Строение атома ксенона. База данных по теплофизическим свойствам газов и их смесей, используемых в яэу Атомная масса ксенона

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.

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

(2)

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 ), :

(3)

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 ), :

(4)

Показатель изоэнтропы :

(5)

Скорость звука, м /с, :

(6)

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

Удельная энтальпия, Дж /кг, :

(7)

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 , :

(9)

где

(10)

(11)

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 :

(12)

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).

, применение ксенона , производство ксенона , ксенон в светотехнике , ксенон в медицне

Этот газ, названный «чужим», практически перевернул с ног на голову представления химиков об инертных газах. С самого начала он проявил «странные» свойства: в отличие от других инертных газов, ксенон первым вступил в химическую реакцию, первым же образовал устойчивое соединение. И заодно сделал неуместным сам термин «инертные газы». Благодаря вновь открытому веществу ранее созданная «нулевая» группа периодической системы перестала существовать.

В поисках «чужого»

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 неудивительно: в 1 м 3 воздуха 9,3 л аргона и всего лишь 0,08 мл ксенона.

Но к тому времени стараниями ученых, прежде всего англичанина Траверса, появилась возможность получать значительные количества жидкого воздуха. Стал доступен даже жидкий водород. Благодаря этому Рамзай совместно с Траверсом смог заняться исследованием наиболее труднолетучей фракции воздуха, получающейся после отгонки гелия, водорода, неона, кислорода, азота и аргона. Остаток содержал сырой (то есть неочищенный) криптон. Однако после откачки его в сосуде неизменно оставался пузырек газа. Этот газ голубовато светился в электрическом разряде и давал своеобразный спектр с линиями в областях от оранжевой до фиолетовой. В поисках нового элемента и для изучения его свойств Рамзай и Траверс переработали около ста тонн жидкого воздуха. Индивидуальность ксенона как нового химического элемента они установили, оперируя всего 0,2 см 3 этого газа. Необычайная для того времени тонкость эксперимента!

Характерные спектральные линии — визитная карточка элемента. У Рамзая и Траверса были все основания считать, что открыт новый инертный газ. Его назвали ксеноном, что в переводе с греческого значит «чужой»: в криптоновой фракции воздуха он действительно выглядел чужаком. Любопытно, что 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».

Синтез первых соединений ксенона поставил перед химиками вопрос о месте инертных газов в периодической системе. Прежде благородные газы были выделены в отдельную нулевую группу, что вполне отвечало представлению об их валентности. Но, когда ксенон вступил в химическую реакцию, когда стал известен его высший фторид, в котором валентность ксенона равна восьми (а это вполне согласуется со строением его электронной оболочки), инертные газы решили перенести в VIII группу. Нулевая группа перестала существовать.

Свойства ксенона

Ксенон, как и все инертные газы VIII группы таблицы Менделеева, состоит из одноатомных молекул, не имеет ни запаха, ни цвета, не горит и не поддерживает горение, не взрывоопасен, слабо растворяется в воде и очень быстро выделяется из организма через легкие.

Как инертный газ он благороден, никакой биотрансформации в организме не подвергается, не вступает ни в какие химические реакции. Инертность Хе обусловлена насыщенностью внешней электронной оболочки, электронные конфигурации его предельно замкнуты и максимально прочны. Порядковый номер Хе — 54, молекулярный вес —131,29. Плотность при 0 °С и 1 Ата составляет 5,89 кг/м 3 , что в 4 раза выше, чем у воздуха и в З,2 раза выше, чем у N 2 О.

Ксенон в природе

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 виды ксенона, например, 133 Xe и 135 Xe , получаются как результат нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах.

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 129 Xe 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.

Получение ксенона

Основным источником промышленного производства ксенона является воздух, где в 1000 м 3 содержится 86 см 3 ксенона. В России и странах СНГ уровень годового промышленного производства чистого ксенона составляет около 1500 м 3 .

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. Как заключение, ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделен дистилляцией на криптон и ксенон.

Основными поставщиками сырья (криптон-ксенонового концентрата) являются крупные промышленные центры металлургической промышленности России. Для получения чистого ксенона используется криптон-ксеноновый концентрат, который подвергается криогенной ректификации на газоразделительных установках, обеспечивающих получение ксенона высокой чистоты (99,999%). Из-за своей малой распространенности ксенон гораздо дороже более легких инертных газов.

Ксенон на практике

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 (127 Xe , 133 Xe , 137 Xe 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) двигателей космических аппаратов .

С конца XX века ксенон стал применяться как средство для общего наркоза (достаточно дорогой, но абсолютно нетоксичный, точнее — не вызывает химических последствий — как инертный газ). Первые диссертации о технике ксенонового наркоза в России появились в 1993 г. В качестве лечебного наркоза ксенон эффективно применяется для снятия острых абстинентных состояний и лечения наркомании, а также психических и соматических расстройств.

Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива , а также в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.

В изотопе ксенон-129 возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния, называемого гиперполяризацией .

Ксенон

КСЕНО́Н -а; м. [от греч. xenos - чужой]. Химический элемент (Хе), один из инертных газов (применяется в электротехнике и медицине).

◁ Ксено́новый, -ая, -ое. К-ая лампа. К-ая трубка.

ксено́н

(лат. Xenon), химический элемент VIII группы периодической системы, относится к благородным газам. Название от греческого xénos - чужой (открыт как примесь к криптону). Плотность 5,851 г/л, t кип –108,1ºC. Первый благородный газ, для которого получены химические соединения (например, XePtF 6). Ксеноновая лампа применяется в прожекторах, кинопроекторах. Фториды XeF 2 , XeF 4 - мощные окислители и фторирующие агенты.

КСЕНОН

КСЕНО́Н (лат. Xenon, от греческого xenos - чужой), Хе (читается «ксенон»), химический элемент с атомным номером 54, атомная масса 131,29. Инертный, или благородный, газ. Расположен в группе VIIIA в 5 периоде периодической системы.
Природный атмосферный ксенон состоит из девяти изотопов: 124 Хе (0,096%), 126 Хе (0,090%), 128 Хе (1,92%), 129 Хе (26,44%), 130 Хе (4,08), 131 Хе (21,18%), 132 Хе (26,89%), 134 Хе (10,44%) и 136 Хе (8,87%).
Радиус атома 0,218 нм. Электронная конфигурация внешнего слоя 5s 2 p 6 . Энергии последовательной ионизации - 12,130, 21,25, 32,1 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 2,6.
История открытия
Открыт английскими учеными У. Рамзаем (см. РАМЗАЙ Уильям) и М. Траверсом (см. ТРАВЕРС Моррис Уильям) в 1898 методом спектрального анализа как примесь к криптону (см. КРИПТОН) . В 1962 в Канаде Н. Бартлетт (см. БАРТЛЕТТ Нил) получил первое устойчивое при комнатной температуре химическое соединение ксенона XePtF 6 .
Нахождение в природе
Ксенон - редчайший газ земной атмосферы, содержание в воздухе 8,6·10 -5 % по объему. Общие запасы ксенона в атмосфере 1,6·10 11 м 3 .
Получение
Ксенон выделяют как побочный продукт при переработке воздуха на азот и кислород.
Физические и химические свойства
Ксенон - одноатомный газ без цвета и запаха. Температура кипения –108,12 °C, плавления –11,85 °C. Критическая температура 16,52 °C, критическое давление 5,84 МПа. Плотность 5,85 кг/м 3 .
В 100 мл воды при 20 °C растворяется 9,7 мл Xe.
Ксенон образует клатраты (см. КЛАТРАТЫ) с водой и многими органическими веществами: Хе·5,75Н 2 О, 4Хе·3С 6 Н 5 ОН и другие. В клатратах атомы-гости Xe занимают полости в кристаллических решетках веществ-хозяев.
Непосредственно Xe взаимодействует только со фтором, образуя XeF 2 , XeF 4 и XeF 6 . Дифторид ксенона XeF 2 имеет тетрагональную решетку, температуру плавления 129 °C, плотность 4,32 г/см 3 . Решетка тетрафторида XeF 4 моноклинная, температура плавления 117,1 °C, плотность 4,0 г/см 3 . Решетка гексафторида XeF 6 моноклинная, температура плавления 49,5 °C, плотность 3,41 г/см 3 .
Гидролизом XeF 4 и XeF 6 получают неустойчивые оксифториды XeОF 4 , XeО 2 F 2 , XeОF 2 , XeО 3 F 2 и XeО 2 F 4 и оксиды ХеО 3 и ХеО 4 , которые при комнатной температуре они разлагаются на простые вещества.
Фториды ксенона взаимодействуют с водными растворами щелочей, образуя ксенаты МНХеО 4 (М = Na, K, Rb, Cs), устойчивые до 180 °C. При гидролизе растворов XeF 6 , диспропорционировании XeО 3 в щелочных растворах и при озонировании водных растворов XeО 3 получены перксенаты Na 4 XeO 6 и (NH 4) 4 XeO 6 .
Применение
Ксенон используют 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. Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
Физиологическое действие
Газ ксенон безвреден. Фториды ксенона ядовиты, ПДК в воздухе 0,05 мг/м 3 .

Энциклопедический словарь . 2009 .

Синонимы :

Смотреть что такое "ксенон" в других словарях:

Zenon: Z3 … Википедия

- (символ Хе), газообразный неметаллический элемент, один из инертных газов. Открыт в 1898 г. Ксенон присутствует в земной атмосфере (в соотношении около 1:20000000) и может быть получен РЕКТИФИКАЦИЕЙ (разделением на фракции) жидкого воздуха.… … Научно-технический энциклопедический словарь

- (гр. xenon.). Элемент из группы аргона; в ничтожн. количестве входит в состав воздуха. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ксенон (гр. xenos чужой (впервые был найден как примесь к криптону)) хим.… … Словарь иностранных слов русского языка

- (Xenon), Xe химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 54, атомная масса 131,29; относится к благородным газам. Ксенон открыли английские ученые У. Рамзай и М. Траверс в 1898 … Современная энциклопедия

Ксенон - (Xenon), Xe химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 54, атомная масса 131,29; относится к благородным газам. Ксенон открыли английские ученые У. Рамзай и М. Траверс в 1898. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

- (лат. Xenon) Xe, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 54, атомная масса 131,29, относится к благородным газам. Название от греческого xenos чужой (открыт как примесь к криптону). Плотность 5,851 г/л, tкип 108,1 .С.… … Большой Энциклопедический словарь

Xe (от греч. xenos чужой * a. xenon; н. xenon; ф. xenon; и. xenon), хим. элемент VIII группы периодич. системы Менделеева, относится к инертным газам, ат.н. 54, ат. м. 131,3. Природный K. смесь девяти стабильных изотопов, среди к рых… … Геологическая энциклопедия

КСЕНОН, а, муж. Химический элемент, инертный газ без цвета и запаха, применяемый в мощных осветительных приборах. | прил. ксеноновый, ая, ое. Ксеноновая трубка. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

- (Xenon), Хе, хим. элемент VIII группы периодич. системы элементов, инертный газ. Ат. номер 54, ат. масса 131,30. Природный К. состоит из 9 стабильных изотопов: 124 Хе (0,10%), 126 Хе (0,09%), 128 Хе (1,91%), 129 Хе (26,4%), 130 Хе (4,1%), 131 Хе… … Физическая энциклопедия

Сущ., кол во синонимов: 2 газ (55) элемент (159) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Инертный газ нулевой гр. периодической системы, порядковый № 54. К. земной атмосферы состоит из 9 стабильных изотопов. Обогащенный тяжелыми изотопами, К. обнаружен в урановых м лах, где он образуется при спонтанном делении изотопов урана. См.… … Геологическая энциклопедия

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 м 3 воздуха 9,3 л аргона и всего лишь 0,08 мл ксенона.
Но к тому времени стараниями ученых, прежде всего англичанина Траверса, появилась возможность получать значительные количества жидкого воздуха. Стал доступен даже жидкий водород . Благодаря этому Рамзай совместно с Траверсом смог заняться исследованием наиболее трудно-летучей фракции воздуха, получающейся после отгонки гелия, водорода, неона, кислорода , азота и аргона. Остаток содержал Сырой (то есть неочищенный) криптон. Однако после откачки его в сосуде неизменно оставался пузырек газа. Этот газ голубовато светился в электрическом разряде и давал своеобразный спектр с линиями в областях от оранжевой до фиолетовой.
Характерные спектральные линии - визитная карточка элемента. У Рамзая и Траверса были все основания считать, что открыт новый инертный газ. Его назвали ксеноном, что в переводе с греческого значит «чужой»: в криптоновой фракции воздуха он действительно выглядел чужаком.
В поисках нового элемента и для изучения его свойств Рамзай и Траверс переработали около 100 т жидкого воздуха; индивидуальность ксенона как нового химического элемента они установили, оперируя всего 0,2 см 3 этого газа. Необычайная для того времени тонкость эксперимента!
Хотя содержание ксенона в атмосфере крайне мало, именно воздух - практически единственный и неисчерпаемый источник ксенона. Неисчерпаемый - потому, что почти весь ксенон возвращается в атмосферу .

Процесс выделения благородных газов из воздуха описан многократно. Воздух, очищенный предварительно от углекислоты и влаги, сжижают, а затем начинают испарять. Сначала «летят» более легкие газы. После испарения основной массы воздуха рассортировывают оставшиеся тяжелые инертные газы.
Любопытно, что 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».

Ксенон вступает в реакции

Когда-то сочетание слов «химия ксенона» казалось абсурдным. И все же дерзкая мысль о том, что ксенон может образовывать устойчивые соединения с галогенами, приходила в голову многим ученым. Так, еще в 1924 г. высказывалась идея, что некоторые соединения тяжелых инертных газов (в частности, фториды и хлориды ксенона) термодинамически вполне стабильны и могут существовать при обычных условиях. Через девять лет эту идею поддержали и развили известные теоретики - Полипг и Оддо.
Изучение электронной структуры оболочек криптона и ксенона с позиций квантовой механики привело к заключению, что эти газы в состоянии образовывать устойчивые соединения с фтором . Нашлись и экспериментаторы, решившие проверить гипотезу, но шло время, ставились опыты, а фторид ксенона не получался. В результате почти все работы в этой области были прекращены, и мнение об абсолютной инертности благородных газов утвердилось окончательно.
Однако в 1961 г. Бартлетт, сотрудник одного из университетов Канады, изучая свойства гексафторида платины - соединения более активного, чем сам фтор, установил, что потенциал ионизации у ксенона ниже, чем у кислорода (12,13 и 12,20 эв соответственно). Между тем кислород образовывал с гексафторидом платины соединение состава O 2 PtF 6 ... Бартлетт ставит опыт и при комнатной температуре из газообразного гексафторида платины и газообразного ксенона получает твердое оранжево-желтое вещество - гексафторплатинат ксенона XePtF6, поведение которого ничем не отличается от поведения обычных химических соединений. При нагревании в вакууме XePtF 6 возгоняется без разложения, в воде гидролизуется, выделяя ксенон:
2XePtFe + 6Н 2 O → 2Хе + O 2 + 2PtO 2 + 12HF.
Последующие работы Бартлетта позволили установить, что ксенон в зависимости от условий реакции образует два соединения с гексафторидом платины: XePtF 6 и Xe(PtF 6) 2 ;. при гидролизе их получаются одни и те же конечные продукты.

Убедившись, что он действительно вступил в реакцию с гексафторидом платины, Бартлетт выступил с докладом и в 1962 г. опубликовал в журнале «Proceedings of the Chemical Society» статью, посвященную сделанному им открытию. Статья вызвала огромный интерес, хотя многие химики отнеслись к ней с нескрываемым недоверием. Но уже через три недели эксперимент Бартлетта повторила группа американских исследователей во главе с Черником в Аргоннской национальной лаборатории. Кроме того, они впервые синтезировали аналогичные соединения ксенона с гексафторидами рутения , родия и плутония . Так были открыты первые пять соединений ксенона: XePtF 6 , Xe(PtFe) 2 , XeRuFe, XeRhF 6 , XePuFe - миф об абсолютной инертности благородных газов развеян и заложено начало химии Xe.

Фториды ксенона

Настало время проверить правильность гипотезы о возможности прямого взаимодействия ксенона с фтором.
Смесь газов (1 часть ксенона и 5 частей фтора) поместили в никелевый (поскольку никель наиболее устойчив к действию фтора) сосуд и нагрели под сравнительно небольшим давлением. Через час сосуд быстро охладили, а оставшийся в нем газ откачали и проанализировали. Это был фтор. Весь газ прореагировал! Вскрыли сосуд и обнаружили в нем бесцветные кристаллы XeF,.
Тетрафторид Xe оказался вполне устойчивым соединением, молекула его имеет форму квадрата с ионами фтора по углам и ксеноном в центре. Тетрафторид Xe фторирует :
XeF 4 + 2Hg → Хе + 2HgF 2 .
Платина тоже фторируется этим веществом, но только растворенным во фтористом водороде.
Интересно в химии ксенона то, что, меняя условия реакции, можно получить не только XeF 4 , но и другие фториды - XeF 2 , XeF 6 .
Советские химики В. М. Хуторецкий и В. А. Шпанский показали, что для синтеза дпфторида ксенона совсем не обязательны жесткие условия. По предложенному ими способу смесь ксенона и фтора (в молекулярном отношении 1:1) подается в сосуд из никеля или нержавеющей стали, и при повышении давления до 35 атм начинается самопроизвольная реакция.
Дифторпд ксенона XeF 2 можно получить, не пользуясь элементарным фтором. Он образуется при действии электрического разряда на смесь ксенона и четырехфтористого углерода . Возможен, конечно, и прямой синтез. Очень чистый XeF 2 получается, если смесь ксенона и фтора облучить ультрафиолетом. Растворимость дифторида в воде невелика, однако раствор его - сильнейший окислитель. Постепенно он саморазлагается на ксенон, кислород и фтористый водород; особенно быстро разложение идет в щелочной среде. Дифторид имеет резкий специфический запах.
Большой теоретический интерес представляет метод синтеза дифторида ксенона, основанный на воздействии на смесь газов ультрафиолетового излучения (длина волн порядка 2500-3500 А). Излучение вызывает расщепление, молекул фтора F 2 на свободные атомы. В этом и заключается причина образования дифторида: атомарный фтор необычайно активен.

Для получения XeFe требуются более жесткие условия: 700° С и 200 атм. В таких условиях в смеси Xe и фтора (отношение от 1:4 до 1: 20) практически весь ксенон превращается в XeF 6 .
Гексафторид ксенона черезвычайно активен и разлагается со взрывом. Он легко реагирует с фторидами щелочных металлов (кроме LiF): XeF 6 + RbF = RbXeF 7 , но при 50° С эта соль разлагается: 2RbXeF 7 = XeF 6 + Rb 2 XeF 8 .
Сообщения о синтезе высшего фторида XeFs, устойчивого лишь при температуре ниже 77° К, не подтвердились.
Синтез первых соединений Xe поставил перед химиками вопрос о месте инертных газов в периодической системе элементов. Прежде благородные газы были выделены в отдельную нулевую группу, что вполне отвечало представлению об их валентности. Но, когда ксенон вступил в химическую реакцию, когда стали известны его высший оксид ХеO 4 и оксифториды, в которых валентность ксенона равна 8 (а это вполне согласуется со строением его электронной оболочки), инертные газы решили перенести в VIII группу. Нулевая группа перестала существовать.
Заставить ксенон вступить в реакцию без участия фтора (или некоторых его соединений) пока не удалось. Все известные ныне соединения ксенона получены из его фторидов. Эти вещества обладают повышенной реакционной способностью. Лучше всего изучено взаимодействие фторидов ксенона с водой.
Гидролиз XeF 4 в кислой среде ведет к образованию окиси ксенона ХеO 3 - бесцветных, расплывающихся на воздухе кристаллов. Молекула ХеO 3 имеет структуру приплюснутой треугольной пирамиды с атомом ксенона в вершине. Это соединение крайне неустойчиво; при его разложении мощность взрыва приближается к мощности взрыва тротила. Достаточно нескольких сотен миллиграммов ХеO 3 , чтобы эксикатор разнесло в куски. Не исключено, что со временем трехокись ксенона будут использовать как взрывчатое вещество дробящего действия. Такая взрывчатка была бы очень удобна, потому что все продукты взрывной реакции - газы.
Пока же использовать для этой цели трехокись ксенона слишком дорого - ведь ксенона в атмосфере меньше, чем золота в морской воде, и процесс его выделения слишком трудоемок. Напомним, что для получения 1 м 3 ксенона нужно переработать 11 млн. м 3 воздуха.
Соответствующая трехокиси неустойчивая кислота шестивалентного ксенона Н 2 ХеO 4 образуется в результате гидролиза XeF 6 при 0°С:
XeF 6 + 4Н 20 → 6HF + Н2ХеO 4 .
Если к продуктам этой реакции быстро добавить Ва(ОН) 2 , выпадает белый аморфный осадок ВаХеO 4 . При 125° С он разлагается на

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 м 3 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 XePtF 6 .
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 XeF 2 , летучие кристаллы, имеет резкий специфический запах. Он образуется при действии электрического разряда на смесь ксенона и четырехфтористого углерода. Очень чистый XeF 2 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 XeF 4 , 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 ХеО 3 . Тетрафторид ксенона фторирует ртуть:
XeF 4 + 2Hg = Хе + 2HgF 2 .
Платина тоже фторируется этим веществом, но только растворенным во фтористом водороде.
Гексафторид ксенона XeF 6 , 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*XeF 6
Гексафторплатинат ксенона XePtF 6 твердое оранжево-желтое вещество. При нагревании в вакууме XePtF 6 возгоняется без разложения, в воде гидролизуется, выделяя ксенон:
2XеPtF 6 +6H 2 O = 2Xe+РtO 3 + 12HF
Существует также соединение Xе 2 . Аналогичные соединения ксенон образует с гексафторидами рутения, родия и плутония.
Оксид ксенона(VI) , бесцветные, расплывающиеся на воздухе кристаллы. Молекула ХеО 3 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 - H 2 ХеO 4 , растворимы, в щелочной среде разлагаются на ксенон и перксенаты. Окислители, взрывоопасны.
Оксид ксенона(VIII) Молекула ХеО 4 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 - H 4 ХеO 6 , 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.

См. также:
Белов Д.В. Неинертный благородный ксенон. Химия в школе, 2008, №6, стр.10
Трифонов Д.Н., Столетие нулевой группы. Химия (прил. к газ. "1-е Сентября"), №5, 2000 г.