Xenon

Xenon je bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu. Patří mezi vzácné plyny. Tvoří pouze několik málo sloučenin s fluorem, chlorem a kyslíkem. Xenon byl objeven roku 1889 během frakční destilace zkapalněného vzduchu.

Atomové číslo 54 Elektronová konfigurace [Kr] 5s2 5p6
Počet přírodních izotopů 9 Atomová hmotnost 131,29
Obsah ve vzduchu [ppm] 0.087 Hustota 5,8971 mg.cm-3
Teplota tání -111,8 °C Teplota varu -108,13 °C

První sloučenina xenonu byla připravena v roce 1962 N. Bartlettem, který se původně zabýval chemií PtF6. Během jednoho experimentu došlo k neplánovanému průniku vzduchu do reaktoru a náhlé změně barvy. Vzniklá sloučenina byla charakterizována jako O2PtF6. Na základě této reakce se PtF6 projevil jako velmi silné oxidační činidlo, proto Bartlett provedl i experiment s xenonem. Během reakce došlo vyloučení tmavě žluté pevné látky XePtF6, tím začal výzkum chemie xenonu.[5]

V roce 1991 byla popsána příprava sloučenin s aniontem XeF5, který byl první popsanou částicí AX5 s planární geometrií.[6]

Fluorid xenonatý (XeF2) může být připraven zahříváním xenonu s fluorem na teplotu 400 °C v niklovém reaktoru nebo výhodněji ozařováním této směsi slunečním světlem. Jde o bílou, krystalickou látku, která sestává s paralelních, lineární jednotek. Je to nejstabilnější, známá sloučenina xenonu. Jeho struktura odpovídá teorii VSEPR. Tři volné elektronové páry obsazují ekvatoriální pozice trojboké bipyramidy a vazby Xe-F obsazují axiální pozice. Úhel F-Xe-F je 180°.

Využívá se jako výhodné fluorační činidlo s oxidačními účinky. Příkladem může být fluorace:

Ph3TeF + XeF2 → Ph3TeF3 + Xe

Lze dokonce připravit jeho vodný roztok, který je při 0 °C poměrně stabilní. Poločas rozkladu je cca 7 hodin. Tento roztok má velice silné oxidační vlastnosti, dokáže oxidovat např. chloridy na elementární chlor a chromité soli na chromany.

Xenon se využívá ve výbojkách, kde je jeho světlo fialové až modré, ty mají baktericidní účinky, proto se využívají v desinfekci. Využívá se i v xenonovém iontovém pohonném systému, např. v sondě Deep Space 1.

V roce 2015 byla publikována příprava sloučeniny obsahující dikation [XeOXeOXe]2+.[9]

Xenonové NMR

Xenon má dva NMR aktivní izotopy se střední citlivostí a velkým rozsahem chemických posunů. 131Xe má spin 3/2, střední citlivost a poskytuje spektra s širokými signály. 129Xe má spin 1/2 a střední citlivost, proto je využíváno častěji, poskytuje podstatně užší linie.

129Xe 131Xe
Spin 1/2 3/2
Zastoupení v přírodě [%] 26,44 21,18
Rozsah chemických posunů -5200 – +100
Citlivost vzhledem k 1H 5,72×10-3 5,96×10-4
Citlivost vzhledem k 13C 33,6 3,5
Rezonanční frekvence v poli 1 T 8,5778 11,8604

Chemické posuny

XeOF4 0 Xe(g) 10-(-50)
Roztoky xenonu -30-(-300) Endohedrální fullereny -100-(-250)
Anionty endohedrálních fullerenů -70-(-300) Borofluoridy alkylxenonu -3300-(-4200)

Xenon je velmi citlivý na chemické okolí, díky jeho silně polarizovatelnému elektronovému obalu dochází k výrazné změně chemického posunu v závislosti na rozpouštědle.[6]

Rozpouštědlo Posun [ppm] Rozpouštědlo Posun [ppm]
Methanol -148 Voda -196
Methylchlorid -153 Diethylether -160
n-Pentan -156 Aceton -175
n-Heptan -168 n-Oktan -171
Chloroform -217 Bromoform -285
Sirouhlík -225 Dijodmethan -335

Odkazy

  1. Xenon na české wikipedii
  2. Xenon na anglické wikipedii
  3. Xenon NMR
  4. Ab initio studies of the nuclear magnetic resonance chemical shifts of a rare gas atom in a zeolite
  5. Bartlett, N Proc. Chem. Soc. 19626, 218. “Xenon hexafluoroplatinate (V) Xe+[PtF6]−“. doi:10.1039/PS9620000197
  6. Miller, K.W.; Reo, N.V.; Uiterkamp, A.J.S.; Stengle, D.P.; Stengle, T.R.; Williamson, K.L.; Proc Natl Acad Sci U S A 1981, 78, 4946-4949. Xenon NMR: chemical shifts of a general anesthetic in common solvents, proteins, and membranes.
  7. Christe, K.O.; Curtis, E.C.; Dixon, D.A.; Mercier, H.P.; Sanders, J.C.P.; Schrobilgen, G.J. J. Am. Chem. Soc. 1991113, 3351-3361. “The pentafluoroxenate(IV) anion, XeF5-: the first example of a pentagonal planar AX5 species”. DOI: 10.1021/ja00009a021
  8. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. ISBN 0-7506-3365-4.
  9. Nový dikation xenonu
  10. 129Xenon NMR: Review of Recent Insights into Porous Materials
  11. ‘Disruptive Device’ Brings Xenon-NMR to Fragile Materials
  12. Krystalová struktura XeO3

Navigace

H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr