ქსენონი

Xenonum < ბერძ. ξένος [Xenon] — „სხვისი“; ქიმიური სიმბოლო — ${\displaystyle {\ce {Xe}}}$) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეხუთე პერიოდის, მეთვრამეტე ჯგუფის (ძველი კლასიფიკაციით — მერვე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, VIIIა) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია 54, ატომური მასა — 131.29, t_დნ — (−111.75) °C, t_დუღ — (−108.099) °C, სიმკვრივე — 5.894 გ/ლ. ქსენონი ერთატომიანი უფერული და უსუნო აირია. მიეკუთვნება ინერტულ აირებს. გვხვდება ძირითადად ატმოსფეროში. ბუნებრივი ქსენონი შედგება 9 იზოტოპისაგან: შვიდი (${\displaystyle {\ce {^{126}Xe}}}$, ${\displaystyle {\ce {^{128}Xe}}}$, ${\displaystyle {\ce {^{129}Xe}}}$, ${\displaystyle {\ce {^{130}Xe}}}$, ${\displaystyle {\ce {^{131}Xe}}}$, ${\displaystyle {\ce {^{132}Xe}}}$ და ${\displaystyle {\ce {^{134}Xe}}}$) სტაბილური და ორი (${\displaystyle {\ce {^{124}Xe}}}$ და ${\displaystyle {\ce {^{136}Xe}}}$) სუსტად რადიოაქტიული. 1898 წელს აღმოაჩინეს ინგლისელმა მკვლევარებმა უ. რამზაიმ და მ. ტრევერზმა. ქსენონი ერთობ იშვიათი ელემენტია. ნორმალურ პირობებში 1000 მ³ ჰაერი შეიცავს დაახლოებით 87 სმ³ ქსენონს. შესწავლილია ქსენონის ნაერთები ფთორთან: ${\displaystyle {\ce {XeF2}}}$, ${\displaystyle {\ce {XeF4}}}$, ${\displaystyle {\ce {XeF6}}}$, ${\displaystyle {\ce {XeF8}}}$; ცნობილია სხვა ნაერთებიც ${\displaystyle {\ce {XeO3}}}$, ${\displaystyle {\ce {BaXeO6}}}$, ${\displaystyle {\ce {XeO4}}}$ და სხვა.

ქსენონი, ₅₄Xe

ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	ერთატომიანი უფერული და უსუნო აირი
სტანდ. ატომური წონა Ar°(Xe)	131.293±0.006 131.29±0.01 (დამრგვალებული)
ქსენონი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი Kr ↑ Xe ↓ Rn იოდი ← ქსენონი → ცეზიუმი
ატომური ნომერი (Z)	54
ჯგუფი	18 ჯგუფი (ინერტული აირები)
პერიოდი	5 პერიოდი
ბლოკი	p-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Kr] 4d10 5s2 5p6
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 18, 18, 8
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	აირი
დნობის ტემპერატურა	−111.75 °C ​(161.40 K, ​​​−169.15 °F)
დუღილის ტემპერატურა	−108.099 °C ​(165.051 K, ​​​−162.578 °F)
სიმკვრივე (ნსპ)	5.894 გ/ლ
სიმკვრივე (დ.წ.)	2.942 გ/სმ3
სამმაგი წერტილი	161.405 K, ​​​81.77 კპა
კრიტიკული წერტილი	289.733 K, 5.842 მპა
დნობის კუთ. სითბო	2.27 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო	12.64 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა	21.01 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k T (K)-ზე 83 92 103 117 137 165
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	0, +2, +4, +6, +8
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 2.60
იონიზაციის ენერგია	1: 1170.4 კჯ/მოლ 2: 2046.4 კჯ/მოლ 3: 3099.4 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი	ემპირიული: 108 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)	140±9 პმ
იონური რადიუსი (rion)	190 პმ
ვან-დერ-ვალსის რადიუსი	216 პმ
ქსენონის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	პირველადი ნუკლიდების სახით
მესრის სტრუქტურა	კუბური წახნაგცენტრირებული
მესრის პერიოდი	6.200 Å
ბგერის სიჩქარე	178 მ/წმ
თერმული გაფართოება	6997565000000000000♠5.65×10−3 µმ/(მ·K)
მაგნეტიზმი	დიამაგნეტიკი
მაგნიტური ამთვისებლობა	3004561000000000000♠−43.9×10−6 სმ3/მოლ
CAS ნომერი	7440-63-3
ისტორია
აღმომჩენია	უილიამ რამზაიმ და მორის ტრევერზი (1898)
ქსენონის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 124Xe 0.095% 7022180000000000000♠1.8×1022 წ εε 124Te 125Xe სინთ 7001169000000000000♠16.9 სთ ε 125I 126Xe 0.089% სტაბილური 127Xe სინთ 7001363450000000000♠36.345 დღ-ღ ε 127I 128Xe 1.910% სტაბილური 129Xe 26.401% სტაბილური 130Xe 4.071% სტაბილური 131Xe 21.232% სტაბილური 132Xe 26.909% სტაბილური 133Xe სინთ 7000524700000000000♠5.247 დღ-ღ β− 133Cs 134Xe 10.436% სტაბილური 135Xe სინთ 7000914000000000000♠9.14 სთ β− 135Cs 136Xe 8.857% 7021216500000000000♠2.165×1021 წ β−β− 136Ba
ქსენონი ვიკისაწყობში •

აღმოჩენილია 1898 წელს ინგლისელი მეცნიერის უილიამ რამზაის და უ. რელეის მიერ როგორც კრიპტონის მცირე მინარევი.

სახელწოდების წარმომავლობა

მომდინარეობს ბერძ. ξένος — სხვისი. აღმოაჩინეს 1898 წ. ინგლისელმა მეცნიერებმა უ. რამზაიმ და მ. ტრავერსიმ, რომლებმაც თხევადი ჰაერი ნელ-ნელა ააორთქლეს და ძნელად აქროლადი ფრაქციები გამოიკვლიეს სპექტროსკოპიული მეთოდით. ქსენონი იყო აღმოჩენილი როგორც კრიპტონის მინარევი, საიდანაც მოდის მისი სახელწოდებაც. ქსენონი — ძალიან იშვიათი ელემენტია. ნორმალურ პირობებში 1000 მ³ ჰაერი შეიცავს მიახლოებით 87 სმ³ ქსენონს.

მზის სისტემაში

მზის ატმოსფეროში, დედამიწაზე, ასტეროიდების და კომეტების შემადგენლობაში ქსენონი შედარებით იშვიათია. მარსის ატმოსფეროში ქსენონის კონცენტრაცია დედამიწის ანალოგიურია: 0.08 მემილიონე ნაწილი, თუმცა ¹²⁹Xe-ის არსებობა მარსზე უფრო მაღალია, ვიდრე დედამიწაზე ან მზეზე. რადგანაც მოცემული იზოტოპი წარმოიქმნება რადიოაქტიური დაშლის შედეგად, მიღებული მონაცემები ცხადყოფენ მარსის მიერ პირველადი ატმოსფეროს დაკარგვას, შესაძლებელია, პლანეტის ფორმირების შემდეგ პირველი 100 მილიონი წლის განმავლობაში. იუპიტერზე კი, პირუკუ, ქსენონის ყველაზე მაღალი კონცენტრაციაა ატმოსფეროში — და თითქმის ორჯერ მაღალია, ვიდრე მზეზე.

ფიზიკური

დნობის ტემპერატურა −112 °C, დუღილის ტემპერატურა −108 °C, განმუხტვისას ანათებს იისფრად.

ქიმიური

ქსენონი არის პირველი კეთილშობილი ინერტული აირი, რომლისთვისაც მიღებული იქნა ნამდვილი ქიმიური ნაერთები. ნაერთების მაგალითებს წარმოადგენენ ქსენონის დიფტორიდი, ქსენონის ტეტრაფტორიდი, ქსენონის ჰექსაფტორიდი, ქსენონის ტრიოქსიდი.

ქსენონის პირველი ნაერთი მიღებულ იქნა ნილ ბარტლეტის მიერ ქსენონისა და პლატინის ჰექსაფტორიდის რეაქციით 1962 წ. ამ მომენტიდან ორი წლის განმავლობაში მიღებულ იქნა უკვე რამდენიმე ათეული ნაერთი, მათ შორის ფტორიდები, რომლებიც წარმოადგენენ პირველად ნივთიერებებს ქსენონის დანარჩენი ყველა წარმოებულის სინთეზისათვის.

ბოლო დროს აღწერიალია ქსენონის ფტორიდები და მათი სხვადასხვა კომპლექსები, ოქსიდები, ქსენონის ოქსიფტორიდები, მჟავების ნაკლებადმდგრადი კოვალენტური წარმოებულები, შენაერთები ბმებით Xe-N, ქსენონორგანული ნაერთები. შედარებით ბოლო დროს მიღებული იქნა ოქროს საფუძველზე არსებული კომპლექსი. ადრე აღწერილი სტაბილური ქსენონის ქლორიდების არსებობა არ დადასტურდა (მოგვიანებით აღწერილი იქნა ექსიმერული ქსენონის ქლორიდები).

ქსენონისათვის ცნობილია იზოტოპების არსებობა რომელთა მასური რიცხვებია 110-დან 147-მდე და 12 ბირთვული იზომერი. მათ შორის სტაბილურს წარმოადგენენ იზოტოპები მასური რიცხვით 124, 126, 128, 129, 130, 131, 132, 134, 136. დანარჩენი იზოტოპები რადიოაქტიურნი არიან, ყველაზე გრძელვადიანი -- ¹²⁷Xe (ნახევრადდაშლის პერიოდი 36.345 დღეღამე) და ¹³³Xe (5,2475 დღეღამე), დანარჩენი იზოტოპების ნახევრად დაშლის პერიოდი არ აღემატება 20 საათს. ბირთვულ იზომერებს შორის ყველაზე სტაბილურია ¹³¹Xe^m ნახევრადდაშლის პერიოდით 11,84 დღეღამე, ¹²⁹Xe^m (8.88 დღეღამე) და ¹³³Xe^m (2.19 დღეღამე)

ქსენონის იზოტოპს მასური რიცხვით 135 (ნახევრად დაშლის პერიოდი 9,14 საათი) აქვს სითბური ნეიტრონების მოტაცების მაქსიმალური ბირთვული ეფექტური განიკვეთი ყველა ცნობილ ნივთიერებას შორის — მიახლოებით 3 მილიონი ბარნი ენერგიისათვის 0,069 ევ, მისი დაგროვება ბირთვულ რეაქტორებში ტელურ-135-ის და იოდ-135-ის ბირთვების β-დაშლის ჯაჭვის შედეგად მიდის ე.წ. რეაქტორის მოწამლვამდე ქსენონით (იხ. ასევე იოდის ორმო).

  მთავარი სტატია: ქსენონის იზოტოპები.

ქსენონს მიიღებენ მეტალურგიულ საწარმოებში როგორც თხევადი ჟანგბადის წარმოების თანაურ პროდუქტს.

მეწველობაში ქსენონს მიიღებენ როგორც თანაური პროდუქტს ჰაერის გაყოფისას ჟანგბადად და აზოტად. ასეთი გაყოფის შემდეგ, რომელიც ჩვეულებრივ მიმდინარეობს რექტიფიკაციის მეთოდით, მიღებული თხევადი ჟანგბადი შეიცავს კრიპტონისა და ქსენონის მცირე რაოდენობას. თხევად ჟანგბადს შემდგომი რექტიფიკაცია ამდიდრებს კრიპტონ-ქსენონის ნარევის შემცველობას 0.1-0.2 %-მდე, რომელიც გამოიყოფა სილიკაგელზე ადსორბციით ან დისტილაციით. საბოლოოდ, ქსენონ-კრიპტონის კონცენტრატი შეიძლება გაყოფილ იქნას დისტილაციით ცალ-ცალკე კრიპტონად და ქსენონად.

თავისი მცირე გავრცელების გამო, ქსენონი შედარებით უფრო ძვირია ვიდრე უფრო მჩატე ინერტული აირები.

მიუხედავად მისი მაღალი ღირებულებისა, ქსენონი შეუცვლელია მთელ რიგ შემთხვევებში:

• ქსენონს გამოიყენებენ გახურების ნათურების შესავსებად, მძლავრ ქსენონის გაზოდამუხტვის ნათურაში და შუქის იმპულსურ წყაროებში (აირის მაღალი ატომური მასა ნათურის კოლბაში ხელს უშლის ვოლფრამის აორთქლებას გახურების სპირალის ზედაპირიდან).
• რადიოაქტიური იზოტოპები (¹²⁷Xe, ¹³³Xe, ¹³⁷Xe, და სხვა) გამოიყენება როგორც გამოსხივების წყარო რადიოგრაფიაში და მედიცინაში დიაგნოსტიკისათვის, გაჟონვის აღმოსაჩენად ვაკუუმის დანადგარებში.
• ქსენონის ფტორიდები გამოიყენებიან ლითონების პასივაციისათვის.
• ქსენონი წმინდა სახით, და ცეზიუმ-133-ის ორთქლის მცირედი დამატებით, წარმოადგენს მაღალეფექტურ მუშა სხეულს ელექტრორეაქტიულ (უმთავრესად - იონური და პლაზმური) ძრავებისათვის კოსმოსურ აპარატებში.
• XX საუკუნის ბოლოს შემუშავებულ იქნა ქსენონის გამოყენების მეთოდი საერთო ნარკოზისათვის და გაუმტკივნებლობისათვის. ქსენონის ნარკოზის ტექნიკის შესახებ პირველი დისერტაცია გაჩნდა რუსეთში 1993 წელს. 1999 წელს ქსენონი დაშვებულ იქნა მედიცინაში როგორც საერთო ინგალაციური ნარკოზი.

• ბოლო დროს ქსენონი გადის აპრობაციას დამოკიდებული დაავადებების მკურნალობაზე.
• თხევადი ქსენონი ზოგჯერ გამოიყენება როგორც ლაზერების მუშა გარემო.
• ქსენონის ფტორიდები და ოქსიდები წარმოდგენილნი არიან როგორც რაკეტის საწვავის უძლიერესი მჟანგავები, ასევე ლაზერებში აირების ნარევების კომპონენტი.
• იზოტოპ ¹²⁹Xe-ში შეიძლება ბირთვული სპინების ნაწილის პოლარიზება - ე.წ. ჰიპერპოლარიზაციის მდგომარეობამდე.
• ქსენონი გამოიყენება გოლეას უჯრედის კონსტრუქციაში როგორც კატალიზატორი.
• გამოიყენება ფტორის ტრანსპორტირებისათვის, რომელიც ავლენს ძლიერ ელექტროუარყოფითობას, ჟანგვით თვისებებს.

ქსენონი არ თამაშობს არავითარ ბიოლოგიურ როლს.

ფიზიოლოგიური ქმედება

• აირი ქსენონი მავნე არ არის, მაგრამ იწვევს ქსენონის ნარკოზს (ფიზიკური მექანიზმით), ხოლო დიდი კონცენტრაციით (80 %-ზე მეტი) იწვევს ასფიქსიას.
• ქსენონში ბგერის დაბალი სიჩქარის გამო, ვიდრე ჰაერში, ქსენონით შევსებული ფილტვები და ლაპარაკის დროს ამოსუნთქვა იწვევს ხმის ტემბრის დაწევას (ჰელიუმის უკუეფექტით).
• ქსენონის ფტორიდები საწამლავებია, ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია ჰაერში 0,05 მგ/მ³.

• ქსენონი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში დაარქივებული 2018-12-27 საიტზე Wayback Machine.
• ქსენონის გაყიდვა და ქსენონის დანადგარები და სხვა დაარქივებული 2012-03-08 საიტზე Wayback Machine.
• ქსენონის ნაერთები