Xenon
Xenon är en icke_ metal grundämne med atomnummer 54 och kemisk tecken (Xe). Det är en tung, färg och ädelgas som förekommer i mindre mängder i jordens atmosfär.
Densitet 5,894 kg/m3 (273 K) Aggregationstillstånd Gas Smältpunkt 161,4 K (−112 °C) Kokpunkt 165,1 K (−108 °C) Molvolym 35,92 × 10−6 m3/mol Smältvärme 2,297 kJ/mol Ångbildningsvärme 12,636 kJ/mol
Bild/video
Den här bilden och filmen visar xenonlampor. Xenonlampa är en ljuskälla där ljuset skapas i ett urladdningsrör fyllt med dels ädelgasen xenon vilken underlättar bildandet av en ljusbåge och dels fyllt med metallsalter som vid ljusbågens jonisering utsänder ljusenergi. Typiskt för xenonlampor är låg energiåtgång jämfört med glödtrådslampor, snabb tändning jämfört med andra lysrör men olämpliga att tända/släcka ofta. Xenonlampor har fått stor användning i fordonsstrålkastare.
Användning
Xenon i formade Geisslerrör. Xenon används i ljusemitterande så kallade xenonblixtlampor, som används i fotoblixtar och stroboskoplampor;[8] för att excitera det aktiva mediet i lasrar vilka sedan genererar koherent ljus;[74] och, ibland, bactericidiska lampor.[75] Den första halvledarlasern, uppfunnen 1960, pumpades av en xenonblixtlampa,[12] och lasrar som använder sig av fusion genom tröghetsinneslutning pumpas även de med hjälp av xenonblixtlampor.[76]
En kortbågslampa med xenon.
Fortlöpande, kortbågade, högtrycksxenonbåglampor har en vitbalans som nära överensstämmer med solljuset mitt på dagen, och de används därför i solsimulatorer. Kromaticiteten hos dessa lampor stämmer nästan överens med den hos ett upphettat svartkroppselement med en temperatur nära solens. Strax efter att dessa lampor introducerades under 1940-talet så började de ersätta kolbåglampor i filmprojektorer.[9] De används i typiska 35 mm- och IMAX-filmprojektionssystem, självgående urladdningslampor i bilstrålkastare och andra specialiserade användningsområden. Dessa båglampor är en utmärkt källa för kortvågig ultraviolett strålning och de har intensiv utstrålning nära det infraröda, vilket används i vissa mörkerseendesystem.
De individuella cellerna i en plasmaskärm innehåller en blandning av xenon och neon som omvandlas till ett plasma med hjälp av elektroder. Samspelet mellan plasmat och elektroderna skapar ultravioletta fotoner, som sedan exciterar fosforbeläggningen på skärmens framsida.[77][78]
Xenon används som "initieringsgas" i högtrycksnatriumlampor. Det har den lägsta värmeledningsförmågan och den lägsta jonisationspotentialen av alla icke-radioaktiva ädelgaser. I egenskap av ädelgas så stör den inte de kemiska reaktionerna i lampan. Den låga värmeledningsförmågan minimerar värmeförluster i lampan när den övergått till driftstadiet, vilket gör att lampan har enklare att komma igång.[79]
Framställning
Av de stabila grundämnena är xenon det mest sällsynta. I atmosfären är halten endast ca 0,000 0086 volymprocent, dvs. ett rum på 50 m3 luft innehåller endast 4 ml xenon. Spår av xenon finns även i naturgas, men halterna i jordskorpan är mycket låga. Xenon utvinns i liten skala tillsammans med krypton ur resterna vid framställning av syre genom fraktionerad destillation av flytande luft. De två gaserna separeras från varandra genom upprepade adsorptioner/desorptioner på aktivt kol vid −75 °C. Radioaktiva och stabila xenonisotoper bildas genom fission av uran i kärnreaktorer, där xenon-135 kan skapa problem, se xenonförgiftning. Vissa meteoriter innehåller den stabila isotopen xenon-129, troligen bildad genom radioaktivt sönderfall av jod-129 med en halveringstid av 17 miljoner år. Analys av meteoriternas xenon-129-halter ger upplysningar om tidsintervallet för solsystemets uppkomst. Världsproduktionen av xenon uppskattas till mellan 2 000 och 3 000 m3/år. Gasen används för fyllning av speciallampor. I xenonlampor kan glödtrådens temperatur ökas till över 2 500 °C, vilket ger ett vitt ljus av mycket hög intensitet. Xenon används också i lysrör (där det kan ersätta kvicksilverånga), i proportionalräknare, jonisationskammare och lasrar. Den radioaktiva isotopen xenon-133, som bildas i kärnreaktorer, används som spårelement inom medicinen för undersökning av bl.a. genomblödning av muskler, hud, hjärna och andra organ. Xenon är en enatomig, icke giftig, färg-, lukt- och smaklös gas som är 4,8 gånger tyngre än luft av samma temperatur och tryck. I frusen form är xenon vitt, och dess atomer ligger tätpackade i ett ytcentrerat, kubiskt kristallgitter. Vid högt tryck och mycket låg temperatur övergår xenon till en metallisk, elektriskt ledande modifikation. I urladdningsrör sänder xenon ut blåviolett ljus med ett nästan kontinuerligt, om solljus påminnande spektrum. Naturligt xenon är en blandning av nio stabila isotoper, av vilka de med masstalen 132, 129 och 131 är vanligast; se faktaruta. Dessutom finns ca 20 radioaktiva isotoper som bildas vid kärnreaktioner, t.ex. i kärnreaktorer. Xenon är den ädelgas som har rikast kemi. Sedan den första ädelgasföreningen, xenonhexafluoroplatinat(V), XePtF6, framställdes av Neil Bartlett år 1962, har ett stort antal föreningar mellan xenon och starkt elektronegativa grundämnen som fluor och syre beskrivits. I dessa har xenon oxidationstal +2, +4, +6 eller +8. Xenonföreningar är starkt oxiderande och därför giftiga. Xenonfluorider framställs genom upphettning av blandningar av grundämnena i lämpliga proportioner, ofta vid förhöjt tryck i behållare av nickel eller monelmetall. Xenon(II)fluorid, XeF2, xenon(IV)fluorid, XeF4, och xenon(VI)fluorid, XeF6, är vita, kristallina, lätt sublimerbara fasta ämnen. Difluoriden framställs kommersiellt i kg-skala. Hexafluoriden är över 43 °C gul till färgen; som gas är den gulgrön. Fluoriderna är starka oxidations- och fluoreringsmedel. Xenon(VI)oxid, XeO3, och xenon(VIII)oxid, XeO4, är instabila, explosiva, fasta ämnen. Trioxiden är vit och hygroskopisk, tetraoxiden gul. Ett flertal oxidhalogenider är kända, t.ex. xenonoxiddifluorid, XeOF2, liksom föreningar där xenon är bundet till kväve och kol. Xenon bildar liksom de andra ädelgaserna inneslutningsföreningar med vatten och vissa organiska ämnen.
Historia
Xenon upptäcktes i England av William Ramsay och Morris Travers den 12 juli 1898, en kort tid efter deras upptäckt av grundämnena krypton och neon. Med en maskin som kunde framställa flytande luft försökte de två forskarna extrahera en tyngre gas med fraktionerad destillation ur flytande krypton.[15][16] Ramsay föreslog namnet xenon för gasen utifrån det grekiska ordet ξένον [xenon], neutrum-singular-formen av ξένος [xenos], vilket betyder främmande, annorlunda, eller gäst.[17][18] 1902 uppskattade Ramsay proportionen xenon i jordens atmosfär till en på 20 miljoner.[19] Under 1930-talet började ingenjören Harold Edgerton att undersöka stroboskoptekniken för höghastighetsfotografier. Detta fick honom att uppfinna xenonblixtlampan. I xenonblixtlampan alstras ljus genom att man sänder en hastig elektrisk ström genom ett glasrör fyllt med xenongas. 1934 kunde Edgerton generera korta blixtar (cirka en mikrosekund) med hjälp av metoden.[8][20][21] Albert R. Behnke Jr. började 1939 utforska orsakerna till "berusningen" hos djuphavsdykarna i den amerikanska flottan. Han undersökte effekterna av olika inandningsblandningar på sina testpersoner, och upptäckte att detta ledde till att dykarna kände av en förändring av djupet de befann sig på, trots att de i själv verket befann sig på samma djup som tidigare. Från dessa resultat drog han slutsatsen att xenongas kunde tjäna som ett generellt anestetikum. Trots att Lazharev, i Ryssland, ska ha studerat xenonanestetikum redan 1941 publicerades inte den första vetenskapliga rapporten om xenons anestetiska effekt förrän 1946, och då av J.H. Lawrence, som hade utfört experiment på möss. 1951 användes xenon för första gången som ett kirurgiskt anestetikum av Stuart C. Cullen, som framgångsrikt opererade två patienter med denna bedövningsmetod.[22] 1960 upptäckte den amerikanska fysikern John Reynolds att vissa meteoriter innehöll en isotopisk avvikelse i form av ett överflöd av xenon-129. Han kom fram till att detta var en sönderfallsprodukt av radioaktiva jod-129. Eftersom halveringstiden för 129I är 16 miljoner år påvisade detta att meteoriterna hade bildats under solsystemets tidiga historia, eftersom 129I-isotopen troligtvis blev till innan solsystemet antagit sin form.[23][24] Man trodde under lång tid att xenon och andra ädelgaser inte kunde bilda några som helst former av kemiska föreningar. Men under den tid då Neil Bartlett undervisade på University of British Columbia upptäckte han att gasen platinahexafluorid (PtF6), som är ett kraftigt oxiderande ämne, kunde oxidera syrgas (O2) till att bilda dioxygenylhexafluorplatinat (O2+[PtF6]−).[25] Eftersom O2 och xenon har näst intill samma första jonisationspotential insåg Bartlett att platinahexafluorid kanske även kan oxidera xenon. Den 23 mars 1962 blandade han de två gaserna och producerade den första kända ädelgasföreningen, xenonhexafluorplatinat.[26][5] Bartell trodde att föreningens sammansättning var Xe+[PtF6]−, även om senare studier har påvisat att det förmodligen rörde sig om en blandning innehållande flera xenonsalter.[27][28][29] Sedan dess har många andra xenonföreningar upptäckts,[30] och vissa föreningar av ädelgaserna argon, krypton och radon har även identifierats, däribland argonfluorhydrid (HArF),[31] kryptondifluorid (KrF2),[32][33] och radonfluorid.[34]
källa
Pris och kvaliteter