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 |
Chemické vlastnosti
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, která probíhá v chloroformu za laboratorní teploty:[15]
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.
V roce 2015 byla publikována příprava sloučeniny obsahující dikation [XeOXeOXe]2+.[9]
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.
Detekce temné hmoty
Xenon se využívá v několika projektech hledajících známky temné hmoty.[14] V detektorech se využívá superčistý kapalný xenon, který při interakci s částicemi poskytuje fotony ultrafialového záření o vlnové délce 178 nm. Foton je pak zachycen a zesílen pomocí pole fotonásobičů.
Nejnovější projekt XENON1T, který začal v roce 2014 se skládá z 3,2 tuny kapalného xenonu a je umístěn hluboko pod vápencovým masivem v Abruzských Apeninách ve střední Itálii. V současné době je upgradován na novou a výkonnější variantu XENONnT, který bude obsahovat více než 8 tun xenonu.
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 |
Využití Xe NMR
129Xe NMR lze využít ke studiu porozity fosforečnanů vzácných kovů (La, Lu, Sm a Yb). Tato metoda byla publikována v roce 2022, viz odkaz 16.
Odkazy
- Xenon na české wikipedii
- Xenon na anglické wikipedii
- Xenon NMR
- Ab initio studies of the nuclear magnetic resonance chemical shifts of a rare gas atom in a zeolite
- Bartlett, N Proc. Chem. Soc. 1962, 6, 218. „Xenon hexafluoroplatinate (V) Xe+[PtF6]−„. doi:10.1039/PS9620000197
- 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.
- Christe, K.O.; Curtis, E.C.; Dixon, D.A.; Mercier, H.P.; Sanders, J.C.P.; Schrobilgen, G.J. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3351-3361. „The pentafluoroxenate(IV) anion, XeF5-: the first example of a pentagonal planar AX5 species“. DOI: 10.1021/ja00009a021
- Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. ISBN 0-7506-3365-4.
- Nový dikation xenonu
- 129Xenon NMR: Review of Recent Insights into Porous Materials
- ‘Disruptive Device’ Brings Xenon-NMR to Fragile Materials
- Krystalová struktura XeO3
- Stable Chloro- and Bromoxenate Cage Anions; [X3(XeO3)3]3– and [X4(XeO3)4]4– (X = Cl or Br)
- XENON – projekty na výzkum temné hmoty
- Crystal and molecular structures of mer-trifluorotriphenyltellurium and stereoselective fluorine exchange in the mer-trifluorotriphenyltellurium-difluorotriphenyltellurium(1+) system
- 129Xe NMR analysis of pore structures and adsorption phenomena in rare-earth element phosphates
Navigace
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 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 |
6 Replies to “Xenon”