Ksenon (Xe)

Ksenon w układzie okresowym

Pierwiastek leży w piątym okresie, czyli w piątym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 5 powłokach. Znajduje się w 18 grupie (blok p — elektrony walencyjne zapełniają podpowłokę p). W tej samej grupie stoją: Hel, Neon, Argon, Krypton, Radon, Oganeson — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Ksenon jest gazem (topnieje w -111,75 °C, wrze w -108,12 °C).

Ksenon — co to za pierwiastek

Białe światło reflektorów samochodowych, znieczulenie ogólne i paliwo silników jonowych.

Właściwości pierwiastka Ksenon

Ksenon jest bezbarwnym i bezwonnym gazem jednoatomowym, najcięższym spośród trwałych gazów szlachetnych; jego gęstość to 0,005887 g/cm³. Skrapla się w −108,12 °C, a krzepnie już w −111,75 °C, więc zakres, w którym istnieje jako ciecz, jest wyjątkowo wąski. Konfiguracja [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ daje pełny oktet, ale energia jonizacji wynosi tylko 12,13 eV — mniej niż u lżejszych gazów szlachetnych, bo elektrony walencyjne są daleko od jądra i słabo trzymane. Właśnie dlatego ksenon jako jeden z nielicznych gazów szlachetnych naprawdę wchodzi w reakcje, i to z najbardziej agresywnymi partnerami: fluorem i tlenem. W wyładowaniu elektrycznym świeci niebieskofioletowo, a pod zwiększonym ciśnieniem działa narkotycznie.

Zastosowanie pierwiastka Ksenon

Ksenon przede wszystkim świeci. Łuk elektryczny w ksenonie daje światło bardzo zbliżone do dziennego, dlatego wypełnia się nim reflektory samochodowe, lampy błyskowe aparatów fotograficznych, lampy projektorów kinowych i sztuczne słońca używane do badania paneli fotowoltaicznych. Drugie zastosowanie jest kosmiczne: ksenon to paliwo silników jonowych. Sonda jonizuje jego atomy i rozpędza je polem elektrycznym, uzyskując ciąg niewielki, ale utrzymywany miesiącami — tak leciały misje do Merkurego i do planetoidy Westy. W medycynie ksenon bywa stosowany do znieczulenia ogólnego, bo jest bardzo dobrze tolerowany przez układ krążenia, choć wysoka cena ogranicza jego użycie. Fizycy budują z ciekłego ksenonu ogromne detektory do polowania na cząstki ciemnej materii, a lekarze wykorzystują go do obrazowania płuc rezonansem magnetycznym.

Ksenon — najważniejsze związki chemiczne

Ksenon tworzy prawdziwe związki chemiczne i to czyni go najciekawszym gazem szlachetnym. Najlepiej poznane są fluorki: XeF₂, XeF₄ i XeF₆ — bezbarwne, krystaliczne ciała stałe. Difluorek XeF₂ jest wygodnym odczynnikiem fluorującym w laboratorium i gazem trawiącym krzem w mikroelektronice. Z hydrolizy XeF₆ powstaje tlenek ksenonu XeO₃, silny utleniacz, który w stanie stałym wybucha przy najlżejszym wstrząsie. Znane są też sole zwane nadksenonianami, na przykład Na₄XeO₆, w których ksenon osiąga najwyższy możliwy dla siebie stopień utlenienia.

Ksenon — gdzie go spotykasz

• reflektory
• znieczulenie
• silniki jonowe sond

Ksenon w szkole — co trzeba wiedzieć

Ksenon leży w osiemnastej grupie, w piątym okresie, w bloku p. W podstawówce wystarczy wiedzieć, że to gaz szlachetny z pełnym oktetem, bardzo mało reaktywny i występujący w powietrzu w śladowych ilościach. W liceum zaczyna się rzecz ważniejsza: ksenon jest kontrprzykładem dla zdania, że gazy szlachetne nie tworzą związków. Umiej wyjaśnić dlaczego — duży promień atomu i stosunkowo niska energia jonizacji sprawiają, że fluor i tlen potrafią mu wyrwać elektrony. Warto znać kształt cząsteczek: XeF₂ jest liniowy, a XeF₄ płaski kwadratowy, co dobrze ćwiczy metodę VSEPR. I uwaga na symbol dwuliterowy Xe, którego nie zapisuje się jako X ani nie myli z kryptonem (Kr).

Ksenon — historia odkrycia

Ksenon odkryli w 1898 roku William Ramsay i Morris Travers w Londynie, badając to, co zostaje po stopniowym odparowaniu skroplonego powietrza. Był ostatnim i najrzadszym z gazów, które wtedy znaleźli, stąd nazwa od greckiego xenos — obcy, cudzoziemiec. Przez ponad pół wieku uważano, że gazy szlachetne nie mogą tworzyć żadnych związków, i pisano to w podręcznikach jako regułę bez wyjątków. Obalił ją Neil Bartlett, który otrzymał pierwszy związek ksenonu i zmusił chemików do przepisania całego rozdziału o osiemnastej grupie.

Ksenon — skąd wzięła się nazwa

gr. xenos — obcy

Ksenon — izotopy

ksenon-132 dominuje

Ksenon — bezpieczeństwo

Obojętny; działa narkotycznie pod ciśnieniem.

Ciekawostki o pierwiastku Ksenon

• Sondy do Merkurego i Westy leciały na ksenonie, nie na paliwie chemicznym.
• W ciekłym ksenonie przelot cząstki wywołuje króciutki błysk światła — na tej właściwości opierają się największe detektory zbudowane do poszukiwania ciemnej materii.
• Ksenon i argon trafiły na listę substancji zakazanych w sporcie, bo podejrzewano, że ich wdychanie pobudza organizm do produkcji erytropoetyny.
• W atmosferze Ziemi ksenonu jest znacznie mniej, niż wynikałoby z porównania z meteorytami; geochemicy nazywają to problemem brakującego ksenonu i wciąż go nie rozwiązali.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Ksenon