Xenón

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Xenón
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54 kr ↑ Xe ↓ Rn 54 Xe
Apariencia de una sustancia simple.
Xenon licuado en cubo acrílico
Propiedades del átomo
Nombre, símbolo, número	Xenón / Xenón (Xe), 54
Grupo , período , bloque	18 (obsoleto 8), 5, elemento p
Masa atómica ( masa molar )	131,293(6) [1]  a. m.e.  ( g / mol )
Configuración electrónica	[Kr] 4d 10 5s 2 5p 6
Radio del átomo	? (108) [2] p . m.
Propiedades químicas
radio covalente	130 [2] de  la tarde
Radio de iones	190 [2]  p . m.
Electronegatividad	2.6 (escala de Pauling)
Potencial de electrodo	0
Estados de oxidación	0, +1, +2, +4, +6, +8
Energía de ionización (primer electrón)	1170,35 (12,1298) [3]  kJ / mol  ( eV )
Propiedades termodinámicas de una sustancia simple.
Densidad (en n.a. )	3,52 (a -107,05 °C); 0,005894 (a 0 °C) g/cm³
Temperatura de fusión	161,3 K (-111,85 °C)
Temperatura de ebullición	166,1 K (-107,05 °C)
Oud. calor de fusión	2,27 kJ/mol
Oud. calor de evaporacion	12,65 kJ/mol
Capacidad calorífica molar	20,79 [4]  J/(K mol)
Volumen molar	22,4⋅10 3  cm³ / mol
La red cristalina de una sustancia simple.
Estructura de celosía	atómica cúbica centrada en la cara cúbica
Parámetros de celosía	6200 [4]
Otras características
Conductividad térmica	(300 K) 0,0057 W/(m·K)
número CAS	7440-63-3
Espectro de emisión
isótopos de vida más larga
Isótopo Prevalencia _ Media vida Canal de descomposición producto de descomposición 124 xe 0.095% 1.8⋅10 22  años [5] Doble EZ 124 Te 125 xe sintetizador 16,9 horas EZ 125 yo 126 xe 0.089% estable - 127 Xe sintetizador 36.345 días EZ 127 yo 128 Xe 1.910% estable - - 129 Xe 26.401% estable - - 130 xe 4.071% estable - - 131 Xe 21.232% estable - - 132 Xe 26,909% estable - - 133 Xe sintetizador 5247 días β- _ 133Cs_ _ 134 Xe 10.436% estable - 135 xe sintetizador 9.14 horas β- _ 135Cs_ _ 136 Xe 8.857% 2.165⋅10 21  años [6] β - β- _ 136 Ba

54	Xenón
Xe131.293
4d 10 5s 2 5p 6

El xenón ( símbolo químico - Xe , del lat.  Xe non ) es un elemento químico del grupo 18 (según la clasificación obsoleta  , el subgrupo principal del octavo grupo, VIIIA), el quinto período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev , con número atómico 54.

La sustancia simple xenón es un gas monoatómico noble  pesado sin color , sabor u olor .

Historia

El xenón fue descubierto como una pequeña impureza del criptón [7] [8] . Por el descubrimiento de los gases inertes (en particular el xenón) y la determinación de su lugar en la tabla periódica de Mendeleev, Ramsay recibió el Premio Nobel de Química de 1904 .

Origen del nombre

Ramsay propuso como nombre del elemento la palabra griega antigua ξένον , que es la forma singular neutra del adjetivo ξένος "extranjero, extraño". El nombre proviene del hecho de que el xenón se encontró mezclado con el criptón y porque su proporción en el aire atmosférico es extremadamente pequeña.

Prevalencia

El xenón es un elemento muy raro. En condiciones normales, un metro cúbico de aire contiene 0,086 [4] -0,087 [9] cm 3 de xenón.

En el sistema solar

El xenón es relativamente raro en la atmósfera del Sol , en la Tierra y en asteroides y cometas . La concentración de xenón en la atmósfera de Marte es similar a la de la Tierra: 0,08 ppm [10] , aunque el contenido del isótopo 129 Xe en Marte es mayor que en la Tierra o el Sol. Dado que este isótopo se forma durante el proceso de desintegración radiactiva , los datos obtenidos pueden indicar la pérdida de la atmósfera primaria de Marte, posiblemente durante los primeros 100 millones de años después de la formación del planeta [11] [12] . En la atmósfera de Júpiter , por el contrario, la concentración de xenón es inusualmente alta, casi el doble que en la fotosfera del Sol [13] .

La corteza terrestre

El xenón está contenido en la atmósfera terrestre en cantidades extremadamente pequeñas, 0,087 ± 0,001 ppm por volumen (μl/l), o 1 parte por 11,5 millones [9] . También se encuentra en los gases que desprenden las aguas de algunos manantiales minerales . Algunos isótopos radiactivos del xenón, como el 133 Xe y el 135 Xe, se producen mediante la irradiación de neutrones del combustible nuclear en los reactores .

Definición

Cualitativamente , el xenón se detecta mediante espectroscopia de emisión (líneas características con una longitud de onda de 467,13 nm y 462,43 nm ). Cuantitativamente , se determina por espectrometría de masas , cromatografía y métodos de análisis de absorción [4] .

Propiedades físicas

Configuración electrónica completa del átomo de xenón: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6

A presión normal , el punto de fusión es 161,40 K (−111,75 °C), el punto de ebullición es 165,051 K (−108,099 °C). La entalpía molar de fusión es 2,3 kJ/mol , la entalpía molar de vaporización es 12,7 kJ/mol , la entropía molar estándar es 169,57 J/(mol·K) [4] .

Densidad en estado gaseoso en condiciones estándar (0 °C, 100 kPa ) 5,894 g/l (kg/m 3 ), 4,9 veces más pesado que el aire. La densidad del xenón líquido en el punto de ebullición es de 2,942 g/cm3 . La densidad del xenón sólido es de 2,7 g/cm 3 (a 133 K ) [4] , forma cristales cúbicos (red centrada en las caras), grupo espacial Fm 3 m , parámetros de celda  a = 0,6197 nm , Z = 4 [4] .

La temperatura crítica del xenón es 289,74 K (+16,59 °C), la presión crítica es 5,84 MPa y la densidad crítica es 1,099 g/cm 3 [4] .

Punto triple : temperatura 161,36 K (−111,79 °C), presión 81,7 kPa , densidad 3,540 g/cm 3 [4] .

En una descarga eléctrica, se ilumina en azul (462 y 467 nm). El xenón líquido es un centelleador .

Ligeramente soluble en agua (0,242 l/kg a 0 °C, 0,097 l/kg a +25 °C) [4] .

En condiciones estándar (273 K, 100 kPa): conductividad térmica 5,4 mW/(m K) , viscosidad dinámica 21 μPa s , coeficiente de autodifusión 4,8 10 −6 m 2 / s , coeficiente de compresibilidad 0,9950, capacidad calorífica molar a presión constante 20,79 J/(mol·K) [4] .

El xenón es diamagnético , su susceptibilidad magnética es −4.3·10 −5 . Polarizabilidad 4,0·10 −3 nm 3 [4] . Energía de ionización 12,1298 eV [3] .

Propiedades químicas

El xenón fue el primer gas inerte del que se obtuvieron verdaderos compuestos químicos. Ejemplos de compuestos pueden ser difluoruro de xenón, tetrafluoruro de xenón, hexafluoruro de xenón, trióxido de xenón , ácido xenónico y otros [14] .

El primer compuesto de xenón fue obtenido por Neil Barlett al hacer reaccionar xenón con hexafluoruro de platino en 1962. Dos años después de este evento, ya se obtuvieron varias docenas de compuestos, incluidos los fluoruros, que son los materiales de partida para la síntesis de todos los demás derivados del xenón.

Actualmente, se han descrito cientos de compuestos de xenón: fluoruros de xenón y sus diversos complejos, óxidos, oxifluoruros de xenón, derivados covalentes de ácidos de baja estabilidad, compuestos con enlaces Xe-N, compuestos orgánicos de xenón. Hace relativamente poco tiempo, se obtuvo un complejo a base de oro, en el que el xenón es un ligando. No se confirmó la existencia de los cloruros de xenón relativamente estables descritos anteriormente (posteriormente, se describieron cloruros de excimer con xenón).

Fluoruros de xenón

Los fluoruros de xenón estuvieron entre los primeros compuestos de xenón obtenidos. Se obtuvieron ya en 1962, inmediatamente después del establecimiento de la posibilidad de reacciones químicas para gases nobles. Los fluoruros de xenón sirven como materiales de partida para la producción de todos los demás compuestos covalentes de xenón. Se conocen difluoruro de xenón, tetrafluoruro de xenón, hexafluoruro de xenón y un gran número de sus complejos (principalmente con ácidos de Lewis fluorados) . El informe sobre la síntesis de octafluoruro de xenón no fue confirmado por estudios posteriores.

• Reacciones con flúor [15] :

a temperatura ambiente e irradiación UV oa 300-500 ºC bajo presión; a 400 ºC bajo presión; impurezas XeF 2 , XeF 6 ; a 300 ºC bajo presión; impureza XeF 4 .

Óxidos y ácidos de xenón

El óxido de xenón (VI) se obtuvo primero por hidrólisis cuidadosa de tetrafluoruro de xenón y hexafluoruro de xenón. Cuando está seco, es extremadamente explosivo. En una solución acuosa, es un agente oxidante muy fuerte y forma un ácido xenónico débil que, cuando se alcaliniza, se desproporciona fácilmente para formar sales de ácido xenónico (perxenatos) y xenón gaseoso. Tras la acidificación de soluciones acuosas de perxenatos, se forma un tetróxido de xenón explosivo volátil amarillo .

Compuestos de xenón

Los primeros compuestos orgánicos de xenón estables se obtuvieron en 1988 mediante la reacción de difluoruro de xenón con perfluoroarilboranos. El hexafluoroarsenato (V) de pentafluorofenilxenón (II) (C6F5Xe) [AsF6] es excepcionalmente estable, se funde casi sin descomposición a 102 °C y se utiliza como compuesto de partida para la síntesis de otros compuestos de organoxenón.

Isótopos de xenón

Isótopos conocidos de xenón con números de masa de 108 a 147 (número de protones 54, neutrones de 54 a 93) y 12 isómeros nucleares .

9 isótopos se encuentran en la naturaleza. De estos, siete son estables: 126 Xe, 128 Xe, 129 Xe, 130 Xe, 131 Xe, 132 Xe, 134 Xe. Dos isótopos más ( 124 Xe, T 1/2 = 1,8 x 10 22 años y 136 Xe, T 1/2 = 2,165 x 10 21 años) tienen vidas medias enormes, muchos órdenes de magnitud mayores que la edad del Universo (~ 1,4 10 10 años).

Los isótopos restantes son artificiales, los más longevos son 127 Xe ( vida media 36,345 días) y 133 Xe (5,2475 días), la vida media de los isótopos restantes no supera las 20 horas.

Entre los isómeros nucleares, los más estables son 131 Xem con una vida media de 11,84 días, 129 Xem ( 8,88 días) y 133 Xem ( 2,19 días) [16] .

El isótopo de xenón con un número de masa de 135 ( vida media 9,14 horas) tiene la máxima sección transversal de captura de neutrones térmicos entre todas las sustancias conocidas: aproximadamente 3 millones de graneros para una energía de 0,069 eV [17] , su acumulación en reactores nucleares como resultado de una cadena de desintegraciones β de núcleos de telurio -135 y yodo-135 conduce al efecto del llamado envenenamiento por xenón (ver también pozo de yodo ).

Conseguir

El xenón se obtiene como subproducto de la producción de oxígeno líquido en empresas metalúrgicas.

En la industria, el xenón se produce como subproducto de la separación del aire en oxígeno y nitrógeno . Tras esta separación, que suele llevarse a cabo por rectificación , el oxígeno líquido resultante contiene pequeñas cantidades de criptón y xenón. La destilación adicional enriquece el oxígeno líquido hasta un contenido de 0,1-0,2% de la mezcla de criptón-xenón, que se separa por adsorción en gel de sílice o por destilación . En el futuro, el concentrado de xenón-criptón se puede separar por destilación en criptón y xenón; consulte Producción de criptón para obtener más información .

Debido a su baja prevalencia, el xenón es mucho más caro que los gases inertes más ligeros . En 2009, el precio del xenón rondaba los 20 euros por litro de sustancia gaseosa a presión estándar [3] .

Aplicación

A pesar del alto costo, el xenón es indispensable en varios casos:

• El xenón se usa para llenar lámparas incandescentes , descarga de gas de alta potencia y fuentes de luz pulsada (la alta masa atómica del gas en las bombillas de las lámparas evita que el tungsteno se evapore de la superficie del filamento).
• Los isótopos radiactivos ( 127 Xe, 133 Xe, 137 Xe, etc.) se utilizan como fuentes de radiación en radiografía y para diagnóstico en medicina, para detectar fugas en instalaciones de vacío .
• Los fluoruros de xenón se utilizan para pasivar metales .
• El xenón, tanto en su forma pura como con una pequeña adición de vapor de cesio-133 , es un fluido de trabajo altamente eficiente para motores de naves espaciales de electrochorro (principalmente de iones y plasma) . En 2020, Roscosmos anunció el inicio de la construcción de la nave espacial Nuklon con una planta de energía nuclear . El xenón se utilizará como fluido de trabajo del motor a reacción.
• A finales del siglo XX , se desarrolló un método para utilizar el xenón como anestésico y analgésico. Las primeras disertaciones sobre la técnica de anestesia con xenón aparecieron en Rusia en 1993. En 1999, el xenón fue aprobado para uso médico como agente para la anestesia por inhalación [18] .
• Hoy en día[ aclarar ] el xenón se está probando en el tratamiento de condiciones dependientes [19] .
• El xenón líquido se utiliza a veces como medio de trabajo para los láseres [20] .
• Los fluoruros y óxidos de xenón se han propuesto como los oxidantes de combustible para cohetes más potentes y también como componentes de mezclas de gases para láseres .
• En el isótopo 129 Xe , es posible polarizar una fracción significativa de los giros nucleares para crear un estado de giros codirigidos, un estado llamado hiperpolarización .
• El xenón se utiliza para llenar la celda de Golay en los detectores de radiación de terahercios [21] .
• Para el transporte de flúor , que presenta fuertes propiedades oxidantes .

El xenón como droga

• En 2014, la Agencia Mundial Antidopaje equiparó la inhalación de xenón con el dopaje [22] [23] .

Rol biológico

• El gas xenón no es tóxico, pero puede producir anestesia (según el mecanismo físico), y en altas concentraciones (más del 80%) provoca asfixia .
• Llenar los pulmones con xenón y exhalar durante una conversación conduce a una disminución significativa del timbre de la voz (un efecto opuesto al del helio ).
• Los fluoruros de xenón son venenosos, el MPC en el aire es de 0,05 mg/m³.

Galería

• El resplandor de un tubo de descarga de gas con xenón.

• Cubo acrílico especialmente preparado para ensambladores de elementos que contengan xenón licuado.

• Una capa de xenón sólido flotando sobre xenón líquido dentro de un dispositivo de alto voltaje.

• Nanopartículas de Xe líquidas (no características) y sólidas cristalinas obtenidas por implantación de iones Xe + en aluminio a temperatura ambiente.

• Lámpara de flash de xenón ( versión animada )

• XeF 4 cristales , 1962

• Lámpara de xenón de arco corto.

• El transbordador espacial Atlantis está inundado de luces de xenón

• Prototipo de propulsor de iones de xenón que se está probando en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA

Notas

1. ↑ Meija J. et al. Pesos atómicos de los elementos 2013 (Informe Técnico IUPAC  )  // Química Pura y Aplicada . - 2016. - Vol. 88 , núm. 3 . - pág. 265-291 . -doi : 10.1515 / pac-2015-0305 .
2. ↑ 1 2 3 Tamaño de xenón en varios  entornos . www.webelements.com. Consultado el 6 de agosto de 2009. Archivado desde el original el 3 de mayo de 2009.
3. ↑ 1 2 3 CRC Handbook of Chemistry and Physics / DR Lead (Ed.). — 90ª edición. — Prensa de la CRC; Taylor y Francis, 2009. - 2828 p. — ISBN 1420090844 .
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Legasov V. A., Sokolov V. B. Xenon // Enciclopedia química  : en 5 volúmenes / Cap. edición I. L. Knunyants . - M .: Enciclopedia soviética , 1990. - T. 2: Duff - Medi. - S. 548-549. — 671 pág. — 100.000 copias.  — ISBN 5-85270-035-5 .
5. ^ "Observación de captura de doble electrón de dos neutrinos en 124 Xe con XENON1T". naturaleza _ 568 (7753): 532-535. 2019. doi : 10.1038/ s41586-019-1124-4 .
6. ↑ Alberto, JB; Auger, M.; Auty, DJ; Barbeau, PS; Beauchamp, E.; Beck, D.; Belov, V.; Benítez-Medina, C.; Bonatt, J.; Breidenbach, M.; Brunner, T.; Burenkov, A.; Cao, GF; Cámaras, C.; Chávez, J.; Cleveland, B.; Cook, S.; Craycraft, A.; Daniels, T.; Danilov, M.; Daugherty, SJ; Davis, CG; Davis, J.; Devoe, R.; Delaquis, S.; Dobi, A.; Dolgolenko, A.; Dolinski, MJ; Dunford, M.; et al. (2014). “Medición mejorada de la vida media 2νββ de 136 Xe con el detector EXO-200”. Examen físico C. 89 . arXiv : 1306.6106 . Bibcode : 2014PhRvC..89a5502A . DOI : 10.1103/PhysRevC.89.015502 .
7. ↑ Ramsay W., Travers MW Sobre la extracción del aire de los compañeros de argón y neón  //  Informe de la reunión de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia. - 1898. - Pág. 828 .
8. ↑ Gagnon, Steve Es elemental - Xenon . Instalación aceleradora nacional Thomas Jefferson. Consultado el 16 de junio de 2007. Archivado desde el original el 12 de junio de 2020. (indefinido)
9. ↑ 1 2 Hwang S.-C., Lein RD, Morgan DA Gases nobles // Enciclopedia de tecnología química Kirk-Othmer. - 5ª Ed.. - Wiley , 2005. - ISBN 0-471-48511-X . -doi : 10.1002/ 0471238961.0701190508230114.a01 .
10. ↑ Williams, Hoja informativa de David R. Mars . NASA (1 de septiembre de 2004). Consultado el 10 de octubre de 2007. Archivado desde el original el 12 de junio de 2010. (indefinido)
11. ↑ Schilling, James ¿Por qué la atmósfera marciana es tan delgada y principalmente de dióxido de carbono? (enlace no disponible) . Grupo Modelo de Circulación Global de Marte. Consultado el 10 de octubre de 2007. Archivado desde el original el 22 de agosto de 2011. (indefinido) 
12. ↑ Zahnle KJ Restricciones xenológicas sobre la erosión por impacto de la atmósfera marciana temprana  //  Revista de investigación geofísica. - 1993. - vol. 98 , núm. E6 . - Pág. 10899-10913 . -doi : 10.1029/ 92JE02941 .
13. ↑ Mahaffy PR et al. Abundancia de gases nobles y proporciones de isótopos en la atmósfera de Júpiter del espectrómetro de masas de la sonda Galileo  //  Revista de investigación geofísica. - 2000. - vol. 105 , núm. E6 . - Pág. 15061-15072 . -doi : 10.1029 / 1999JE001224 . - .
14. ↑ Andréi Vakulka. Xenón y oxígeno: relación compleja  // Ciencia y vida . - 2018. - Nº 5 . - S. 43-47 . (Ruso)
15. ↑ Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Química inorgánica en reacciones. Directorio. - 2ª ed. - Moscú: Drofa, 2007. - S. 609. - 640 p.
16. ↑ Copia archivada (enlace no disponible) . Consultado el 11 de septiembre de 2011. Archivado desde el original el 20 de julio de 2011. (indefinido) 
17. ↑ Complejo médico para la producción de radioisótopos basado en un reactor de solución . Consultado el 19 de agosto de 2015. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. (indefinido)
18. ↑ SOBRE PERMISO DEL USO MÉDICO DE MEDICAMENTOS. Ordenar. Ministerio de Salud de la Federación Rusa. 10.08.99 363 :: Innovaciones y emprendimiento: subvenciones, tecnologías, patentes (enlace inaccesible) . Consultado el 10 de agosto de 2010. Archivado desde el original el 10 de noviembre de 2012. (indefinido) 
19. ↑ Xenon - una nueva palabra en narcología (enlace inaccesible) . Consultado el 16 de febrero de 2011. Archivado desde el original el 7 de julio de 2011. (indefinido) 
20. ↑ Láser excimer de xenón líquido . Consultado el 18 de abril de 2014. Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2015. (indefinido)
21. ↑ Receptores de radiación de terahercios (revisión). . Consultado el 24 de septiembre de 2020. Archivado desde el original el 13 de julio de 2019. (indefinido)
22. ↑ Prohibido el gas utilizado por los medallistas rusos de Sochi 2014 . Consultado el 10 de noviembre de 2015. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. (indefinido)
23. ↑ WADA reconoció el xenón como dopaje (enlace inaccesible) . Consultado el 10 de noviembre de 2015. Archivado desde el original el 17 de noviembre de 2015. (indefinido) 

Enlaces

• Xenón en la Biblioteca Popular de Elementos Químicos

diccionarios y enciclopedias	Gran danés gran noruego gran ruso Brockhaus y Efron Pequeño Brockhaus y Efron Britannica (en línea) Treccani universalis
En catálogos bibliográficos BNF : 12144893f TIERRA : 4190373-0 J9U : 987007529623105171 LCCN : sh85148790 NDL : 00575282 NKC : ph127505

Sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev

una 2                             3 cuatro 5 6 7 ocho 9 diez once 12 13 catorce quince dieciséis 17 Dieciocho una H   Él 2 li Ser   B C norte O F Nordeste 3 N / A miligramos   Alabama Si PAGS S cl Arkansas cuatro k California   Carolina del Sur ti V cr Minnesota Fe co Ni cobre zinc Georgia ge Como Se hermano kr 5 Rb señor   Y Zr Nótese bien Mes tc ru Rh PD Agricultura CD En sn Sb Te yo Xe 6 cs Licenciado en Letras La Ce PR Dakota del Norte Pm SM UE Di-s Tuberculosis dy Ho Eh Tm Yb Lu h.f. Ejército de reserva W Re Os ir punto Au hg Tl Pb Bi Correos A Rn 7 fr Real academia de bellas artes C.A. el Pensilvania tu Notario público PU Soy cm bk cf ES FM Maryland no yo RF DB sg bh hora Monte Ds Rg cn Nueva Hampshire Florida Mc Lv ts og   Metales alcalinos metales alcalinotérreos lantánidos actínidos metales de transición metales ligeros semimetales no metales halógenos Gases nobles

Compuestos de xenón

Difluoruro de óxido de xenón (XeOF 2 ) Tetrafluoruro de óxido de xenón (XeOF 4 ) Tetróxido de xenón (XeO 4 ) Trióxido de xenón (XeO 3 ) Fluoruro de xenón (II) (XeF 2 ) Fluoruro de xenón (IV) (XeF 4 ) Fluoruro de xenón (VI) (XeF 6 ) Hexafluoroplatinato de xenón (Xe[PtF 6 ]) Perxenato de sodio (Na 4 XeO 6 ) Perxenato de bario (Ba 2 XeO 6 ) Difluoruro de criptón - hexafluoruro de xenón (1/1) (KrF 2 XeF 6 ) Tetrafluoruro de óxido de xenón (VI) - pentafluoruro de vanadio (1/1) (XeOF 4 VF 5 ) Pentafluoroteluróxido de xenón (II) (Xe (OTeF 5 ) 2 ) Difluoruro de dióxido de xenón (XeO 2 F 2 ) Perclorato de xenón(II) (Xe(ClO 4 ) 2 ) Xenato (VI) bario (Ba 3 XeO 6 ) Ácido xenónico (H 4 XeO 6 ) Ácido xenónico (H 2 XeO 4 )