главная > справочник > химическая энциклопедия:

КСЕНОН

КСЕНОН (от греч. xenos - чужой; лат. Xenon), Xe, хим. элемент VIII гр. периодич. системы, ат. н. 54, ат. м. 131,29; относится к благородным газам. Прир. ксенон, выделенный из воздуха. состоит из изотопов ¹²⁴Хе (0,096% по объему), ¹²⁶Хе (0,090%), ¹²⁸Хе (1,92%), ¹²⁹Хе (26,44%), ¹³⁰Хе (4,08%), ¹³¹Хе (21,18%), ¹³²Хе (26,89%), ¹³⁴Хе (10,44%), ¹³⁶Хе (8,87%). Изотопный состав ксенон, выделенного из урановых минералов, иной, т.ксенон при делении ²³⁵U и ²³⁸U образуются радиоактивные изотопы, например ¹³³Хе (Т_1/2 5,27 сут) и ¹³⁵Хе (Т_1/2 9,13 ч) - b-излучатели. Они получаются также при ядерных взрывах. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 3,5^.10^-27 м², для ¹³⁵Хе - 2,7^.10^-22 м². Конфигурация внешней электронной оболочки 5s²5p⁶; степени окисления +2, +4, +6, +8; энергии ионизации Хе⁰:Хе⁺:Хе²⁺ соотв. 12,1300 и 21,25 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,6; атомный радиус 0,218 нм, ковалентный радиус 0,130 нм. Содержание ксенон в атмосфере 0,86-10-⁵ % по объему; запасы оцениваются в 1,6-10¹¹ м³. Малораспространен в космосе (на 7,7^.10⁸ атомов Не приходится 1 атом ксенон). Содержится также в газовых включениях урансодержащих минералов (до 20% по массе) и в облученном топливе ядерных реакторов.

Свойства. ксенон - одноатомный газ без цвета и запаха; т. кип. 165,05 К; плотн. твердого ксенон 2,700 г/см³ (133 К), жидкого 2,987 г/см³ (165 К), газообразного 5,85 кг/м³ (273 К, 0,1 МПа); t_крнт 289,74 К, р 5,84 МПа, d_крит. 1,099 г/см³; тройная точка. температура 161,36 К, давление 81,7 кПа, плотн. 3,540 г/см³; С⁰_р 20,79 Дж/(моль^.К); DH⁰_пл 2,3 кДж/моль, DH⁰_исп 12,7 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 169,57 Дж/(моль^.К); ур-ния температурной зависимости давления пара. над твердым ксенон lgp(Па)=-799,1/T+9,8620, над жидким lgp(МПа)=-1040,76/Т-8,25369lgT+0,00852167+22,20904; теплопроводность 0,00540 Вт/(м^.К) при 273 К и 0,1 МПа; h2,1^.10^-5 Па^.с (273 К, 0,1 МПа); диамагнитен, магн. восприимчивость -4,3^.10^-5; поляризуемость 4,01^.10^-3 нм³; коэф. самодиффузии 4,8^.10^-6 м²/с (273 К, 0,1 МПа); коэф. сжимаемости при 273 К: 0,9950 (0,1 МПа), 0,4255 (10 МПа). Твердый ксенон кристаллизуется в кубич. гранецентрир. решетке, а=0,6197 нм (58 К), z=4, пространств. группа Fm3m. Р-римость в воде при 0,1 МПа (в м³/кг): 0,242^.10^-3 (0°С), 0,097^.10^-3 (25 °С). ксенон образует соед. включения (клатраты) с водой и орг. веществами: Хе^.5,75 Н₂О (т. разл. 269,8 К при 0,1 МПа; давление диссоциации 0,15 МПа при 273 К); 2Хе^.Х^.17Н₂О [X=СНСl₃, ССl₄, (СН₃)₂СО]_; 4Хе^.ЗХ (X=С₆Н₅ОН, С₆Н₅СН₃); 0,88Хе^.Зb-С₆Н₄(ОН)₂ и др. Известны эксимерные соед., например XeF*, XeBr*, ХеО*, ХеОН*, Xe*₂, образующиеся в реакциях ксенон с галоген- или кислородсодержащими веществами при возбуждении атомов ксенон электронным пучком, в электрич. разряде или УФ излучением. Эксимеры - активная среда в лазерах. генерирующих излучение в УФ области, например XeF* (352 нм, 484 нм) и ХеВr* (282 нм). Непосредственно ксенон взаимод. только с фтором. образуя XeF₂, XeF₄, XeF₆ (см. Ксенона фториды). Др. хим. соед. ксенон получают только косвенным путем-из фторидов ксенон Триоксид ХеО₃ - бесцв. кристаллы при нормальной температуре; DH⁰_обр 401,6 кДж/моль; в водных растворах легко окисляет МпО₂ до MnO₄^-, Np(V) до Np(VII), Pu(VI) до Pu(VII); разлагает мн. орг. вещества с выделением СО₂. Кристаллич. ХеО₃ - ВВ (критич. диаметр 4 мкм), самопроизвольно взрывается уже в кол-вах, превышающих 30 мг. Водные растворы ХеО₃ получают контролируемым гидролизом XeF₆ в воде или жидком HF. При добавлении MF (М=К, Rb, Cs) к таким растворам выделяются фтороксенаты M⁺XeO₃F^- - кристаллы, устойчивые до 130-230 °С. Известны также хлороксенаты и бромоксенаты, например соед. ХеО₃^.2,25МСl (М=Rb, Cs) - кристаллы; устойчивы при нормальной температуре. Устойчивость галогеноксенатов уменьшается с увеличением ат. м. галогена. Из водных растворов ХеО₃ при добавлении гидроксидов металлов кристаллизуются устойчивые до ~180 °С, склонные к детонации ксенаты (ксенонаты) МНХеО₄ (М=Na, К, Rb, Cs). При гидролизе XeF₆ в растворах сильных оснований, диспропорционировании ХеО₃ и при озонировании растворов ХеО₃ образуются перксенаты (перксенонаты), например Na₄XeO₆, (NH₄)₄XeO₆ - сильные окислители. Помимо ХеО₃ известен тетроксид ХеО₄ с т. пл. -35,8°С - заметно разлагается при нормальной температуре; для газа DH⁰_обр 642,0 кДж/моль; образуется при взаимод. перксенатов с H₂SO₄ или безводным HF. Получены также FXeOClO₃, Хе(ОСlO₃)₂, FXeSO₃F, FXeOPOF₂, Xe(OTeF₅)₂, FXeN(SO₂F)₂ и др. При 4 К идентифицированы ХеСl₂, XeClF, ХеСl₄ и ХеВr₂. Известны XeO_nF_m (п = 1,2,3, т = 2,4).

Получение. Получают ксенон как побочный продукт при воздуха разделении. Его выделяют из криптон-ксенонового концентрата (см. Криптон). Выпускают ксенон чистый (99,4% по объему) и высокой чистоты (99,9%).

Определение. Качественно ксенон обнаруживают эмиссионной спектроскопией (характеристич. линии 467,13 нм и 462,43 нм). Количественно его определяют масс-спектрометрически, хроматографически, а также методами абсорбц. анализа. Применение. Используют ксенон для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света. Радиоактивные изотопы применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках. Хранят и транспортируют ксенон под давлением 5b0,5 МПа при 20 °С в герметичных стальных баллонах оранжевого цвета с черной надписью "ксенон". ксенон открыли в 1898 У. Рамзай и М. Траверс. Первое хим. соед. XePtF₆ получил в 1962 Н. Бартлетт. Лит. см. при ст. Благородные газы. В. А. Легасов, В. Б. Соколов.

Дополнительная информация: "Ксенон: химические и физические свойства".