Xenon

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Xenon
Xe-TableImage.png
Basisdata
Navn Xenon
Symbol Xe
Atomnummer 54
Utseende fargeløs
Plass i periodesystemet
Gruppe 18
Periode 5
Blokk p
Kjemisk serie edelgass
Atomegenskaper
Atomvekt 131,293(6)  u
Kalkulert atomradius 108 pm
Kovalent atomradius 130 pm
Elektronkonfigurasjon [Kr] 4d10 5s2 5p6
Elektroner per energinivå 2, 8, 18, 18, 8
Oksidasjonstilstander 0
Krystallstruktur kubisk
Fysiske egenskaper
Stofftilstand gass
Smeltepunkt  -111.7 °C
Kokepunkt  -108.12 °C
Molart volum 22,25 · 10-3 /mol
Tetthet 5,9 kg · m³
Kritisk temperatur 289,77 K
Kritisk trykk 5,841 MPa
Fordampningsvarme 12,636 kJ/mol
Smeltevarme 2,297 kJ/mol
Damptrykk 58,3 Pa ved 288,15 K
Lydfart 1 090 m/s (væsketilstand)
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen 2,6
Spesifikk varmekapasitet 20.786 J·mol−1·K−1
Elektrisk ledningsevne 0 S/m
Termisk ledningsevne 0,00569 W/(m · K)
Første ionisasjonspotensiale 1 170,4 kJ/mol
Andre ionisasjonspotensiale 2 046,4 kJ/mol
Tredje ionisasjonspotensiale 3 099,4 kJ/mol

SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi – legg gjerne inn.

Xenon er et ikke-metallisk grunnstoff med atomnummer 54 og kjemisk symbol Xe. Det er en tung, farge- og luktfri edelgass som forekommer i mindre mengder i jordens atmosfære.[1] Selv om gassen sjelden reagerer med andre stoffer, kan xenon inngå i et lite antall kjemiske reaksjoner, som for eksempel under dannelsen av Xenonhexafluorplatinat, som også var den første edelgassforbindelsen som ble fremstilt.[2][3][4]

I naturlig tilstand er det ni isotoper av xenon. Det finnes også et 40-talls radioisotoper av xenon. Isotopsammensetningen av xenon er et viktig verktøy i studiet av solsystemets tidlige historie.[5] Xenon-135 blir dannet som et resultat av fisjon, og anvendes som nøytronabsorbent i kjernereaktorer.[6]

Xenon blir brukt i blitzlamper[7], til å eksitere det aktive mediet i lasere slik at det avgis koherent lys;[8] og av og til i bakteriedrepende lamper.[9] Den første fastfase- laseren, oppfunnet i 1960, ble aktivert av en xenonlampe,[10] og lasere som gir energi til forsøksreaktorer for fusjon blir også aktivert slik.[11] Xenon brukes også i buelamper,[12] og som anestetikum.[13] Den første excimerlaseren brukte xenondimermolekylet (Xe2) som aktivt lasermedium,[14] og i de tidligste utgavene av laser ble xenonblitzlamper benyttet som laserpumper. Xenon brukes også i søken etter hypotetiske WIMP svakt interagerende massive partikler, og som drivstoff for ionemotorer innen romfart.[15][16]

Historie[rediger | rediger kilde]

Xenon ble oppdaget i England av de britiske kjemikerne William Ramsay og Morris Travers 12. juli 1898, kort tid etter deres oppdagelse av grunnstoffene krypton og neon. Med en maskin som kunne fremstille flytende luft forsøkte de to forskerne å ekstrahere en tyngre gass ved hjelp av destillasjon fra flytende krypton.[17][18] Ramsey foreslo navnet xenon for gassen, basert på det greske ordet ξένον [xenon], nøytrum-singularis-formen av ξένος [xenos], som betyr fremmed, annerledes, eller gjest.[19][20] I 1902 beregnet Ramsey konsentrasjonen av xenon i atmosfæren til en del av 20 millioner.[21]

Xenonblitz

På 1930-tallet gjorde den amerikanske ingeniøren Harold Edgerton oppdagelser rundt stroboskopet, en tidlig teknologi brukt for høyhastighetsfotografering. Dette førte til oppdagelsen av xenonblitzlampen, hvor lys blir generert ved å sende en elektrisk ladning gjennom et rør fylt med xenongass. I 1934 var Edgerton i stand til å generere blitzer så korte som ett mikrosekund ved hjelp av denne metoden.[7][22][23]

I 1939 innledet Albert R. Behnke Jr. forskning på årsaken til «berusning» hos dyphavsdykkere i den amerikanske flåten. Han undersøkte effekten av ulike innåndingsblandinger hos testpersonene, og oppdaget at dette var årsaken til dykkernes følelse av dybde. Ut fra sine resultater så han at xenon kunne brukes som anestetikum. Selv om den russiske forskeren Lazharev tilsynelatende hadde utført studier av xenon som anestetikum i 1941, ble de første rapportene om xenon som anestetikum offentliggjort i 1946 av J. H. Lawrence, som utførte eksperimentene på mus. Xenon ble først brukt til anestesi innen kirurgi i 1951 av Stuart C. Cullen, som brukte det i vellykkede operasjoner på to pasienter.[24]

I 1960 oppdaget John Reynolds at enkelte meteoritter inneholdt et isotopisk avvik i form av en overrepresentering av xenon-129. Han kom fram til at dette var et nedbrytingsprodukt av radioaktiv jod-129. Isotopen dannes sakte ved kosmisk stråling og kjernefysiske fisjoner, men blir bare produsert i større mengder i supernovaeksplosjoner. Da halveringstiden for jod-129 er relativt kort i kosmisk sammenheng, bare 16 millioner år, demonstrerer dette at kun kort tid hadde gått mellom tidspunktet for supernovaen og tidspunktet for da jod-129 ble desublimert og fanget opp i meteoritten. Disse to hendelsene (supernovaen og desublimeringen av gasskyen) er påvist å ha funnet sted tidlig i solsystemets historie, da isotopen jod-129 mest sannsynlig ble dannet før solsystemet ble dannet, men ikke lenge før (...)[25][26]

Xenon og de andre edelgassene var i lang tid ansett som kjemisk ureaktive og ikke i stand til å danne kjemiske fobindelser. Mens han underviste ved University of British Columbia, oppdaget imidlertid Neil Bartlett at gassen platinaheksafluorid (PtF6) var så sterkt oksiderende at den kunne oksidere oksygengass (O2), slik at forbindelsen dioksygenylheksafluorplatinat (O2+[PtF6]) ble dannet[27]. Han satte derfor Xenon, som har omtrent samme første ioniseringsenergi som oksygen, i forbindelse med platinaheksafluorid og fikk dannet et rødt, fast stoff. Bartlett trodde at den nye forbindelsen var Xe+[PtF6], selv om senere studier viser at det sannsynligvis var en blanding av ulike xenonsalter.[28][29][30]

Siden den gang har mange andre xenonforbindelser blitt oppdaget,[31] og man har også funnet forbindelser for edelgassene argon, krypton og radon, inkludert argonfluorohydrid (HArF),[32] kryptondifluorid (KrF2)[33][34] og radonfluorid.[35]

Egenskaper[rediger | rediger kilde]

Xenon er en sjelden, luktfri, smaksløs og fargeløs edelgass. Den er tyngre enn luft, og løser seg bedre opp i vann enn oksygen. Xenon er som de andre edelgassene svært lite reaktiv (reaksjonsvillig), og ved normal temperatur og trykk danner den ikke kjemiske forbindelser med andre grunnstoff. I 1962 greide imidlertid den engelskfødte kjemikeren dr. Neil Bartlett ved University of British Columbia i Vancouver, Canada på kunstig vis å fremstille en forbindelse av xenon, platina og fluor: xenon platina heksafluorid (Xe+[PtF6] - ).[36] Xenon kan i likhet med de andre edelgassene trenge gjennom gummi og PVC.

Isotoper[rediger | rediger kilde]

Naturlig forekommende xenon består av 9 isotoper, hvorav 7 er stabile: 126Xe (0,09%), 128Xe (1,92%), 129Xe (26,44%), 130Xe (4,08%), 131Xe (21,18%), 132Xe (26,89%), og 134Xe (10,44%), og 2 er ustabile (og dermed radioaktive): 124Xe (0,09%) med halveringstid 1,6 • 1014 år og 136Xe (8,87%) med halveringstid 2,36 • 1021 år. I tillegg er 29 kunstig fremstilte ustabile isotoper kjent. De mest stabile av disse er 127Xe med halveringstid 36,4 døgn, 131m1Xe med halveringstid 11,84 døgn, 129m1Xe med halveringstid 8,88 døgn, 133Xe med halveringstid 5,243 døgn, 133m1Xe med halveringstid 2,19 døgn. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 døgn, og de fleste kortere enn 1 time.[37]

Xenonisotopene 133Xe og 135Xe dannes ved uran- og plutoniumsfisjon og de er farlige avfallsprodukter fra atomsprengninger. Begge disse isotopene er radioaktive.

CAS-nummer: 7440-40-6

Forekomst[rediger | rediger kilde]

Neonlys fylt med xenon

Xenon er en sporgass i jordens atmosfære, hvor den utgjør ca. 0,087±0,001 milliondeler (ppm eller μL/L). Det er også forekomster av xenon i gasser som avgis fra naturlige vannkilder. Enkelte radioaktive varianter av xenon, for eksempel 133Xe og 135Xe, dannes gjennom nøytronbestråling av spaltbar materie i kjernereaktorer.

Kommersielt tilgjengelig xenon er et biprodukt av oksygenfremstilling fra flytende luft.

Anvendelse[rediger | rediger kilde]

Xenon brukes i lamper, lasere og lysrør (sammen med krypton). En undersøkelse gjort av VG viser at kjøretøy med xenon-lys har bedre lys enn de med tradisjonelle halogenlys[trenger referanse]. Xenon-lyset kjennetegnes ved at det har en blåhvit farge. Xenon brukes også som narkosemiddel, men metoden er kostbar. Den radioaktive isotopen 133Xe brukes ved bildediagnostikk i undersøkelsesmetoden SPECT. Xenon-laser brukes i hudbehandling. Xenon brukes også i stroboskop-lamper.

Kjemiske forbindelser[rediger | rediger kilde]

Xenonhexafluorplatinat ble, som første kjente Xenonforbindelser, framstilt i 1962.[38][4] I ettertid har flere xenonforbindelser blitt oppdaget og framstilt. Eksempler på slike er xenondifluorid (XeF2), xenontetrafluorid (XeF4), xenonhexafluorid (XeF6), xenontetroksid (XeO4) og natriumperxenat (Na4XeO6). Også en høyeksplosiv forbindelse, xenontrioksid (XeO3), har blitt framstilt. De fleste av de over 80[39][40] man har oppdaget så langt, inneholder sterkt Elektronegative fluor- eller oksygenatomer. Når andre atomer inngår i forbindelsen (eksempelvis hydrogen eller karbon), er det fordi de er en del av et molekyl som inneholder fluor eller oksygen.[41] Enkelte xenonforbindelser er farget, men de fleste er fargeløse.[39]

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ "xenon", Columbia Electronic Encyclopedia, 6. opplag, Columbia University Press, 2007. Besøkt 23. oktober 2007
  2. ^ Robert Husted og Mollie Boorman (15. desember 2003) Xenon Los Alamos National Laboratory, Chemical Division. Besøkt 26. september 2007
  3. ^ Viktor Abramovich Rabinovich; A. A. Vasserman; V. I. Nedostup; L. S. Veksler (1988) Thermophysical properties of neon, argon, krypton, and xenon Hemisphere Publishing Corp., Washington, DC. ISBN 0195218337. National Standard Reference Data Service of the USSR. Volum 10
  4. ^ a b «Chemistry at its Most Beautiful», utgitt av Chemical & Engineering News 25. august 2003. Besøkt 13. september 2007
  5. ^ Kaneoka, Ichiro (1998). «Xenon's Inside Story». Science, 280 (5365), s. 851–852. doi:10.1126/science.280.5365.851b. Besøkt 10. oktober 2007. 
  6. ^ Stacey, Weston M. (2007). Nuclear Reactor Physics. Wiley-VCH. s. 213. ISBN 3527406794. 
  7. ^ a b Burke, James (2003). Twin Tracks: The Unexpected Origins of the Modern World. Oxford University Press. s. 33. ISBN 0743226194. 
  8. ^ Staff (2007). «Xenon Applications». Praxair Technology. Besøkt 4. oktober 2007. 
  9. ^ Baltás, E.; Csoma, Z.; Bodai, L.; Ignácz, F.; Dobozy, A.; Kemény, L. (2003). «A xenon-iodine electric discharge bactericidal lamp». Technical Physics Letters, 29 (10), s. 871–872. doi:10.1134/1.1623874. 
  10. ^ Toyserkani, E.; Khajepour, A.; Corbin, S. (2004). Laser Cladding. CRC Press. s. 48. ISBN 0849321727. 
  11. ^ Skeldon, M.D.; Saager, R.; Okishev, A.; Seka, W. (1997). «Thermal distortions in laser-diode- and flash-lamp-pumped Nd:YLF laser rods» (PDF). LLE Review, 71, s. 137–144. Arkivert fra originalen October 16, 2003. Besøkt 4. februar 2007. 
  12. ^ Mellor, David (2000). Sound Person's Guide to Video. Focal Press. s. 186. ISBN 0240515951. 
  13. ^ Robert D. Sanders; Daqing Ma; Mervyn Maze (2005) «Xenon: elemental anaesthesia in clinical practice» British Medical Bulletin, vol. 71 (1), ss.115-135. Besøkt 2. oktober 2007
  14. ^ Basov, N. G.; Danilychev, V. A.; Popov, Yu. M. (1971). «Stimulated Emission in the Vacuum Ultraviolet Region». Soviet Journal of Quantum Electronics, 1 (1), s. 18–22. doi:10.1070/QE1971v001n01ABEH003011. 
  15. ^ Ball, Philip (May 1, 2002). «Xenon outs WIMPs». Nature. Besøkt 8. oktober 2007. 
  16. ^ Saccoccia, G.; del Amo, J. G.; Estublier, D. (August 31, 2006). «Ion engine gets SMART-1 to the Moon». ESA. Besøkt 1. oktober 2007. 
  17. ^ W. Ramsay and M. W. Travers (1898). «On the extraction from air of the companions of argon, and neon». Report of the Meeting of the British Association for the Advancement of Science s.828
  18. ^ Steve Gagnon. It's Elemental – Xenon Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Besøkt 16. juni 2006
  19. ^ Anonym forfatter, redigert av Daniel Coit Gilman, Harry Thurston Peck og Frank Moore Colby (1904) The New International Encyclopædia s.906. Dodd, Mead and Company
  20. ^ Staff (1991) The Merriam-Webster New Book of Word Histories s.513. Merriam-Webster, Inc. ISBN 0877796033
  21. ^ William Ramsay (1902) «An Attempt to Estimate the Relative Amounts of Krypton and of Xenon in Atmospheric Air» Proceedings of the Royal Society of London. vol. 71, ss.421–426. Besøkt 2. oktober 2007.
  22. ^ «History» Millisecond Cinematography. Besøkt 7. november 2007.
  23. ^ Rüdiger Paschotta (2007) «Lamp-pumped lasers» Encyclopedia of Laser Physics and Technology, RP Photonics. Besøkt 7. november 2007.
  24. ^ Marx, Thomas; Schmidt, Michael; Schirmer, Uwe; Reinelt, Helmut (2000) «Xenon anesthesia» Journal of the Royal Society of Medicine, vol. 93, ss.513–517. Besøkt 2. oktober 2007
  25. ^ Donald D. Clayton (1983). Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis, 2. opplag, s.75. University of Chicago Press. ISBN 0226109534
  26. ^ B. A. Bolt; R. E. Packard; P. B. Price (2007). John H. Reynolds, Physics: Berkeley. The University of California, Berkeley. Besøkt 1. januar 2007.
  27. ^ Neil Bartlett og D. H. Lohmann (mars 1962). «Dioxygenyl hexafluoroplatinate (V), O2+[PtF6]». Proceedings of the Chemical Society (3), s.115. doi = 10.1039/PS9620000097
  28. ^ L. Graham; O. Graudejus, N.K. Jha og N. Bartlett (2000) «Concerning the nature of XePtF6» Coordination Chemistry Reviews vol. 197, ss. 321-334, doi = 10.1016/S0010-8545(99)00190-3
  29. ^ s. 392, §11.4, Inorganic Chemistry, oversatt til engelsk av Mary Eagleson and William Brewer, redigert av Bernhard J. Aylett, San Diego: Academic Press (2001), ISBN 0-12-352651-5; oversatt fra Lehrbuch der Anorganischen Chemie, påbegynt av A. F. Holleman, fortsatt av Egon Wiberg, redigert av Nils Wiberg, Berlin: de Gruyter (1995), 34. opplag, ISBN 3-11-012641-9.
  30. ^ Joanna Steel (2007) [url=http://chemistry.berkeley.edu/Publications/news/summer2006/bio_bartlett.html «Biography of Neil Bartlett»], College of Chemistry, University of California, Berkeley. Besøkt 25. oktober 2007.
  31. ^ Neil Bartlett (8. september 2003) «The Noble Gases» Chemical & Engineering News, vol. 81 (36). American Chemical Society. Besøkt 1. oktober 2007
  32. ^ Leonid Khriachtchev, Mika Pettersson, Nino Runeberg, Jan Lundell og Markku Räsänen (24. august 2004) «A stable argon compound», Nature, vol. 406, ss. 874–876. doi = 10.1038/35022551
  33. ^ C. T. Lynch; R. Summitt; A. Sliker (1980) «CRC Handbook of Materials Science», CRC Press. ISBN 087819231X
  34. ^ D. R. MacKenzie (20. september 1963) Krypton Difluoride: Preparation and Handling journal, Science vol. 141 (3586), s 1171. doi=10.1126/science.141.3586.1171
  35. ^ Paul R. Fields, Lawrence Stein og Moshe H. Zirin (1962), «Radon Fluoride» Journal of the American Chemical Society, vol. 84 (21) ss.4164–4165. doi=10.1021/ja00880a048
  36. ^ Michigan State University, Department of Chemistry - Neil Bartlett
  37. ^ Lawrence Berkeley National Laboratory – Isotoptabell for xenon
  38. ^ Bartlett, N. (1962). «Xenon hexafluoroplatinate (V) Xe+[PtF6]». Proceedings of the Chemical Society (London: Chemical Society) (6), s. 218. doi:10.1039/PS9620000197. 
  39. ^ a b «Xenon». Periodic Table Online. CRC Press. Besøkt 8. oktober 2007. 
  40. ^ Moody, G. J. (1974). «A Decade of Xenon Chemistry». Journal of Chemical Education, 51, s. 628–630. Besøkt 16. oktober 2007. 
  41. ^ Harding, Charlie J.; Janes, Rob (2002). Elements of the P Block. Royal Society of Chemistry. ISBN 0-85404-690-9.