторах в результате цепочки β-распадов ядер теллура-135 и йода-135 приводит к эффекту так называемого отравления ксеноном (см. также Иодная яма).

Получение

Ксенон получают как побочный продукт производства жидкого кислорода на металлургических предприятиях.

В промышленности ксенон получают как побочный продукт разделения воздуха на кислород и азот. После такого разделения, которое обычно проводится методом ректификации, получившийся жидкий кислород содержит небольшие количества криптона и ксенона.

Дальнейшая ректификация обогащает жидкий кислород до содержания 0,1—0,2 % криптоно-ксеноновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией.

В дальнейшем ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделён дистилляцией на криптон и ксенон, подробнее см. Криптон#Получение.

Из-за своей малой распространённости ксенон гораздо дороже более лёгких инертных газов. В 2009 году цена ксенона составляла около 20 евро за литр газообразного вещества при стандартном давлении.

Применение

Строение атома ксенона (xe), схема и примерыСтроение атома ксенона (xe), схема и примерыПрототип ионного двигателя на ксеноне

Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:

  • Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания).
  • Радиоактивные изотопы (127Xe, 133Xe, 137Xe и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.
  • Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
  • Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия-133, является высокоэффективным рабочим телом для электрореактивных (главным образом — ионных и плазменных) двигателейкосмических аппаратов.
  • В конце XX века был разработан метод применения ксенона в качестве средства для наркоза и обезболивания. Первые диссертации о технике ксенонового наркоза появились в России в 1993 г. В 1999 году ксенон был разрешён к медицинскому применению в качестве средства для ингаляционного наркоза.
  • В наши дни ксенон проходит апробацию в лечении зависимых состояний.
  • Жидкий ксенон иногда используется как рабочая среда лазеров.
  • Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а также в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.
  • В изотопе 129Xe возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния, называемого гиперполяризацией.
  • Для транспортировки фтора, проявляющего сильные окисляющие свойства.

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

Свечение ксенона, с разным количеством Кельвинов, дает разное свечение.

Источник: https://chem.ru/ksenon.html

Для создания новой памяти ученые подогрели атомы ксенона

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

University of Basel, Department of Physics

Швейцарские ученые предложили и экспериментально проверили метод контролируемого фазового перехода атомов ксенона из твердого состояния в жидкое в порах металлорганической супрамолекулярной структуры. Технология может быть использована в области разработки запоминающих устройтсв на молекулярном уровне. Исследование опубликовано в Small.

Количество цифровой информации в мире растет очень быстро, поэтому ученые и инженеры по всему миру работают над созданием веществ и методов, позволяющих увеличить емкость запоминающих устройств и уменьшить их физический размер.

Способов кодирования и хранения информации в твердотельных накопителях много. Один из них основан на различных фазовых переходах вещества.

Обычно для этих целей используют аморфное и кристаллическое состояние кристаллов халькогенидов в сочетании с германием, сурьмой и теллуром.

Группа исследователей под руководством Томаса Юнга (Thomas Jung) из Базельского университета предложили систему, позволяющую записывать информацию на атомарном уровне.

Ранее они сумели создать самоорганизующуюся в супрамолекулярную структуру сеть органометалических комплексов, адсорбированных на поверхности меди Cu(111).

Подобные структуры позволяют упростить создание квантовых загонов и, соответственно, процесс производства высокотехнологичных устройств, в которых они используются.

В новом исследовании физики экспериментально проверили, возможно ли осуществить контролируемый «фазовый переход» ксенона в ячейках супрамолекулярных ансамблей (под «фазовым переходом» авторы подразумевают возникающее движение атомов в структуре металорганической сетки).

Для этого они поместили атомы ксенона в поры сетки и следили за их поведением при нагревании и при действии электрических импульсов на единичный загон. Повышение температуры проводили медленно (две десятые кельвина в минуту) до 16 кельвинов — при большем нагреве атомы ксенона начинают перескакивать в соседние ячейки.

Чтобы проследить за процессами, которые проходили в системе, и создать электрические импульсы, ученые использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ).

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

«Фазовый переход» из статичного состояния (слева) в подвижное (справа) под действием температуры в трех соседних ячейках, которые содержат семь, ноль и один атом ксенона соответственно. Внизу — микрофотография СТМ, вверху — структурная модель.

Aisha Ahsan et al., / Small, 2018

В твердом состоянии, при низких температурах, атомы ксенона оставались статичными, и занимали определенное положение в порах.

При 16 кельвинах они стали перемещаться по метастабильным сорбционным положениям в поре, и на снимках СТМ ученые увидели кольца внутри тех ячеек сетки, которые были заполнены несколькими атомами.

В зависимости от заполнения ячейки, то есть стабильности ксеноновых кластеров, температуры «фазового перехода» оказались разными.

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры

Конденсация атомов ксенона под действием импульса положительной полярности.

Aisha Ahsan et al., / Small, 2018

Когда экспериментаторы воздействовали точечными электрическими импульсами отрицательной полярности, даже при четырех кельвинах, они добились такого же эффекта, как при нагревании. А действием импульсов положительной полярности, авторы вызвали обратный процесс — «конденсацию» Xe в статичное положение в порах на определенных активных центрах.

На примере этой системы авторы показали возможность использования супрамолекулярных структур в технологиях хранения информации, основанных на фазовых переходах. Одновременно с этим продолжаются попытки улучшить запоминающие устройства такого вида на надмолекулярном уровне. В одной из таких работ, ученым удалось создать и исследовать материал, ускоряющий процесс записи информации.

Алина Кротова

Источник: https://nplus1.ru/news/2018/12/19/liquid-xenon

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 4

Р�меется СЏ РґСЂСѓРіРѕР№ аспект проблемы корреляций, который необходимо рассмотреть: так как атом фтора притягивает атом ксенона, то РѕР±Р° атома Р±СѓРґСѓС‚ взаимно поляризоваться, нарушая форму базисных РѕСЂР±РёС‚, характерных для Свободных атомов. Михельс [6] РІ СЃРІРѕРёС… расчетах 2СЏ — Рё — состояний НеН находит, что этот эффект значительный.  [46]

Чтобы надежно использовать делокализованные молекулярные орбиты РїСЂРё обсуждении СЃРІСЏР·Рё РІ фторидах ксенона, нужно рассмотреть взаимодействие атомов ксенона Рё фтора РЅР° больших расстояниях. Хорошо известно, что метод молекулярных РѕСЂР±РёС‚ ( РњРћ) становится непригодным, если межъядерное расстояние примерно РІ полтора раза превышает равновесное расстояние.  [47]

Наши расчеты показывают, что в основном состоянии фторидов ксенона наблюдается существенное перемещение отрицательного заряда от атома ксенона к атому фтора.

Следует отметить, что jt — орбиты РЅРµ влияют РЅР° смещение заряда, так как Рё связывающая Рё разрыхляющая орбиты заполнены.

Если исходить РёР· величины смещения зарядов, то фториды ксенона должны рассматриваться как полуионные соединения.  [48]

Энергия СЃРІСЏР·Рё РҐРµ — РЎ1 меньше, чем СЃРІСЏР·Рё РҐРµ-F, Рё ее образование после возбуждения атома ксенона РЅРµ окупает затраты энергии РЅР° возбуждение.  [49]

Строение атома ксенона (xe), схема и примеры РЈСЂРѕРІРЅРё энергии атома J Рё РёРѕРЅР° J.  [50]

Отрицательно заряженный ион одноатомного йода имеет основное состояние S с электронной конфигурацией, аналогичной электронной конфигурации атома ксенона.

Р�РѕРЅ J -, РїРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, РЅРµ имеет дискретных возбужденных электронных состояний, так как РёС… энергии, СЃСѓРґСЏ РїРѕ данным, имеющимся для изоэлектронного атома РҐРµ, должны превышать потенциал ионизации этого РёРѕРЅР°.  [51]

Следует отметить, что РІ спектрах РЅРµ найдено никаких характеристик, которые можно было Р±С‹ приписать атому ксенона или молекулярному фтору.  [52]

Четыре атома фтора размещаются попеременно Рё РЅР° равном расстоянии выше Рё ниже плоскости, РІ которой находится атом ксенона.  [53]

Мы уверены, что схема образования связи должна обеспечивать спаривание электронов в замкнутой оболочке ( например, атома ксенона) при образовании молекулы.

Р�нтересная аналогия возникает вследствие того, что Хер2 Рё XeF4 РёР·Рѕ-электронны СЃ JF — Рё JF соответственно.

Рћ получении РЅРѕРЅР° JF — сообщалось РІ работе [10], хотя структура этого аниона остается неизвестной.

Схема образования СЃРІСЏР·Рё, согласующаяся СЃ геометрией полигалогенидных РёРѕРЅРѕРІ Рё СЃ наблюдаемой константой ядерного квадрупольного взаимодействия [11], построена путем использования РґРµ-локализованных РѕСЂР±РёС‚, обеспечивающих размещение избыточных электронов сверх числа, требуемого для заполнения самых верхних СЂ-РѕСЂР±РёС‚ молекулы галогена Рё галогенидного РёРѕРЅР°.  [54]

Р�РѕРЅ [ ХеРб ] имеет строение квадратной пирамиды СЃРѕ средним d ( XeF) 1 85 Рђ, причем атом ксенона лежит РЅР° 0 34 Рђ ниже плоскости основания Рё соединен слабыми СЃРІСЏР·СЏРјРё ( 2 52 Рё 2 65 Рђ) СЃ РґРІСѓРјСЏ ближайшими атомами фтора октаэдра [ PtFe ] -, РІ котором d ( PtF) 1 89 Рђ.  [55]

РЎРІСЏР·СЊ РІ соединениях ксенона Рё фтора описывают РІ терминах долокализованных молекулярных орбиталей, образованных РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј РёР· орбиталей СЂРѕРі-типа атомов ксенона Рё фтора. F, каждая РёР· которых занята РѕРґРЅРёРј электроном.  [56]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id116620p4.html

Ксенон

Ксенон Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества
Атомный номер 54
Внешний вид простого вещества инертный газ без цвета, вкуса и запаха
Атомная масса (молярная масса) 131,29 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома ? (108) пм
Энергия ионизации (первый электрон) 1 170,0 (12,13) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Kr] 4d10 5s2 5p6
Ковалентный радиус 140[1] пм
Радиус иона 190 пм
Электроотрицательность (по Полингу) 2,6
Электродный потенциал 0
Степени окисления 0, +1, +2, +4, +6, +8
Плотность 3,52 (при −109 °C) г/см³
Молярная теплоёмкость 20,79 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 0,0057 Вт/(м·K)
Температура плавления 161,3 K
Теплота плавления 2,27 кДж/моль
Температура кипения 166,1 K
Теплота испарения 12,65 кДж/моль
Молярный объём 42,9 см³/моль
Структура решётки кубическая гранецентрированая
Параметры решётки 6,200 Å
Отношение c/a
Температура Дебая n/a K
Xe 54
131,29
[Kr]4d105s25p6
Ксенон

Ксенон — элемент главной подгруппы восьмой группы, пятого периода периодической системы химических элементов, с атомным номером 54. Обозначается символом Xe (Xenon). Простое вещество ксенон (CAS-номер: 7440-63-3) — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха. Открыт в 1898 году английскими учеными У.Рамзаем и У. Рэлей как небольшая примесь к криптону.

Происхождение названия

ξένος — чужой.

Распространённость

Ксенон относительно редок в атмосфере Солнца, на Земле, в составе астероидов и комет. Концентрация ксенона в атмосфере Марса аналогична земной: 0.08 миллионной доли, хотя содержание 129Xe на Марсе выше, чем на Земле или Солнце.

Поскольку данный изотоп образуется в процессе радиоактивного распада, полученные данные могут свидетельствовать о потере Марсом первичной атмосферы, возможно, в течение первых 100 миллионов лет после формирования планеты.

У Юпитера, напротив, необычно высокая концентрация ксенона в атмосфере — почти в два раза выше, чем у Солнца.

Земная кора

Ксенон находится в земной атмосфере в крайне незначительных количествах, 0.087±0.001 миллионной доли (μL/L), а также встречается в газах, испускаемых некоторыми минеральными источниками. Некоторые радиоактивные изотопы ксенона, например, 133Xe и 135Xe, получаются как результат нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах.

Определение

Качественно ксенон обнаруживают с помощью эмиссионной спектроскопии (характеристические линии 467,13 нм и 462,43 нм). Количественно его определяют масс-спектрометрически, хроматографически, а также методами абсорбционного анализа.

Физические свойства

Температура плавления −112 °C,температура кипения −108 °C,свечение в разряде фиолетовым цветом.

Химические свойства

Первый инертный газ, для которого были получены настоящие химические соединения. Примерами соединений могут быть дифторид ксенона, тетрафторид ксенона, гексафторид ксенона, триоксид ксенона.

Ксенон получают как побочный продукт производства жидкого кислорода на металлургических предприятиях.

В промышленности ксенон получают как побочный продукт разделения воздуха на кислород и азот. После такого разделения, которое обычно проводится методом ректификации, получившийся жидкий кислород содержит небольшие количества криптона и ксенона.

Дальнейшая ректификация обогащает жидкий кислород до содержания 0.1-0.2 % криптоноксеноновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией. В заключение, ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделен дистилляцией на криптон и ксенон.

Из-за своей малой распространенности, ксенон гораздо дороже более легких инертных газов.

Применение

Ксеноновая лампа-вспышка Ксеноновая лампа Прототип ионного двигателя на ксеноне.

Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:

  • Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания).
  • Радиоактивные изотопы (127Xe, 133Xe, 137Xe, и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.
  • Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
  • С конца XX века ксенон стал применяться как средство для общего наркоза (достаточно дорогой, но абсолютно нетоксичный, точнее — как инертный газ — не вызывает химических последствий). Первые диссертации о технике ксенонового наркоза в России — 1993 г., в качестве лечебного наркоза эффективно применяется для снятия острых абстинентных состояний (Абстинентный синдром) и лечения наркомании, а также психических и соматических расстройств.
  • Жидкий ксенон иногда используется как рабочая среда лазеров
  • Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а так же в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.
  • В изотопе 129Xe возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния называемого гиперполяризацией.
  • Ксенон используется в конструкции ячейки Голея.
Читайте также:  Строение атома кальция (ca), схема и примеры

Биологическая роль

Ксенон не играет никакой биологической роли.

Физиологическое действие

Газ ксенон безвреден, но способен вызвать наркоз (по физическому механизму), а в больших концентрациях (более 80 %) вызывает асфиксию. Фториды ксенона ядовиты, ПДК в воздухе 0,05 мг/м³.

Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/xe

№54 Ксенон

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.

Источник: http://www.kontren.narod.ru/x_el/info54.htm

Ксенон — это… Что такое Ксенон?

54 Ксенон
4d105s25p6

Ксено́н — элемент главной подгруппы восьмой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 54. Обозначается символом Xe (лат. Xenon). Простое вещество ксенон (CAS-номер: 7440-63-3) — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

История

Открыт в 1898 году английскими учеными У.Рамзаем и У. Рэлей как небольшая примесь к криптону.

Происхождение названия

От греч. ξένος — чужой. Открыт в 1898 английскими исследователями У. Рамзаем и М.

Траверсом, которые подвергли медленному испарению жидкий воздух и спектроскопическим методом исследовали его наиболее труднолетучие фракции.

Ксенон был обнаружен как примесь к криптону, с чем связано его название. Ксенон — весьма редкий элемент. При нормальных условиях 1000 м3 воздуха содержат около 87 см3 ксенона.

Распространённость

В солнечной системе

Ксенон относительно редок в атмосфере Солнца, на Земле, в составе астероидов и комет. Концентрация ксенона в атмосфере Марса аналогична земной: 0.08 миллионной доли[3], хотя содержание 129Xe на Марсе выше, чем на Земле или Солнце.

Поскольку данный изотоп образуется в процессе радиоактивного распада, полученные данные могут свидетельствовать о потере Марсом первичной атмосферы, возможно, в течение первых 100 миллионов лет после формирования планеты[4][5].

У Юпитера, напротив, необычно высокая концентрация ксенона в атмосфере — почти в два раза выше, чем у Солнца[6].

Земная кора

Ксенон находится в земной атмосфере в крайне незначительных количествах, 0,087±0,001 миллионной доли (μL/L), а также встречается в газах, испускаемых некоторыми минеральными источниками. Некоторые радиоактивные изотопы ксенона, например, 133Xe и 135Xe, получаются как результат нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах.

Определение

Качественно ксенон обнаруживают с помощью эмиссионной спектроскопии (характеристические линии 467,13 нм и 462,43 нм). Количественно его определяют масс-спектрометрически, хроматографически, а также методами абсорбционного анализа[2].

Свойства

Физические

Гранецентрированная кубическая структура ксенона

Температура плавления −112 °C, температура кипения −108 °C, свечение в разряде фиолетовым цветом.

Заполненная ксеноном газоразрядная трубка

Химические

Первый инертный газ, для которого были получены настоящие химические соединения. Примерами соединений могут быть дифторид ксенона, тетрафторид ксенона, гексафторид ксенона, триоксид ксенона, ксеноновая кислота и другие.

Первое соединение ксенона было получено Нилом Барлеттом реакцией ксенона с гексафторидом платины в 1962 г. В течение двух лет после этого события было получено уже несколько десятков соединений, в том числе фториды, которые являются исходными веществами для синтеза всех остальных производных ксенона.

В настоящее время описаны фториды ксенона и их различные комплексы, оксиды, оксифториды ксенона, малоустойчивые ковалентные производные кислот, соединения со связями Xe-N, ксенонорганические соединения.

Относительно недавно был получен комплекс на основе золота, в котором ксенон является лигандом.

Существование ранее описанных относительно стабильных хлоридов ксенона не подтвердилось (позже были описаны эксимерные хлориды с ксеноном).

Изотопы

Для ксенона известны изотопы с массовыми числами от 110 до 147, и 12 ядерных изомеров. Из них стабильными являются изотопы с массовыми числами 124, 126, 128, 129, 130, 131, 132, 134, 136.

Остальные изотопы радиоактивны, самые долгоживущие — 127Xe (период полураспада 36.345 суток) и 133Xe (5,2475 суток), период полураспада остальных изотопов не превышает 20 часов.

Среди ядерных изомеров наиболее стабильны 131Xem с периодом полураспада 11,84 суток, 129Xem (8.88 суток) и 133Xem (2.19 суток)[7]

Изотоп ксенона с массовым числом 135 (период полураспада 9,14 часа) имеет максимальное сечение захвата тепловых нейтронов среди всех известных веществ — примерно 3 миллиона барн для энергии 0,069 эВ[8], его накопление в ядерных реакторах в результате цепочки β-распадов ядер теллура-135 и иода-135 приводит к эффекту так называемого отравления ксеноном (см. также Йодная яма).

Основная статья: Изотопы ксенона

Ксенон получают как побочный продукт производства жидкого кислорода на металлургических предприятиях.

В промышленности ксенон получают как побочный продукт разделения воздуха на кислород и азот. После такого разделения, которое обычно проводится методом ректификации, получившийся жидкий кислород содержит небольшие количества криптона и ксенона.

Дальнейшая ректификация обогащает жидкий кислород до содержания 0.1-0.2 % криптоно-ксеноновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией.

В заключение, ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделён дистилляцией на криптон и ксенон, подробнее здесь.

Из-за своей малой распространенности, ксенон гораздо дороже более легких инертных газов.

Применение

Ксеноновая лампа-вспышка

Прототип ионного двигателя на ксеноне.

Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:

  • Радиоактивные изотопы (127Xe, 133Xe, 137Xe, и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.
  • Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
  • В конце XX века был разработан метод применения ксенона в качестве средства для общего наркоза и обезболивания. Первые диссертации о технике ксенонового наркоза появились в России в 1993 г. В 1999 году ксенон был разрешён к медицинскому применению в качестве средства для общего ингаляционного наркоза[9].
  • В наши дни ксенон проходит апробацию в лечении зависимых состояний[10].
  • В изотопе 129Xe возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния называемого гиперполяризацией.
  • Для транспортировки фтора, проявляющего сильные окисляющие свойства.

Биологическая роль

Ксенон не играет никакой биологической роли.

Физиологическое действие

  • Газ ксенон безвреден, но способен вызвать наркоз (по физическому механизму), а в больших концентрациях (более 80 %) вызывает асфиксию.
  • Вследствие более низкой скорости звука в ксеноне, чем в воздухе, заполнение ксеноном лёгких и выдыхание при разговоре приводит к значительному понижению тембра голоса (эффект, обратный эффекту гелия).
  • Фториды ксенона ядовиты, ПДК в воздухе 0,05 мг/м³.

Примечания

  1. 1 2 3 Size of xenon in several environments  (англ.). www.webelements.com. Проверено 6 августа 2009.
  2. 1 2 Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 548-549. — 671 с. — 100 000 экз.
  3. Williams, David R. Mars Fact Sheet. NASA (September 1, 2004). Архивировано из первоисточника 16 июля 2011. Проверено 10 октября 2007.
  4. Schilling, James Why is the Martian atmosphere so thin and mainly carbon dioxide?. Mars Global Circulation Model Group. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 10 октября 2007.
  5. Zahnle, Kevin J. (1993). «Xenological constraints on the impact erosion of the early Martian atmosphere». Journal of Geophysical Research 98 (E6): 10,899–10,913. DOI:10.1029/92JE02941. Проверено 2007-10-10.
  6. Mahaffy, P. R.; Niemann, H. B.; Alpert, A.; Atreya, S. K.; Demick, J.; Donahue, T. M.; Harpold, D. N.; Owen, T. C. (2000). «Noble gas abundance and isotope ratios in the atmosphere of Jupiter from the Galileo Probe Mass Spectrometer». Journal of Geophysical Research 105 (E6): 15061–15072. DOI:10.1029/1999JE001224. Проверено 2007-10-01.
  7. http://amdc.in2p3.fr/nubase/Nubase2003.pdf
  8. www.ippe.ru/podr/abbn/libr/pdf/54xe.pdf
  9. О РАЗРЕШЕНИИ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ. Приказ. Министерство здравоохранения РФ. 08.10.99 363 :: Инновации и предпринимательство: гранты, технологии, патенты
  10. Ксенон — новое слово в наркологии
  • Ксенон в Популярной библиотеке химических элементов
  • Соединения ксенона

Источник: https://biograf.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/8567

Ссылка на основную публикацию