Xenón ( ˈzɛnɒn en el Reino Unido, /ˈziːnɒn/ en los E.) está un elemento químico que tiene el Xe del símbolo y número atómico 54. Un gas noble, xenón descolorido, pesado, inodoro ocurre en la atmósfera de tierra en cantidades de rastro. Aunque generalmente sea unreactive, el xenón pueda experimentar algunas reacciones químicas tal como la formación del hexafluoroplatinate, el primer compuesto del xenón del gas noble que se sintetizará. El primer diseño del laser del excímero utilizó una molécula del dimero del xenón (Xe₂) como su medio lasing, Ramsay sugirió el xenón conocido del para este gas del ξένον griego, forma singular del de la palabra del neutro del ξένος, el significar extranjero, extraño, o anfitrión del . En 1902, Ramsay estimaba la proporción de xenón en la atmósfera de tierra como una porción en 20 millones.

Durante los años 30, el Harold Edgerton del ingeniero comenzó a explorar la tecnología de la luz del estroboscópico para la fotografía de alta velocidad . Esto lo llevó a la invención de la lámpara de destello de xenón, en la cual la luz es generada enviando una breve corriente eléctrica a través de un tubo llenado del gas del xenón. En 1934, Edgerton podía generar el escrito de los flashes tan como un microsegundo con este método. Behnke comenzó a explorar las causas del " drunkenness" en zambullidores de alta mar en 1939. Él probó los efectos de variar las mezclas de respiración en sus temas, y descubrió que esto hizo a zambullidores percibir un cambio profundizado. De sus resultados, él dedujo que el gas del xenón podría servir como anestésico . Aunque Lazharev, en Rusia, estudiara al parecer anestesia del xenón en 1941, la primera anestesia publicada del xenón del informe que confirmaba era en 1946 por el J. Lorenzo, que experimentó en ratones. El xenón primero fue utilizado como anestésico quirúrgico en 1951 por Estuardo C. Cullen, que funcionó con éxito en dos pacientes.

En 1960, el Juan H. Reynolds del físico descubrió que ciertos meteoritos contuvieron una anomalía isotópica bajo la forma de superabundancia de xenon-129. Él dedujo que esto era un producto de decaimiento del yodo radiactivo -129. Como es el período de ¹²⁹I 16 millones de años, éste demostraron que los meteoritos fueron formados durante la historia temprana de la Sistema Solar, pues el isótopo de ¹²⁹I fue generado probablemente antes de que la Sistema Solar fuera formada.

El xenón y los otros gases nobles eran considerados durante mucho tiempo ser totalmente químicamente inertes y no capaz de formar los compuestos sin embargo, mientras que la enseñanza en la universidad de la Columbia Británica, Neil Bartlett descubrió que el hexafluorudo (PtF₆) del platino del gas era un de gran alcance que oxidaba el agente de que podría oxidar el oxígeno (O₂) para formar el hexafluoroplatinate (O₂^{+&minus de Dioxygenyl;} ). Desde O₂ y el xenón casi tener el mismo primer potencial de ionización, Bartlett realizó que el hexafluorudo del platino pudo también poder oxidar el xenón. El el 23 de marzo, el 1962, él mezcló los dos gases y produjo el compuesto primero sabido de un gas noble, hexafluoroplatinate del xenón. Bartlett pensó su composición para ser Xe⁺⁻ , aunque el trabajo posterior haya revelado que era probablemente una mezcla de varias sales xenón-que contenían. Desde entonces, se han descubierto muchos otros compuestos del xenón, y algunos compuestos del argón de los gases nobles, del criptón, y del radón se han identificado, incluyendo el fluorohydride (HArF) del argón, el difluoride (KrF₂) del criptón, y el fluoruro del radón.

Ocurrencia

El xenón es un gas de rastro en la atmósfera de tierra, ocurriendo en 0.001  piezas por millón de (μL/L). También se encuentra en los gases emitidos a partir de algunos resortes del mineral una cierta especie radiactiva del xenón, por ejemplo, ¹³³Xe y ¹³⁵Xe, es producido por la irradiación del neutrón del material fisionable dentro de los reactores nucleares que la extracción de de un litro de xenón de la atmósfera requiere 220 vatios-hora de la energía. La producción mundial de xenón en 1998 era estimada en 5,000-7,000  m³. Debido a su abundancia baja, xenón es mucho más costosos que los precios gas-aproximados nobles más ligeros para la compra de pequeñas cantidades en Europa en 1999 eran 10  € /L para el xenón, 1  €/L para el criptón, y 0.20  €/L para el neón. Sin embargo, Marte demuestra una parte más elevada de ¹²⁹Xe que la tierra o el Sun. Mientras que este isótopo es generado por decaimiento radiactivo, el resultado puede indicar que Marte perdió la mayor parte de su atmósfera primordial, posiblemente dentro del primera 100 millones de años después de que el planeta fue formado. Por el contrario, el Júpiter del planeta tiene una abundancia inusualmente alta de xenón en su atmósfera; cerca de 2.6 veces tanto como el Sun. Esta alta abundancia sigue siendo inexplicada, pero se pudo haber causado por una acumulación temprana y rápida del mdash de los Planetesimals ; bodies&mdash pequeño, subplanetary; antes de que el disco presolar comenzara a calentar para arriba. (Si no, el xenón no habría sido atrapado en el planetesimal hiela.) Dentro de la Sistema Solar, la fracción del nucleón para todos los isótopos del xenón es los × 1.56; 10^-8, o una porción en 64  millón del Massachusetts total. El problema del xenón terrestre bajo se puede potencialmente explicar por la vinculación covalente del xenón al oxígeno dentro del cuarzo, por lo tanto reduciendo la desgasificación del xenón en la atmósfera.

Desemejante de los gases nobles de una masa más baja, el proceso estelar del nucleosynthesis normal dentro de una estrella no forma el xenón. Los elementos más masivos que el Iron-56 tienen un coste energético neto a producir con la fusión, tan allí no son ningún aumento de la energía para que una estrella cree el xenón. En lugar, muchos isótopos del xenón se forman durante explosiones de la supernova .

Características

Un átomo del xenón se define como teniendo un núcleo con 54 protones en la temperatura estándar y la presión, el gas puro del xenón tiene una densidad de 5.761  kg/m³, cerca de 4.5 veces la densidad superficial de la atmósfera de tierra, 1.217  kg/m³. Como líquido, el xenón tiene una densidad hasta de 3.100  g/ml, con el máximo de la densidad ocurriendo en el punto triple. Bajo mismas condiciones, la densidad del xenón sólido, 3.640  g/cm³, es más grande que la densidad media del granito, 2.75  g/cm³.

El xenón es un miembro de los elementos cero de la valencia que se llaman el noble o los gases inertes él es inerte a la mayoría de las reacciones químicas comunes (tales como combustión, por ejemplo) porque la cáscara externa de la valencia se llena totalmente de ocho electrones. Esto produce una configuración de la energía estable, mínima en la cual los electrones externos estén limitados firmemente. Sin embargo, el xenón puede ser oxidado por oxidante de gran alcance, y se han sintetizado muchos compuestos del xenón.

En un tubo de gas, el xenón emite un resplandor azul del lavenderish de o cuando el gas es excitado por la descarga eléctrica . El xenón emite una venda de las líneas de emisión que atraviesan el espectro visual, pero las líneas más intensas ocurren en la región de luz azul, que produce la coloración.

Isótopos

considera también: Isótopos l xenón El xenón natural se hace de nueve isótopos estables los isótopos ¹²⁴Xe, ¹³⁴Xe y ¹³⁶Xe se predicen para experimentar el decaimiento beta doble, pero esto nunca se ha observado así que se consideran ser estables. Además de estas formas estables, hay sobre 40 isótopos inestables se han estudiado que. ¹²⁹Xe es producido por el decaimiento beta I de ¹²⁹, que tiene un período de 16  millón de años, mientras que ^131mXe, ¹³³Xe, ^133mXe, y ¹³⁵Xe son algunos de los productos de la fisión U de ²³⁵ y de PU de ²³⁹, y por lo tanto utilizado como indicadores de explosiones nucleares. Los varios isótopos del xenón se producen de explosiones de la supernova, y del decaimiento radiactivo de elementos tales como yodo, uranio y plutonio . actúa tan como un amortiguador de neutrón o " " del veneno ; eso puede retardar o parar la reacción en cadena después de un período de operación. Esto fue descubierta en los reactores nucleares más tempranos construidos por el proyecto de Manhattan americano para la producción del plutonio . Los diseñadores habían adoptado afortunadamente provisiones en el diseño de aumentar la reactividad del reactor (el número de neutrones por la fisión que se encienden a la fisión otros átomos del combustible nuclear ).

Bajo condiciones adversas, las concentraciones relativamente altas de isótopos radiactivos del xenón se pueden encontrar el emanar de los reactores nucleares debido al lanzamiento de los productos de fisión de las barras de combustible agrietadas, o de fissioning del uranio en el agua de enfriamiento .

Porque el xenón es un trazalíneas para los isótopos biparentales, los cocientes del isótopo del xenón en los meteoritos son una herramienta de gran alcance para estudiar la formación de la Sistema Solar . El método del yodo-xenón de la datación da el tiempo transcurrió entre el Nucleosynthesis y la condensación de un objeto sólido de la nebulosa solar . Los cocientes isotópicos del xenón tales como ¹²⁹Xe/¹³⁰Xe y ¹³⁶Xe/¹³⁰Xe son también una herramienta de gran alcance para entender la diferenciación terrestre y desgasificación temprana. El exceso ¹²⁹Xe encontró en el dióxido de carbono que los gases bien New México fueron creídos ser del decaimiento de la capa - gases derivados pronto después de la formación de la tierra. los compuestos del xenón encontrados hasta la fecha contienen el flúor o el oxígeno electronegativo. Cuando otros átomos están limitados (por ejemplo el hidrógeno o el carbón ), son a menudo parte de una molécula que contiene el flúor u oxígeno. Algunos compuestos del xenón son coloreados pero son más descoloridos. Las moléculas deuterizadas, HXeOD y DXeOH, también se han producido.

Así como los compuestos donde el xenón forma un vínculo químico, el xenón puede formar el mdash de los clatratos ; sustancias donde los átomos del xenón son atrapados por el enrejado cristalino de otro compuesto. Un ejemplo es el hidrato (Xe· del xenón; 5.75 H₂O), donde los átomos del xenón ocupan vacantes en un enrejado de las moléculas de agua. La versión deuterizada de este hidrato también se ha producido. Tales hidratos del clatrato pueden ocurrir naturalmente bajo condiciones de la alta presión, por ejemplo en el lago Vostok por debajo la hoja de hielo antártica . La formación del clatrato se puede utilizar para destilar fraccionario el xenón, el argón y el criptón. El xenón puede también formar los compuestos del fullerene de Endohedral, donde un átomo del xenón se atrapa dentro de una molécula de Fullerene . El átomo del xenón atrapado en el fullerene se puede supervisar vía la espectroscopia de resonancia magnética nuclear de ¹²⁹Xe. Usar esta técnica, las reacciones químicas en la molécula del fullerene se pueden analizar, debido a la sensibilidad del cambio químico del átomo del xenón a su ambiente. Sin embargo, el átomo del xenón también tiene una influencia electrónica en la reactividad del fullerene.

Usos

Aunque el xenón sea raro y relativamente costoso extraer de la atmósfera de tierra, todavía tiene un número de usos.

Iluminación y la óptica

Lámparas por descarga de gas

El xenón se utiliza en los dispositivos luminescentes llamados las lámparas de destello de xenón que se utilizan en los flashes fotográficos y las lámparas estroboscópicas; para excitar el medio activo en los lasers cuáles entonces generan la luz coherente ; y, de vez en cuando, en lámparas bactericidas . El primer laser de estado sólido, inventado en 1960, fue bombeado por una lámpara de destello de xenón, y los lasers usados para accionar la fusión de inercia del confinamiento también son bombeados por las lámparas de destello de xenón.

Continuas, corto-arco, las lámparas de arco de alta presión del xenón tienen una temperatura de color de cerca el aproximar de luz del sol del mediodía y se utilizan en simuladores solares. Es decir, la cromaticidad de estas lámparas aproxima de cerca un radiador heated del cuerpo negro que tenga una temperatura cerca de eso observada del Sun. Después de que primero fueran introducidas durante los años 40, estas lámparas comenzaron a substituir las lámparas de arco corto-vivas de carbón en proyectores de película. Se emplean en el típico 35m m y los sistemas de la proyección de la película IMAX, las linternas OCULTADAS automotor y otra de las aplicaciones especializadas. Estas lámparas de arco son una fuente excelente de radiación ultravioleta corto de la longitud de onda y tienen emisiones intensas en el cercano infrarrojo, que se utiliza en algunos sistemas de la visión nocturna .

Las células individuales en una exhibición de plasma utilizan una mezcla de xenón y el neón que se convierte en un plasma usar los electrodos la interacción de esta plasma con los electrodos genera los fotones ultravioletas que entonces excitan la capa del fósforo en el frente de la exhibición.

El xenón se utiliza como " gas" del arrancador; en las lámparas de alta presión del sodio. Tiene la conductividad termal más bajo y potencial de ionización más bajo de todos los gases nobles no radiactivos. Como gas noble, no interfiere con las reacciones químicas que ocurren en la lámpara del funcionamiento. La conductividad termal baja reduce al mínimo pérdidas termales en la lámpara mientras que en el estado de funcionamiento, y el potencial de ionización bajo hace el voltaje de avería del gas ser relativamente bajo en el estado frío, que permite que la lámpara sea encendida más fácilmente.

Lasers

En 1962, un grupo de investigadores en los laboratorios de Bell descubrió la acción del laser en xenón, y encontró más adelante que el aumento del laser fue mejorado agregando el helio al medio lasing. El primer laser del excímero utilizó un dimero (Xe₂) del xenón energizado por una viga de electrones para producir la emisión estimulada en una longitud de onda ultravioleta 176 nanómetro . El cloruro del xenón y el fluoruro del xenón también se han utilizado en lasers del excímero (o, más exactamente, exciplex). El laser del excímero del cloruro del xenón se ha empleado, por ejemplo, en ciertas aplicaciones dermatológicas.

Anestesia

El xenón se ha utilizado como anestésico general, aunque sea costoso. Sin embargo, las máquinas de la anestesia que pueden entregar el xenón están a punto de aparecer en el mercado europeo. Dos mecanismos para la anestesia del xenón se han propuesto. Primer implica la inhibición del &mdash de la bomba de la ATpasa del calcio; el uso de las células del mecanismo de quitar el &mdash del calcio (Ca²⁺); en la membrana celular de las sinapsis . Esto resulta de un cambio conformacional cuando el xenón ata a los sitios no polares dentro de la proteína. El segundo mecanismo se centra en las interacciones no específicas entre el anestésico y la membrana del lípido.

El xenón tiene una concentración alveolar mínima (MAC) de 0.63, haciendo le el 50% más potente que N₂O como anestésico. Así puede ser utilizado en las concentraciones con oxígeno que tienen un riesgo más bajo de la hipoxia . Desemejante del óxido nitroso (N₂O), xenón no es un gas de efecto invernadero y así que también se ve como respetuoso del medio ambiente. Debido a el alto coste de xenón, sin embargo, el uso económico requerirá un sistema cerrado para poder reciclar el gas, con el gas que es filtrado apropiadamente para los contaminantes entre las aplicaciones.

Los núcleos de solamente dos de los isótopos estables del xenón, ¹²⁹Xe y ¹³¹Xe, tienen ímpetus angulares (vueltas nucleares intrínseco diferente a cero. Cuando están mezcladas con el vapor y el nitrógeno del álcali, sus vueltas nucleares se pueden alinear a lo largo del de rayo láser de la luz circular-polarizada que se templa a una raya de absorción de los átomos del álcali. Típicamente, el metal puro del rubidio, calentado sobre el °C de 100, se utiliza para producir el vapor del álcali . Esta alineación (polarización de la vuelta) de los núcleos del xenón puede sobrepasar el 50% de su valor posible máximo, grandemente excediendo el valor del equilibrio dictado por la distribución (típicamente 0.001% de Boltzmann del valor máximo en la temperatura ambiente, incluso en los imanes más fuertes . Tal alineación del desequilibrio del de vueltas es una condición temporal, y se llama la hiperpolarización . Porque el isótopo de ¹²⁹Xe tiene un valor de la vuelta nuclear de el 1/2 (y por lo tanto el momento Quadrupole eléctrico del núcleo de ¹²⁹Xe debe ser cero), el núcleo de ¹²⁹Xe no experimenta ninguna interacciones tetrapolar durante colisiones con otros átomos, y su hiperpolarización se puede mantener así para los largos periodos del tiempo incluso después se ha apagado el de rayo láser y el vapor del alcali quitado por la condensación en una superficie de la temperatura ambiente. El tiempo que toma para una colección de las vueltas para volver a su polarización del equilibrio (Boltzmann) se llama el tiempo de relajación de ₁ '' T '' . Para el isótopo de ¹²⁹Xe puede extenderse a partir de varios segundos para los átomos del xenón disueltos en la sangre a varias horas en la fase de gas y a varios días en el xenón sólido profundo-congelado. En cambio, el isótopo ¹³¹Xe tiene un valor de la vuelta nuclear de 3/2, posee un momento Quadrupole diferente a cero, y tiene tiempos de relajación del T ₁ en el milisegundo y gamas las segundas . El proceso de la hiperpolarización (por ejemplo Hacer girar-Intercambiar el bombeo óptico descrito arriba) hace el isótopo de ¹²⁹Xe mucho más perceptible vía la proyección de imagen de resonancia magnética y se ha utilizado para los estudios de los pulmones y de otros tejidos. Puede ser utilizado, por ejemplo, para remontar el flujo de gases dentro de los pulmones.

Otro

En usos de la energía nuclear, el xenón se utiliza en puntas de prueba de los compartimientos de burbuja, y en otras áreas donde está deseables un peso molecular del alto y la naturaleza inerte. El xenón líquido se está utilizando como medio para detectar las partículas masivas interactivas hipotéticas débil o a WIMPs. Cuando un WIMP choca con un núcleo del xenón, debe, pelar teóricamente un electrón y crear un centelleo primario . Usando el xenón, esta explosión de la energía podría entonces ser fácilmente distinguida de los acontecimientos similares causados por las partículas tales como rayos cósmicos sin embargo, el experimento del XENÓN en el Gran Sasso que el laboratorio nacional en Italia hasta el momento no ha podido encontrar a ningunos WIMPs confirmados. Incluso si no se detecta a ningunos WIMPs sin embargo, el experimento servirá obligar las características de la materia oscura y de algunos modelos de la física. El detector actual en esta facilidad es cinco veces más sensibles que otros instrumentos por todo el mundo, y la sensibilidad será aumentada en una orden de la magnitud en 2008.

El xenón es el combustible preferred para la propulsión del ion de la nave espacial debido a su potencial de ionización bajo por el peso atómico, la capacidad de almacenarlo pues un líquido en la temperatura ambiente cercana (pero en la alta presión) con todo convierte fácilmente nuevamente dentro de un gas para aprovisionar de combustible el motor. La naturaleza inerte del xenón hace lo respetuoso del medio ambiente y menos el corrosivo a un motor de ion que otros combustibles tales como mercurio o cesio . El xenón primero fue utilizado para los motores de ion basados en los satélites durante los años 70. Fue empleado más adelante como propulsor para la nave espacial SMART-1 de Europa y para los tres motores de propulsión del ion en la nave espacial del amanecer de la NASA.

Químicamente, los compuestos de Perxenate se utilizan como oxidante en la química analítica . El difluoride del xenón se utiliza como etchant para el silicio, particularmente en la producción de los sistemas microelectromecánicos (MEMS). El fluorouracil anticáncer 5 de la droga puede ser producido reaccionando difluoride del xenón con el uracilo . El xenón también se utiliza en cristalografía de la proteína. Aplicado en las presiones a partir de la 0.5 a 5  MPa (5 a 50  las atmósferas ) a un cristal de la proteína, átomos del xenón atan en predominante las cavidades hidrofóbicas, creando a menudo una alta calidad, isomorfa, el derivado del pesado-átomo, que se puede utilizar para solucionar el problema de la fase. style=" del