Ксенон атомын бүтэц. Атомын цахилгаан станцад ашигладаг хий ба тэдгээрийн хольцын термофизик шинж чанарын мэдээллийн сан Ксеноны физик, химийн шинж чанарууд

Ксенон(лат. Xenonum), Xe, Д.И.Менделеевийн үелэх системийн VIII бүлгийн химийн элемент нь инертийн хийд хамаарна; атомын дугаар 54, атомын масс 131.30. Дэлхий дээр ксенон нь ихэвчлэн агаар мандалд байдаг. Агаар мандлын ксенон нь 9 тогтвортой изотопоос бүрддэг бөгөөд тэдгээрийн дотор 129 Xe, 131 Xe, 132 Xe давамгайлдаг.

Баримт бичиг:

Шингэн агаарыг засах замаар олж авсан. Хэдийгээр агаар мандалд ксеноны агууламж маш бага боловч агаар нь ксеноны цорын ганц бөгөөд шавхагдашгүй эх үүсвэр юм. шавхагдашгүй - учир нь бараг бүх ксенон нь агаар мандалд буцаж ирдэг.

Физик шинж чанарууд:

Ксенон нь хүнд, ховор, идэвхгүй хий бөгөөд ихээхэн хөргөхөд шингэн ба хатуу төлөвт хувирдаг. Бүх идэвхгүй хийнүүдийн нэгэн адил өнгө, үнэргүй байдаг. Өндөр даралтын үед энэ нь талст гидрат үүсгэх чадвартай. Ус болон органик уусгагчид уусдаг. Ксенон нь харьцангуй сайн цахилгаан дамжуулах чадвартай.

Химийн шинж чанар:

Химичдийн үзэж байгаагаар ксенон нь инертийн хийнүүдийн дунд "танихгүй" хүн болж хувирав. Тэрээр химийн урвалд орж, тогтвортой нэгдэл үүсгэсэн анхны хүн юм. Тиймээс "инертийн хий" гэсэн нэр томъёо нь өөрөө тохиромжгүй болсон.
Ксенон нь галогентэй тогтвортой нэгдлүүд үүсгэж чаддаг гэсэн санаа олон эрдэмтдэд төрсөн. Тиймээс 1924 онд ксенон фторид ба хлорид нь термодинамикийн хувьд нэлээд тогтвортой бөгөөд ердийн нөхцөлд оршин тогтнох боломжтой гэсэн санааг илэрхийлсэн. Есөн жилийн дараа энэ санааг алдартай онолчид Паулинг, Оддо нар дэмжиж, хөгжүүлэв. Ксеноны электрон бүтцийг квант механикийн үүднээс судалснаар фтортой тогтвортой нэгдлүүд үүсгэх ёстой гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн.
Гэсэн хэдий ч зөвхөн 1961 онд Бартлетт хийн платин гексафторид ба хийн ксеноноос ксеноны анхны химийн нэгдэл - ксенон гексафтороплатинат XePtF 6-ийг олж авсан.
Фторын (эсвэл түүний зарим нэгдлүүдийн) оролцоогүйгээр ксеноныг урвалд оруулах боломжгүй хэвээр байна. Одоогоор мэдэгдэж байгаа бүх ксенон нэгдлүүдийг түүний фторуудаас гаргаж авдаг.
Зөвлөлтийн химичүүд ксеноны нэгдлүүдийг нийлэгжүүлэх, судлахад асар их хувь нэмэр оруулсан (V. A. Legasov). Нэгдлүүдийн хувьд энэ нь исэлдэлтийн төлөвийг +2, +4, +6, +7 харуулдаг.

Хамгийн чухал холболтууд:

Ксенон дифторид XeF2, дэгдэмхий талстууд, хурц, өвөрмөц үнэртэй. Энэ нь ксенон ба нүүрстөрөгчийн тетрафторидын холимог дээр цахилгаан цэнэгийн үйлчлэлээр үүсдэг. Хэрэв ксенон ба фторын холимогийг хэт ягаан туяагаар цацвал маш цэвэр XeF2 гарна. Дифторидын усанд уусах чадвар бага боловч түүний уусмал нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. Усыг аажмаар исэлдүүлж, ксенон, хүчилтөрөгч, устөрөгчийн фтор үүсгэдэг; Ялангуяа шүлтлэг орчинд урвал хурдан явагддаг.

Ксенон тетрафторид XeF4, бүрэн тогтвортой нэгдэл бөгөөд түүний молекул нь буланд нь фторын ион, төв хэсэгт нь ксенон агуулсан дөрвөлжин хэлбэртэй байдаг. Кристал бодис, чийгтэй агаарт тэсрэх аюултай. Усанд гидролиз болж ксенон исэл XeO3 үүсгэдэг. Ксенон тетрафторид фторид мөнгөн ус:
XeF4 + 2Hg = Xe + 2HgF2.
Платиныг мөн энэ бодисоор фторжуулсан боловч зөвхөн фтор устөрөгчид уусдаг.

Ксенон гексафторид XeF6, Христ. бодис нь маш идэвхтэй бөгөөд тэсэрч задрах чадвартай. Гидролиз болж оксфторид ба ксенон (VI) оксидыг үүсгэдэг; шүлтийн уусмалаар энэ нь пропорциональ болж перксенат үүсгэдэг. Энэ нь фтортой амархан урвалд ордог шүлтлэг металлууд(LiF-ээс бусад), CsF*XeF6 шиг нэгдлүүдийг үүсгэдэг

Ксенон гексафтороплатинат XePtF6улбар шар шар өнгийн хатуу бодис. Вакуумд халаахад XePtF6 нь задралгүйгээр сублимиж, усанд гидролиз болж ксенон ялгардаг.
2XePtF6+6H2O = 2Xe+PtO3 + 12HF
Мөн Xe2 нэгдэл байдаг. Ксенон нь рутени, родий, плутонийн гексафторидуудтай ижил төстэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг.
Ксенон (VI) исэл, агаарт тархдаг өнгөгүй талстууд. XeO3 молекул нь дээд талдаа ксенон атом бүхий хавтгай гурвалжин пирамид хэлбэртэй. Энэ холболт нь туйлын тогтворгүй; задрах үед дэлбэрэлтийн хүч TNT дэлбэрэлтийн хүчинд ойртоно. Уусдаг, хүчтэй исэлдүүлэгч бодис.
Ксеноны хүчлийн ксенат давсууд - H2XeO4, уусдаг, шүлтлэг орчинд тэдгээр нь ксенон ба перксенат болж задардаг. Исэлдүүлэгч бодис нь тэсрэх аюултай.

Ксенон (VIII) оксид XeO4 молекул нь төв хэсэгт ксенон атом бүхий тетраэдр хэлбэрээр бүтээгдсэн. Энэ бодис нь тогтворгүй, 0 хэмээс дээш температурт хүчилтөрөгч, ксенон болж задардаг. Заримдаа задрал нь тэсрэлт хэлбэрээр явагддаг.

Перксеноны хүчлийн перксенатын давс - H4XeO6, талст, 300°С хүртэл тогтвортой, уусдаггүй. Мэдэгдэж байгаа хамгийн хүчтэй исэлдүүлэгч бодисууд.

Хэрэглээ:

Гэрэлтүүлгийн технологид өндөр даралтын ксенон чийдэнгүүд хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Ийм чийдэнгийн хувьд нуман цэнэг нь хэдэн арван атмосферийн даралтанд байдаг ксеноноор гэрэлтдэг. Ксенон чийдэн дэх гэрэл нь асаасны дараа шууд гарч ирдэг бөгөөд энэ нь тод бөгөөд тасралтгүй спектртэй байдаг - хэт ягаан туяанаас ойрын хэт улаан туяа хүртэл. Ксенон чийдэнг өнгөний зөв дүрслэл чухал бүх тохиолдолд ашигладаг: зураг авалт, киноны проекц, тайз болон телевизийн студийн гэрэлтүүлэг, нэхмэлийн болон будаг, лакны үйлдвэрлэлд.
Түүнчлэн ксеноныг эмч нар тархины флюроскопийн шинжилгээнд ашигладаг. Гэдэсний лаа хийхэд хэрэглэдэг барит будаатай адил ксенон нь рентген туяаг маш сайн шингээж, гэмтлийг илрүүлэхэд тусалдаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь бүрэн гэм хоргүй юм.
54-р элементийн цацраг идэвхт изотоп, ксенон-133 нь уушиг, зүрхний үйл ажиллагааны идэвхийг судлахад ашиглагддаг.
Ксенон фторын хэлбэрээр ховор ксенон болон бүх устгагч фторыг хадгалах, тээвэрлэхэд тохиромжтой. Ксенон нэгдлүүдийг хүчтэй исэлдүүлэгч бодис, фторжуулагч бодис болгон ашигладаг.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

КсенонҮелэх системийн үндсэн (А) дэд бүлгийн тавдугаар үеийн VIII бүлэгт байрладаг.

Инерцийн (эрхэм хий) гэр бүлд хамаарна. Тэмдэглэл - Xe. Серийн дугаар - 54. Харьцангуй атомын масс - 131.3 аму.

Ксенон атомын электрон бүтэц

Ксенон атом нь эерэг цэнэгтэй цөмөөс (+54) тогтдог бөгөөд дотор нь 54 протон, 77 нейтрон байдаг ба таван тойрог замд 54 электрон хөдөлдөг.

Зураг 1. Ксенон атомын бүдүүвч бүтэц.

Орбиталуудын хоорондох электронуудын тархалт дараах байдалтай байна.

54Xe) 2) 8) 18) 18) 8 ;

1с 2 2с 2 2х 6 3с 2 3х 6 3г 10 4с 2 4х 6 4г 10 5с 2 5х 6 .

Ксенон атомын гаднах энергийн түвшин нь 8 электрон агуулдаг. бүрэн гүйцэд (энэ нь ксенон нь бага зэрэг химийн идэвхтэй элемент юм). Эдгээр бүх электронууд нь валентын электронууд юм. Сэтгэл хөдөлсөн байдал байхгүй. Үндсэн төлөвийн энергийн диаграмм нь дараах хэлбэртэй байна.

Ксенон атомын валентийн электронуудыг дөрвөн квант тооны багцаар тодорхойлж болно. n(үндсэн квант), л(орбиталь), м л(соронзон) ба с(эргэх):

Дэд түвшин

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

Дасгал хийх	Анионы электрон томъёо E 2- [ 10 Ne]3 с 2 3х 6 нь элементтэй тохирч байна: аргон, хлор, хүхэр эсвэл фосфор?
Шийдэл	Хүссэн элементийн бүрэн электрон томьёог бичихийн тулд та неоны электрон тохиргоог мэдэх хэрэгтэй. 10 Үгүй 1 с 2 2с 2 2х 6 . Дараа нь бүрэн цахим томъёо дараах байдалтай байна. 1с 2 2с 2 2х 6 3с 2 3х 6 . Сөрөг цэнэгтэй ион үүсэх үед элемент нь протон хүлээн авагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг тул үндсэн төлөвт байгаа элементийн электрон томъёо нь: 1с 2 2с 2 2х 6 3с 2 3х 4 . Электрон бүрхүүл дэх электронуудын нийт тоо нь үечилсэн систем дэх элементийн атомын дугаартай давхцдаг. Энэ нь 16-тай тэнцүү. Энэ нь хүхэр юм.
Хариулах	Хүхэр (S)

Ксенон(лат. xenonum), xe, Д.И.Менделеевийн үелэх системийн VIII бүлгийн химийн элемент. идэвхгүй хий;цагт. n. 54, цагт. м 131.30. Дэлхий дээр К нь ихэвчлэн агаар мандалд байдаг. Агаар мандлын нүүрстөрөгч нь 9 тогтвортой изотопоос бүрдэх ба тэдгээрийн 129 xe, 131 xe, 132 xe давамгайлдаг. 1898 онд Английн судлаачид В. Рамсиболон М.Траверс нар шингэн агаарыг удаан ууршилтанд оруулж, түүний хамгийн хэцүү дэгдэмхий фракцуудыг спектроскопийн аргаар судалсан. К.-ийн хольцыг илрүүлсэн криптон, хамтнэр нь юутай холбоотой вэ (Грек хэлнээс x e nos - харь гарагаас). К. бол маш ховор элемент юм. Ердийн нөхцөлд 1000 м 3агаарт 87 орчим байдаг см 3 TO.

K. нь өнгөгүй, үнэргүй нэг атомын хий юм; нягт 0°С ба 10 5 н/м 3(760 ммМУБ см.) 5,851 г/л, t pl-111.8 ° C, буцалгах цэг -108.1 ° C. Хатуу төлөвт энэ нь нэгж эсийн параметртэй куб тортой байна a= 6.25 а (-185 ° C-д). Нүүрстөрөгчийн атомын тав дахь гадаад электрон бүрхүүл нь 8 электрон агуулдаг бөгөөд маш тогтвортой байдаг. Гэсэн хэдий ч К атомын цөмд гаднах электронуудын таталцлыг шалгадаг их хэмжээнийзавсрын электрон бүрхүүлүүд, К.-ийн анхны иончлох боломж нь нэлээд том боловч (12, 13) э.в), гэхдээ бусад тогтвортой инертийн хийтэй харьцуулахад хамаагүй бага. Тиймээс K. нь химийн нэгдэл болох xeptf 6 (Канадын химич Н. Бартлет, 1961) олж авах боломжтой анхны инертийн хий юм. Цаашдын судалгаагаар К. нь i, ii, iv, vi, viii валентыг харуулах чадвартай болохыг харуулсан. Хамгийн сайн судлагдсан нэгдлүүд нь фтортой K.: xef 2, xef 4, xef 6, xef 8, тэдгээрийг олж авдаг. онцгой нөхцөлникель тоног төхөөрөмж ашиглан . Тиймээс xe ба f 2-ийн холимогийг халаасан никель хоолойгоор дамжуулж xef 4-ийг нэгтгэж болно. Xef 2-ийн нийлэгжилтийг xe ба f 2-ийн холимогийг хэт ягаан туяагаар цацруулж болно. Зөвхөн өндөр даралт (20 хүртэл) ашиглах үед xef 6 ба xef 8 фторыг авах боломжтой. Mn/m 2,эсвэл 200 цагт) ба өндөр температур (300-600 ° C). xef 4 нь хамгийн тогтвортой ( урт хугацаа-д хадгалагдаж байна өрөөний температур), xef 8 нь хамгийн бага тогтвортой (77 К-ээс бага) юм. Xef 4-ийн уусмалыг усанд болгоомжтой ууршуулах үед хүчтэй тэсрэх бодис болох тогтворгүй дэгдэмхий бус исэл xeo 3 үүснэ. Xef 6-г ba (oh) 2-ийн уусмалаар эмчилснээр барийн ксенонат ba 3 xeo 6-г авч болно. Октавалент кали агуулсан давсыг бас мэддэг - перксенонатууд, жишээ нь na 4 xeo 6 6h 2 o. Үүнийг хүхрийн хүчлээр боловсруулснаар та илүү өндөр исэл xeo 4-ийг авах боломжтой. Давхар давс xef 2 2sbf 5, xef 6 asf 3 гэх мэтийг мэддэг, перхлорат xecio 4 нь маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис гэх мэт.

Аж үйлдвэрт К.-ийг агаараас авдаг. Агаар мандалд нүүрстөрөгчийн агууламж маш бага байдаг тул үйлдвэрлэлийн хэмжээ бага байдаг. K.-ийн хамгийн чухал хэрэглээний нэг бол өндөр хүчин чадалтай хий ялгаруулах чийдэнг ашиглах явдал юм . Үүнээс гадна К.-ийг судалгаа, эмнэлгийн зориулалтаар ашигладаг. Тиймээс К.-ийн рентген туяаг шингээх өндөр чадвартай тул тархины судалгаанд тодосгогч бодис болгон ашигладаг. Фторыг хүчтэй исэлдүүлэгч бодис, фторжуулагч бодис болгон ашигладаг. Фторын хэлбэрээр маш түрэмгий хадгалах, тээвэрлэхэд тохиромжтой фтор.

Үелэх системийн эхний дөрвөн үеийг дуусгасны дараа тав, зургаа дахь үеүүд мөн инертийн хийгээр төгсөх ёстой гэдэгт эргэлзэх зүйлгүй болсон. Гэвч тэднийг шууд олох боломжгүй байв. Энэ нь гайхмаар зүйл биш юм: 1 м 3 агаарт 9.3 литр аргон, ердөө 0.08 мл ксенон байдаг.
Гэвч тэр үед эрдэмтэд, ялангуяа англи хүн Траверс нарын хүчин чармайлтаар их хэмжээний шингэн агаар авах боломжтой болсон. Шингэн устөрөгч хүртэл боломжтой болсон. Үүний ачаар Рамсай Траверстай хамт гелий, устөрөгч, неон, хүчилтөрөгч, азот, аргоныг нэрсний дараа олж авсан агаарын хамгийн хэцүү дэгдэмхий хэсгийг судлах боломжтой болсон. Үлдсэн хэсэг нь түүхий (өөрөөр хэлбэл цэвэршүүлээгүй) криптон агуулдаг. Гэсэн хэдий ч түүнийг шахсны дараа саванд хийн бөмбөлөг байнга үлддэг байв. Энэ хий нь цахилгаан гүйдэлд хөхрөн гэрэлтэж, улбар шараас ягаан хүртэлх бүс нутгуудад шугаман өвөрмөц спектрийг өгчээ.
Онцлог спектрийн шугамууд - нэрийн хуудасбүрэлдэхүүн. Рамсей, Траверс нар шинэ инерт хий нээсэн гэж үзэх бүрэн үндэслэлтэй байв. Тэд үүнийг ксенон гэж нэрлэсэн бөгөөд энэ нь Грек хэлээр "харь гаригийн" гэсэн утгатай: агаарын криптон хэсэгт энэ нь үнэхээр харь гарагийн хүн шиг харагдаж байв.
Шинэ элемент хайж, түүний шинж чанарыг судлахын тулд Рамсей, Траверс нар 100 орчим тонн шингэн агаар боловсруулсан; ксеноны өвөрмөц байдал нь шинэ юм химийн элементтэдгээр нь зөвхөн 0.2 см 3 энэ хийтэй ажиллах замаар тогтоосон. Туршилтын нарийн мэдрэмж тэр үед ер бусын байсан!
Хэдийгээр агаар мандалд ксеноны агууламж маш бага боловч агаар нь ксеноны цорын ганц бөгөөд шавхагдашгүй эх үүсвэр юм. шавхагдашгүй - учир нь бараг бүх ксенон агаар мандалд буцаж ирдэг.

Агаараас үнэт хий ялгаруулах үйл явцыг олон удаа дүрсэлсэн байдаг. Өмнө нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл, чийгээс цэвэршсэн агаар нь шингэрч, дараа нь ууршиж эхэлдэг. Хөнгөн хийнүүд эхлээд "нисдэг". Агаарын дийлэнх хэсэг нь ууршсаны дараа үлдсэн хүнд инертийн хийг ялгаж авдаг.
Энэ нь химичийн үүднээс авч үзвэл сонин юм ксенонүнэндээ инертийн хийн дунд "танихгүй" хүн болж хувирав. Тэрээр химийн урвалд орж, тогтвортой нэгдэл үүсгэсэн анхны хүн юм. Тиймээс "инертийн хий" гэсэн нэр томъёо нь өөрөө тохиромжгүй болсон.

Ксенон урвалд ордог

Нэгэн цагт "ксенон хими" гэсэн үгсийн хослол нь утгагүй мэт санагдаж байв. Гэсэн хэдий ч ксенон нь галогентэй тогтвортой нэгдэл үүсгэдэг гэсэн зоригтой санаа олон эрдэмтдэд төрсөн. Тиймээс 1924 онд хүнд инертийн хийн зарим нэгдлүүд (ялангуяа ксенон фторид ба хлорид) нь термодинамикийн хувьд нэлээд тогтвортой бөгөөд ердийн нөхцөлд оршин тогтнох боломжтой гэсэн санааг илэрхийлсэн. Есөн жилийн дараа энэ санааг алдартай онолчид болох Полипгус, Оддо нар дэмжиж, хөгжүүлэв.
Криптон ба ксеноны бүрхүүлийн электрон бүтцийг квант механикийн үүднээс судалснаар эдгээр хий нь фтортой тогтвортой нэгдлүүд үүсгэх чадвартай гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Таамаглалыг шалгахаар шийдсэн туршилтчид бас байсан боловч цаг хугацаа өнгөрч, туршилтууд явагдаж, ксенон фторыг олж аваагүй байна. Үүний үр дүнд энэ чиглэлээр бараг бүх ажил зогссон бөгөөд язгуур хийн үнэмлэхүй идэвхгүй байдлын талаархи санал бодол эцэст нь тогтоогдов.
Гэсэн хэдий ч 1961 онд Канадын нэгэн их сургуулийн ажилтан Бартлетт фтороос илүү идэвхтэй нэгдэл болох цагаан алтны гексафторидын шинж чанарыг судалж үзэхэд ксеноны иончлох чадвар нь хүчилтөрөгчөөс бага (12.13 ба 12.20 эВ) болохыг тогтоожээ. , тус тус). Үүний зэрэгцээ хүчилтөрөгч нь цагаан алтны гексафторидтой O 2 PtF 6 найрлагатай нэгдэл үүсгэсэн ... Бартлетт туршилт хийж, өрөөний температурт хийн цагаан алтны гексафторид ба хийн ксеноноос хатуу улбар шар шар өнгийн бодисыг олж авсан - ксенон гексафтороплатинатын XePtF6, зан төлөв. Энэ нь энгийн хүмүүсийн зан авираас ялгаатай биш юм химийн нэгдлүүд. Вакуум орчинд халаахад XePtF 6 задралгүйгээр сублимиж, усанд гидролиз болж ксенон ялгардаг.
2XePtFe + 6H 2 O → 2Xe + O 2 + 2PtO 2 + 12HF.
Бартлеттын дараагийн ажил нь ксенон нь урвалын нөхцлөөс хамааран цагаан алтны гексафторидтай хоёр нэгдэл үүсгэдэг болохыг тогтоох боломжтой болсон: XePtF 6 ба Xe (PtF 6) 2 ;. тэдгээрийг гидролизийн үед ижил эцсийн бүтээгдэхүүн гаргаж авдаг.

Платинум гексафторидтой үнэхээр урвалд орсон гэдэгт итгэлтэй байсан Бартлетт илтгэл тавьж, 1962 онд "Proceedings of Chemical Society" сэтгүүлд өөрийн нээлтийн талаар өгүүлэл нийтлүүлсэн. Олон химич үүнд үл итгэсэн байдлаар хандсан ч уг нийтлэл ихээхэн сонирхлыг төрүүлэв. Гэвч гурван долоо хоногийн дараа Аргонн үндэсний лабораторид Черник тэргүүтэй Америкийн хэсэг судлаачид Бартлетын туршилтыг давтав. Нэмж дурдахад тэд рутени, родий, плутонийн гексафторидуудтай ижил төстэй ксенон нэгдлүүдийг нэгтгэсэн анхны хүмүүс байв. XePtF 6, Xe(PtFe) 2, XeRuFe, XeRhF 6, XePuFe гэсэн анхны таван ксеноны нэгдлүүдийг ингэж нээсэн нь язгуур хийн үнэмлэхүй идэвхгүй байдлын тухай домог устгаж, Xe химийн эхлэл тавигдсан юм.

Ксенон фторидууд

Ксенон нь фтортой шууд харилцан үйлчлэх боломжтой гэсэн таамаглалын үнэн зөв эсэхийг шалгах цаг болжээ.
Хийн хольцыг (ксенон 1 хэсэг ба фторын 5 хэсэг) никель саванд хийж (никель нь фторт хамгийн тэсвэртэй тул) харьцангуй бага даралтын дор халаасан. Нэг цагийн дараа савыг хурдан хөргөж, доторх үлдсэн хийг шахаж, шинжлэв. Энэ нь фтор байсан. Бүх хий хариу үйлдэл үзүүлэв! Тэд савыг онгойлгоод дотроос нь өнгөгүй XeF талстыг олжээ.
Xe tetrafluoride нь бүрэн тогтвортой нэгдэл болж хувирсан бөгөөд түүний молекул нь буланд нь фторын ионууд, төвд нь ксенонтой дөрвөлжин хэлбэртэй байдаг. Xe tetrafluoride нь фторжуулсан:
XeF 4 + 2Hg → Xe + 2HgF 2.
Платиныг мөн энэ бодисоор фторжуулсан боловч зөвхөн фтор устөрөгчид уусдаг.
Ксенон химийн талаар сонирхолтой зүйл бол урвалын нөхцлийг өөрчилснөөр зөвхөн XeF 4 төдийгүй бусад фторууд болох XeF 2, XeF 6-г авах боломжтой юм.
ЗХУ-ын химич В.М.Хуторецкий, В.А.Шпанский нар ксенон dpfluoride-ийг нийлэгжүүлэхэд хатуу ширүүн нөхцөл огт шаардлагагүйг харуулсан. Тэдний санал болгож буй аргын дагуу ксенон ба фторын холимог (1:1 молекулын харьцаатай) никель эсвэл зэвэрдэггүй гангаар хийсэн саванд хийж, даралт 35 атм хүртэл нэмэгдэхэд аяндаа урвал эхэлдэг.
Xenon difluoride XeF 2-ийг элементийн фторыг ашиглахгүйгээр авч болно. Энэ нь ксенон ба нүүрстөрөгчийн тетрафторидын холимог дээр цахилгаан цэнэгийн үйлчлэлээр үүсдэг. Мэдээжийн хэрэг, шууд синтез хийх боломжтой. Хэрэв ксенон ба фторын холимогийг хэт ягаан туяагаар цацвал маш цэвэр XeF 2 гарна. Дифторидын усанд уусах чадвар бага боловч түүний уусмал нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. Аажмаар энэ нь ксенон, хүчилтөрөгч, устөрөгчийн фтор руу задардаг; Ялангуяа шүлтлэг орчинд задрал хурдан явагддаг. Дифторид нь хурц, өвөрмөц үнэртэй байдаг.
Холимог хийн хэт ягаан туяанд өртөх (2500-3500 А долгионы урт) дээр суурилсан ксенон дифторидын синтезийн арга нь онолын хувьд ихээхэн сонирхол татдаг. Цацраг нь фторын F 2 молекулыг чөлөөт атом болгон хуваахад хүргэдэг. Энэ нь дифторид үүсэх шалтгаан юм: атомын фтор нь ер бусын идэвхтэй байдаг.

XeFe-ийг авахын тулд илүү хатуу нөхцөл шаардлагатай: 700 ° C ба 200 атм. Ийм нөхцөлд Xe ба фторын холимогт (1: 4-ээс 1: 20 хүртэлх харьцаа) бараг бүх ксеноныг XeF 6 болгон хувиргадаг.
Ксенон гексафторид нь маш идэвхтэй бөгөөд тэсрэлтээр задардаг. Энэ нь шүлтлэг металлын фторидуудтай (LiF-ээс бусад) амархан урвалд ордог: XeF 6 + RbF = RbXeF 7, гэхдээ 50 ° C-д энэ давс задардаг: 2RbXeF 7 = XeF 6 + Rb 2 XeF 8.
Зөвхөн 77°К-аас доош температурт тогтвортой байдаг өндөр фторын XeF-ийн нийлэгжилтийн талаарх мэдээлэл батлагдаагүй байна.
Эхний Xe нэгдлүүдийн нийлэгжилт нь инертийн хийн байршлын талаархи асуултыг тавьсан тогтмол хүснэгтэлементүүд. Өмнө нь үнэт хийг тусдаа тэг бүлэгт хуваарилдаг байсан бөгөөд энэ нь тэдний валентийн санаатай бүрэн нийцдэг байв. Гэхдээ ксенон нь химийн урвалд ороход түүний өндөр исэл XeO 4 ба ксеноны валент нь 8 байдаг оксифторидууд тодорхой болсон (мөн энэ нь түүний бүтэцтэй нэлээд нийцдэг. электрон бүрхүүл), тэд инертийн хийг VIII бүлэгт шилжүүлэхээр шийдсэн. Тэг бүлэг оршин тогтнохоо больсон.
Фторын (эсвэл түүний зарим нэгдлүүдийн) оролцоогүйгээр ксеноныг урвалд оруулах боломжгүй хэвээр байна. Одоогоор мэдэгдэж байгаа бүх ксенон нэгдлүүдийг түүний фторуудаас гаргаж авдаг. Эдгээр бодисууд нь урвалын идэвхийг нэмэгдүүлсэн. Ксенон фторидын устай харилцан үйлчлэлийг хамгийн сайн судалсан.
Хүчиллэг орчинд XeF 4-ийн гидролиз нь ксенон исэл XeO 3 үүсэхэд хүргэдэг - агаарт тархдаг өнгөгүй талстууд. XeO 3 молекул нь дээд талдаа ксенон атом бүхий хавтгай гурвалжин пирамид хэлбэртэй. Энэ холболт нь туйлын тогтворгүй; задрах үед дэлбэрэлтийн хүч TNT дэлбэрэлтийн хүчинд ойртоно. Хатаагчийг хэсэг хэсгээр нь үлээхэд хэдэн зуун миллиграмм XeO 3 хангалттай. Цаг хугацаа өнгөрөхөд ксенон триоксидыг бутлах тэсрэх бодис болгон ашиглах боломжтой. Ийм тэсрэх бодис нь маш тохиромжтой байх болно, учир нь тэсрэх урвалын бүх бүтээгдэхүүн нь хий юм.
Үүний зэрэгцээ ксенон триоксидыг энэ зорилгоор ашиглах нь хэтэрхий үнэтэй байдаг - эцэст нь агаар мандалд алтнаас бага ксенон байдаг. далайн ус, мөн түүнийг тусгаарлах үйл явц нь хэтэрхий их хөдөлмөр шаарддаг. 1 м 3 ксенон авахын тулд 11 сая м 3 агаарыг боловсруулах шаардлагатай гэдгийг санаарай.
Гурвалсан исэлд тохирох зургаан валентын ксенон H 2 XeO 4-ийн тогтворгүй хүчил нь XeF 6-ийн 0 хэмд гидролизийн үр дүнд үүсдэг.
XeF 6 + 4H 20 → 6HF + H2XeO 4.
Хэрэв энэ урвалын бүтээгдэхүүнд Ba(OH) 2 хурдан нэмбэл BaXeO 4-ийн цагаан аморф тунадас үүснэ. 125°С-т задардаг

, ксеноныг хэрэглэх, ксенон үйлдвэрлэх, гэрэлтүүлгийн технологид ксенон, анагаах ухаанд ксенон

"Харь гарагийнхан" гэж нэрлэгддэг энэ хий нь инертийн хийн талаархи химичүүдийн санаа бодлыг орвонгоор нь эргүүлсэн. Энэ нь эхнээсээ "хачин" шинж чанартай байсан: бусад идэвхгүй хийнээс ялгаатай нь ксенон нь химийн урвалд орж, тогтвортой нэгдэл үүсгэсэн анхны хүн юм. Үүний зэрэгцээ "инертийн хий" гэсэн нэр томъёо нь өөрөө тохиромжгүй болсон. Шинээр нээсэн бодисын ачаар үелэх системийн өмнө бий болсон "тэг" бүлэг оршин тогтнохоо больсон.

"Танихгүй" хүнийг хайж байна

Гелий, неон, аргон, криптоныг нээсний дараа үелэх системийн эхний дөрвөн үеийг дуусгасны дараа тав, зургаа дахь үеүүд мөн инертийн хийгээр төгсөх ёстой гэдэгт эргэлзэх зүйлгүй болсон. Гэвч тэднийг шууд олох боломжгүй байв. Энэ нь гайхмаар зүйл биш юм: 1 м 3 агаарт 9.3 литр аргон, ердөө 0.08 мл ксенон байдаг.

Гэвч тэр үед эрдэмтэд, ялангуяа англи хүн Траверс нарын хүчин чармайлтаар их хэмжээний шингэн агаар авах боломжтой болсон. Шингэн устөрөгч хүртэл боломжтой болсон. Үүний ачаар Рамсай Траверстай хамт гелий, устөрөгч, неон, хүчилтөрөгч, азот, аргоныг нэрсний дараа олж авсан агаарын хамгийн хэцүү дэгдэмхий хэсгийг судлах боломжтой болсон. Үлдсэн хэсэг нь түүхий (өөрөөр хэлбэл, цэвэршүүлээгүй) криптон агуулдаг. Гэсэн хэдий ч түүнийг шахсны дараа саванд хийн бөмбөлөг байнга үлддэг байв. Энэ хий нь цахилгаан гүйдэлд хөхрөн гэрэлтэж, улбар шараас ягаан хүртэлх бүс нутгуудад шугаман өвөрмөц спектрийг өгчээ. Шинэ элемент хайж, түүний шинж чанарыг судлахын тулд Рамсей, Траверс нар зуун тонн орчим шингэн агаар боловсруулжээ. Тэд зөвхөн 0.2 см 3 хийтэй ажиллах замаар ксеноныг шинэ химийн элемент болохыг тогтоожээ. Туршилтын нарийн мэдрэмж тэр үед ер бусын байсан!

Онцлог спектрийн шугамууд нь элементийн шинж тэмдэг юм. Рамсей, Траверс нар шинэ инерт хий нээсэн гэж үзэх бүрэн үндэслэлтэй байв. Тэд үүнийг ксенон гэж нэрлэсэн бөгөөд энэ нь Грек хэлээр "харь гаригийн" гэсэн утгатай: агаарын криптон хэсэгт энэ нь үнэхээр харь гарагийн хүн шиг харагдаж байв. Химичийн үүднээс авч үзвэл ксенон нь инертийн хийн дунд "танихгүй" хүн болж хувирсан нь сонин юм. Тэрээр химийн урвалд орж, тогтвортой нэгдэл үүсгэсэн анхны хүн юм. Тиймээс "инертийн хий" гэсэн нэр томъёо нь өөрөө тохиромжгүй болсон.

Анхны ксеноны нэгдлүүдийн нийлэгжилт нь химичдэд үелэх систем дэх идэвхгүй хийн байршлын талаархи асуултыг тавьсан. Өмнө нь үнэт хийг тусдаа тэг бүлэгт хуваарилдаг байсан бөгөөд энэ нь тэдний валентийн санаатай бүрэн нийцдэг байв. Гэхдээ ксенон химийн урвалд орж, түүний өндөр фторид нь мэдэгдэхэд, ксеноны валент нь найм (мөн энэ нь түүний электрон бүрхүүлийн бүтэцтэй нэлээд нийцэж байгаа) тэд инертийн хийг VIII бүлэгт шилжүүлэхээр шийджээ. Тэг бүлэг оршин тогтнохоо больсон.

Ксеноны шинж чанарууд

Ксенон нь үелэх системийн VIII бүлгийн бүх инертийн хийнүүдийн нэгэн адил нэг атомт молекулуудаас тогтдог, ямар ч үнэр, өнгөгүй, шатдаггүй, шатдаггүй, тэсэрч дэлбэдэггүй, усанд бага зэрэг уусдаг, уснаас маш хурдан ялгардаг. уушигаар дамжин бие.

Инерцийн хийн хувьд энэ нь эрхэмсэг, биед ямар ч биотрансформацид ордоггүй, ямар ч бодист ордоггүй. химийн урвал. Xe-ийн идэвхгүй байдал нь гадаад электрон бүрхүүлийн ханасантай холбоотой бөгөөд түүний электрон тохиргоо нь маш хаалттай бөгөөд маш хүчтэй байдаг. Xe-ийн серийн дугаар 54, молекул жин нь 131.29. 0 ° C ба 1 Ата дахь нягт нь 5.89 кг / м3 бөгөөд энэ нь агаараас 4 дахин, N2O-ээс 3.2 дахин их байна.

Байгалийн ксенон

Ксенон нь дэлхийн агаар мандалд маш бага хэмжээгээр, саяд 0,087 ± 0,001 хэсэг (мкл/л) байхаас гадна зарим рашаанаас ялгарах хийд ч агуулагддаг. 133 Xe ба 135 Xe зэрэг зарим цацраг идэвхт төрлийн ксенон нь реактор дахь цөмийн түлшний нейтрон цацрагаар үүсдэг.

Ксенон нь нарны агаар мандал, Дэлхий дээр, астероид, сүүлт одуудад харьцангуй ховор байдаг. Ангараг гаригийн агаар мандал дахь ксеноны агууламж нь дэлхийнхтэй төстэй: 0.08 ppm, гэхдээ Ангараг дээр 129 Xe-ийн элбэг дэлбэг байдал нь Дэлхий эсвэл Нарнаас өндөр байдаг. Энэхүү изотоп нь цацраг идэвхт задралын үр дүнд үүсдэг тул Ангараг гараг үүссэнээс хойшхи эхний 100 сая жилийн дотор анхдагч уур амьсгалаа алдсаныг олж мэдсэн байж магадгүй юм. Харин Бархасбадь гаригийн агаар мандал дахь ксеноны агууламж ер бусын өндөр буюу Нарныхаас бараг хоёр дахин их байдаг.

Ксенон авах

Ксеноны үйлдвэрлэлийн гол эх үүсвэр нь агаар бөгөөд 1000 м 3 талбайд 86 см 3 ксенон агуулагддаг. Орос болон ТУХН-ийн орнуудад цэвэр ксенон үйлдвэрлэлийн жилийн үйлдвэрлэлийн түвшин ойролцоогоор 1500 м3 байна.

Аж үйлдвэрт ксеноныг агаарыг хүчилтөрөгч, азот болгон салгасны дайвар бүтээгдэхүүн болгон үйлдвэрлэдэг. Ихэвчлэн залруулах замаар хийгддэг энэхүү салгасны дараа үүссэн шингэн хүчилтөрөгч нь бага хэмжээний криптон ба ксенон агуулдаг. Цаашид залруулга хийснээр шингэн хүчилтөрөгчийг 0.1-0.2% криптон-ксеноны хольц хүртэл баяжуулж, цахиурын гель дээр шингээх эсвэл нэрэх замаар тусгаарладаг. Дүгнэж хэлэхэд ксенон-криптоны баяжмалыг нэрэх замаар криптон ба ксенон болгон ялгаж болно.

Түүхий эдийн гол нийлүүлэгчид (криптон-ксенон баяжмал) нь Оросын металлургийн үйлдвэрлэлийн томоохон аж үйлдвэрийн төвүүд юм. Цэвэр ксеноныг олж авахын тулд криптон-ксенон баяжмалыг ашигладаг бөгөөд үүнийг хий ялгах үйлдвэрт криогенийн аргаар засч, өндөр цэвэршилттэй ксенон (99.999%) үйлдвэрлэхийг баталгаажуулдаг. Ксенон нь элбэг дэлбэг байдгаараа хөнгөн инертийн хийнээс хамаагүй үнэтэй байдаг.

Практикт ксенон

Өндөр өртөгтэй хэдий ч ксенон нь хэд хэдэн тохиолдолд зайлшгүй шаардлагатай байдаг. Ксеноныг дүүргэхэд ашигладаг улайсдаг чийдэн, хүчирхэг хий ялгаруулахба импульсийн гэрлийн эх үүсвэрүүд (дэнлүүний чийдэн дэх хийн өндөр атомын масс нь судлын гадаргуугаас вольфрамыг ууршуулахаас сэргийлдэг).

Цацраг идэвхит изотопууд(127 Xe, 133 Xe, 137 Xe гэх мэт) нь рентген зураг, анагаах ухаанд оношлогоонд цацрагийн эх үүсвэр болгон, вакуум суурилуулалтын алдагдлыг илрүүлэхэд ашигладаг. Ксенон фторыг ашигладаг металл идэвхгүйжүүлэх.

Ксенон дээрх шиг цэвэр хэлбэрЦезий-133 уурын бага хэмжээгээр нэмсэн нь цахилгаан урвалд (ихэвчлэн ион ба плазмын) өндөр үр ашигтай ажиллах шингэн юм. сансрын хөлгийн хөдөлгүүрүүд.

20-р зууны сүүлчээс эхлэн ксеноныг ашиглаж эхэлсэн ерөнхий мэдээ алдуулалт(нэлээн үнэтэй, гэхдээ туйлын хоргүй, эс тэгвээс химийн үр дагавар үүсгэдэггүй - инертийн хий шиг). Технологийн талаархи анхны диссертацууд ксенон мэдээ алдуулалт 1993 онд Орос улсад гарч ирсэн. Эмчилгээний мэдээ алдуулалтын хувьд ксенон нь цочмог таталтаас ангижрах, мансууруулах бодисын донтолт, сэтгэцийн болон соматик эмгэгийг эмчлэхэд үр дүнтэй хэрэглэгддэг.

Ксенон фторид ба оксидыг хамгийн хүчтэй гэж санал болгосон пуужингийн түлшний исэлдүүлэгч, мөн түүнчлэн лазерын хийн хольцын бүрэлдэхүүн хэсэг болгон.

Ксенон-129 изотопын хувьд цөмийн эргэлтийн нэлээд хэсгийг туйлшруулж, хамтран удирддаг спинтэй төлөвийг бий болгох боломжтой. гиперполяризаци.