Ксенон и его характеристики
Общая характеристика ксенона
Ксенон не реагирует с кислотами, щелочами.Реакционная способность ксенона выше, чем у криптона: он взаимодействует с сильными окислителями. Этот газ получают путем фракционной дистилляции жидкого воздуха при глубоком охлаждении.
Атомная и молекулярная масса ксенона
Относительная молекулярная масса Mr – это молярная масса молекулы, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 ( 12 С). Это безразмерная величина.
Относительная атомная масса Ar – это молярная масса атома вещества, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 ( 12 С).
Поскольку в свободном состоянии ксенон существует в виде одноатомных молекул Хe, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 131,239.
Изотопы ксенона
Известно, что в природе ксенон может находиться в виде девяти стабильных изотопов 124 Хe, 126 Хe, 128 Хe, 129 Хe, 130 Хe, 131 Хe, 132 Хe, 134 Хe и 136 Хe. Их массовые числа равны 124, 126, 128, 129, 130, 131, 132, 134 и 136 соответственно. Ядро атома изотопа ксенона 124 Хe содержит пятьдесят четыре протона и пятьдесятсемьдесят нейтронов, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы ксенона с массовыми числами от 110-ти до 147-ми, а также двенадцать изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 127 Хe с периодом полураспада равным 36,345 суток.
Ионы ксенона
На внешнем энергетическом уровне атома ксенона имеется восемь электронов, которые являются валентными:
Ксенон – первый инертный газ, для которого были получены химические соединения. В результате химического взаимодействия ксенон отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Молекула и атом ксенона
В свободном состоянии ксенон существует в виде одноатомных молекул Хе. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу ксенона:
Энергия ионизации атома, эВ
Примеры решения задач
| Задание | Рассчитайте относительную плотность по воздуху ксенона. |
| Решение | Известно, что плотность какого-либо газа по воздуху рассчитывается как отношение молярной масса этого газа к молярной массе воздуха (29 г/моль): |
Молярная масса ксенона равна 131 г/моль. Тогда его плотность по воздуху будет равна:
Dair (Хе) = 131 / 29 = 4,52.
| Задание | Вычислите энергию ионизации для иона ксенона Хе(1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5р 3 ). |
| Решение | Рассчитаем энергию ионизации иона аргона Хе(1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5р 3 ): |
где R – константа Ридберга равная 13,6 эВ; z–заряд атома, n – число электронов в атоме.
Порядковый номер ксенона равен 54-м, значит заряд атома ксенона (+54). Количество электронов в данном ионе равно – 51-му.
Ксенон Xe
Ксенон в таблице менделеева занимает 54 место, в 5 периоде.
| Символ | Xe |
| Номер | 54 |
| Атомный вес | 131.2930000 |
| Латинское название | Xenon |
| Русское название | Ксенон |
Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь
Электронная схема ксенона
Xe: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6
Порядок заполнения оболочек атома ксенона (Xe) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.
Ксенон имеет 54 электрона, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:
2 электрона на 1s-подуровне
2 электрона на 2s-подуровне
6 электронов на 2p-подуровне
2 электрона на 3s-подуровне
6 электронов на 3p-подуровне
2 электрона на 4s-подуровне
10 электронов на 3d-подуровне
6 электронов на 4p-подуровне
2 электрона на 5s-подуровне
10 электронов на 4d-подуровне
6 электронов на 5p-подуровне
Степень окисления ксенона
Атомы ксенона в соединениях имеют степени окисления 8, 6, 4, 3, 2, 0.
Ионы ксенона
Валентность Xe
Атомы ксенона в соединениях проявляют валентность VIII, VI, IV, III, II.
Валентность ксенона характеризует способность атома Xe к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:
Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами
Валентность не имеет знака.
Квантовые числа Xe
Видео заполнения электронной конфигурации (gif):
Результат: 
Энергия ионизации
Перейти к другим элементам таблицы менделеева
Ксенон, свойства атома, химические и физические свойства
Ксенон, свойства атома, химические и физические свойства.
131,293(6) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6
Ксенон — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 54. Расположен в 18-й группе (по старой классификации — главной подгруппе восьмой группы), пятом периоде периодической системы.
Общие сведения:
| 100 | Общие сведения | |
| 101 | Название | Ксенон |
| 102 | Прежнее название | |
| 103 | Латинское название | Xenon |
| 104 | Английское название | Xenon |
| 105 | Символ | Xe |
| 106 | Атомный номер (номер в таблице) | 54 |
| 107 | Тип | Неметалл |
| 108 | Группа | Инертный (благородный) газ |
| 109 | Открыт | Уильям Рамзай и Траверс Моррис Уильям, Великобритания, 1898 г. |
| 110 | Год открытия | 1898 г. |
| 111 | Внешний вид и пр. | Инертный газ без цвета, вкуса и запаха |
| 112 | Происхождение | Природный материал |
| 113 | Модификации | |
| 114 | Аллотропные модификации | 2 аллотропные модификации: |
— ксенон с кубической гранецентрированной кристаллической решёткой,
Ксенон, свойства атома, химические и физические свойства
Ксенон, свойства атома, химические и физические свойства.
131,293(6) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6
Ксенон — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 54. Расположен в 18-й группе (по старой классификации — главной подгруппе восьмой группы), пятом периоде периодической системы.
Атом и молекула ксенона. Формула ксенона. Строение атома ксенона:
Ксенон – неметалл. Относится к группе инертных (благородных) газов.
Ксенон обозначается символом Xe.
Как простое вещество ксенон при нормальных условиях представляет собой инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.
Молекула ксенона одноатомна.
Химическая формула ксенона Xe.
Строение атома ксенона. Атом ксенона состоит из положительно заряженного ядра (+54), вокруг которого по пяти оболочкам движется 54 электрона. При этом 46 электронов находятся на внутреннем уровне, а 8 электронов – на внешнем. Поскольку ксенон расположен в пятом периоде, оболочек всего пять. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья и четвертая – внутренние оболочки представлены s-, р- и d-орбиталями. Пятая – внешняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. На внешнем энергетическом уровне атома ксенона на 5s-орбитали находятся два спаренных электрона, на 5p-орбитали находятся шесть спаренных электрона. В свою очередь ядро атома ксенона состоит из 54 протонов и 77 нейтронов. Ксенон относится к элементам p-семейства.
Радиус атома ксенона (вычисленный) составляет 108 пм.
Атомная масса атома ксенона составляет 131,293(6) а. е. м.
Ксенон – химически инертный химический элемент.
Изотопы и модификации ксенона:
Свойства ксенона (таблица): температура, плотность, давление и пр.:
| 100 | Общие сведения | |
| 101 | Название | Ксенон |
| 102 | Прежнее название | |
| 103 | Латинское название | Xenon |
| 104 | Английское название | Xenon |
| 105 | Символ | Xe |
| 106 | Атомный номер (номер в таблице) | 54 |
| 107 | Тип | Неметалл |
| 108 | Группа | Инертный (благородный) газ |
| 109 | Открыт | Уильям Рамзай и Траверс Моррис Уильям, Англия, 1898 г. |
| 110 | Год открытия | 1898 г. |
| 111 | Внешний вид и пр. | Инертный газ без цвета, вкуса и запаха |
| 112 | Происхождение | Природный материал |
| 113 | Модификации | |
| 114 | Аллотропные модификации | 2 аллотропные модификации: – ксенон с кубической гранецентрированной кристаллической решёткой,
|
| 204 | Радиус атома (вычисленный) | 108 пм |
| 205 | Эмпирический радиус атома | |
| 206 | Ковалентный радиус* | 140 пм |
| 207 | Радиус иона (кристаллический) | |
| 208 | Радиус Ван-дер-Ваальса | 216 пм |
| 209 | Электроны, Протоны, Нейтроны | 54 электрона, 54 протона, 77 нейтронов |
| 210 | Семейство (блок) | элемент p-семейства |
| 211 | Период в периодической таблице | 5 |
| 212 | Группа в периодической таблице | 18-ая группа (по старой классификации – главная подгруппа 8-ой группы) |
| 213 | Эмиссионный спектр излучения |  |
| 300 | Химические свойства | |
| 301 | Степени окисления | 0, +1, +2, +4, +6, +8 |
| 302 | Валентность | 0, II, IV, VI, VIII |
| 303 | Электроотрицательность | 2,6 (шкала Полинга) |
| 304 | Энергия ионизации (первый электрон) | 1170,35 кДж/моль (12,1298436(15) эВ) |
| 305 | Электродный потенциал | 0 В |
| 306 | Энергия сродства атома к электрону | -77(20) кДж/моль (-0,8(2) эВ) – предположительно |
| 400 | Физические свойства | |
| 401 | Плотность* | 0,005894 г/см 3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – газ),
|
| 513 | Параметры решётки | 6,200 Å |
| 514 | Отношение c/a | |
| 515 | Температура Дебая | |
| 516 | Название пространственной группы симметрии | Fm_ 3m |
| 517 | Номер пространственной группы симметрии | 225 |
| 900 | Дополнительные сведения | |
| 901 | Номер CAS | 7440-63-3 |
206* Ковалентный радиус ксенона согласно [1] составляет 140±9 пм.
407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) ксенона согласно [4] составляет 2,3 кДж/моль.
408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) ксенона согласно [3] составляет 12,65 кДж/моль.
410* Молярная теплоемкость ксенона согласно [3] составляет 20,79 Дж/(K·моль).
Ксенон
(молярная масса)
(первый электрон)
0,005894 (при 0 °C) г/см³
гранецентрированая
Ксенон — элемент 18-й группы (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VIII группы), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 54. Обозначается символом Xe (лат. Xenon ). Простое вещество ксенон — благородный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.
Содержание
История
Открыт в 1898 году британскими учёными Уильямом Рамзаем и Морисом Траверсом, которые подвергли медленному испарению жидкий воздух и спектроскопическим методом исследовали его наиболее труднолетучие фракции. Ксенон был обнаружен как небольшая примесь к криптону. За открытие инертных газов (в частности ксенона) и определение их места в периодической таблице Менделеева Рамзай получил в 1904 году Нобелевскую премию по химии.
Происхождение названия
Распространённость
Ксенон — весьма редкий элемент. При нормальных условиях в кубометре воздуха содержится 0,086—0,087 см 3 ксенона.
В Солнечной системе
Земная кора
Ксенон содержится в земной атмосфере в крайне незначительных количествах, 0,087 ± 0,001 миллионной доли по объёму (мкл/л), или 1 часть на 11,5 млн. Он также встречается в газах, выделяемых водами некоторых минеральных источников. Некоторые радиоактивные изотопы ксенона, например 133 Xe и 135 Xe, получаются в результате нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах.
Определение
Качественно ксенон обнаруживают с помощью эмиссионной спектроскопии (характеристические линии с длиной волны 467,13 нм и 462,43 нм ). Количественно его определяют масс-спектрометрически, хроматографически, а также методами абсорбционного анализа.
Свойства
Физические свойства
В электрическом разряде светится синим цветом (462 и 467 нм). Жидкий ксенон является сцинтиллятором.
Слабо растворим в воде (0,242 л/кг при 0 °C, 0,097 л/кг при 25 °C).
Химические свойства
Ксенон стал первым инертным газом, для которого были получены настоящие химические соединения. Примерами соединений могут быть дифторид ксенона, тетрафторид ксенона, гексафторид ксенона, триоксид ксенона, ксеноновая кислота и другие.
Первое соединение ксенона было получено Нилом Барлеттом реакцией ксенона с гексафторидом платины в 1962 году. В течение двух лет после этого события было получено уже несколько десятков соединений, в том числе фториды, которые являются исходными веществами для синтеза всех остальных производных ксенона.
В настоящее время описаны фториды ксенона и их различные комплексы, оксиды, оксифториды ксенона, малоустойчивые ковалентные производные кислот, соединения со связями Xe-N, ксенонорганические соединения. Относительно недавно был получен комплекс на основе золота, в котором ксенон является лигандом. Существование ранее описанных относительно стабильных хлоридов ксенона не подтвердилось (позже были описаны эксимерные хлориды с ксеноном).
Изотопы
Известны изотопы ксенона с массовыми числами от 108 до 147 (количество протонов 54, нейтронов от 54 до 93), и 12 ядерных изомеров.
9 изотопов встречаются в природе. Из них стабильными являются семь: 126 Xe, 128 Xe, 129 Xe, 130 Xe, 131 Xe, 132 Xe, 134 Xe. Еще два изотопа ( 124 Xe и 136 Xe) имеют огромные периоды полураспада, много больше возраста Вселенной.
Остальные изотопы искусственные, самые долгоживущие — 127 Xe (период полураспада 36,345 суток) и 133 Xe (5,2475 суток), период полураспада остальных изотопов не превышает 20 часов. Среди ядерных изомеров наиболее стабильны 131 Xe m с периодом полураспада 11,84 суток, 129 Xe m (8,88 суток) и 133 Xe m (2,19 суток).
Изотоп ксенона с массовым числом 135 (период полураспада 9,14 часа) имеет максимальное сечение захвата тепловых нейтронов среди всех известных веществ — примерно 3 миллиона барн для энергии 0,069 эВ, его накопление в ядерных реакторах в результате цепочки β-распадов ядер теллура-135 и йода-135 приводит к эффекту так называемого отравления ксеноном (см. также Иодная яма).
Получение
Ксенон получают как побочный продукт производства жидкого кислорода на металлургических предприятиях.
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 % криптоно-ксеноновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией. В дальнейшем ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделён дистилляцией на криптон и ксенон, подробнее см. Криптон#Получение.
Из-за своей малой распространённости ксенон гораздо дороже более лёгких инертных газов. В 2009 году цена ксенона составляла около 20 евро за литр газообразного вещества при стандартном давлении.