Fakten und Anwendungen zu Xenon – Ordnungszahl 54 Elementsymbol Xe

Xenon ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 54 und dem Elementsymbol Xe. Das Element ist ein Edelgas, d. h. es ist inert, farb-, geruch- und geschmacklos und ungiftig. Xenon ist vor allem für seine Verwendung in Hochleistungslampen bekannt. Hier finden Sie eine Sammlung interessanter Fakten über Xenon sowie die Geschichte seiner Entdeckung, seine Verwendung und seine Quellen.

Fakten zum Element Xenon

Name: Xenon
Atomzahl: 54
Elementsymbol: Xe
Erscheinungsbild: Farbloses Gas
Gruppe: Gruppe 18 (Edelgas)
Periode: Periode 5
Block: p-Block
Elementfamilie: Edelgas
Atomische Masse: 131.293(6)
Elektronenkonfiguration: 4d10 5s2 5p6
Elektronen pro Schale: 2, 8, 18, 18, 8
Entdeckung: William Ramsay und Morris Travers (1898)
Namensherkunft: Griechisch xenos, bedeutet Fremder

Entdeckungsgeschichte

Der schottische Chemiker William Ramsay und der englische Chemiker Morris Travers isolierten und entdeckten Xenon im September 1898. Zuvor hatten sie bereits die Edelgase Krypton und Neon mit Hilfe einer Flüssigluftmaschine entdeckt, die ihnen der Industrielle Ludwig Mond geschenkt hatte. Sie gewannen Xenon, indem sie verflüssigte Luft verdampften und den Rückstand untersuchten. Als sie das Gas in eine Vakuumröhre einbrachten, beobachteten sie sein atemberaubendes blaues Glühen. Ramsay schlug den Namen des neuen Elements vor, der vom griechischen Wort „xenos“ abgeleitet ist und „fremd“ bedeutet. Ramsay beschrieb Xenon als einen Fremden in der Probe der verflüssigten Luft.

Xenon-Isotope

Natürliches Xenon besteht aus sieben stabilen Isotopen: Xe-126, Xe-128, Xe-129, Xe-130, Xe-131, Xe-132 und Xe-134. Obwohl Xe-126 und Xe-134 theoretisch einem doppelten Betazerfall unterliegen, wurde dieser noch nie beobachtet. Es wurden über 40 radioaktive Isotope beschrieben. Das langlebigste Radioisotop ist Xe-124 mit einer Halbwertszeit von 1,8 × 1022 Jahren.

Biologische Rolle und Toxizität

Elementares Xenon ist ungiftig und hat keine biologische Funktion. Xenon ist jedoch im Blut löslich, überwindet die Blut-Hirn-Schranke und wirkt als Anästhetikum. Es ist möglich, an Xenon zu ersticken, da es schwerer als Sauerstoff ist, obwohl es möglich ist, ein Xenon-Sauerstoff-Gemisch einzuatmen. Xenon-Verbindungen, insbesondere Sauerstoff-Xenon-Verbindungen, können giftig und explosiv sein.

Quellen von Xenon

Xenon ist ein seltenes Gas in der Erdatmosphäre und kommt in einer Konzentration von etwa 1 Teil pro 11,5 Millionen (0,087 Teile pro Million) vor. Obwohl es selten ist, ist die beste Quelle für dieses Element die Extraktion aus flüssiger Luft. Xenon kommt auch in der Marsatmosphäre in etwa der gleichen Konzentration vor. Das Element wurde auch in der Sonne, in Meteoriten und auf dem Jupiter gefunden. Lange Zeit dachten Wissenschaftler, die Atmosphäre sei die einzige Xenonquelle auf der Erde, aber die Konzentration in der Luft entsprach nicht der für den Planeten vorhergesagten Menge. Forscher entdeckten, dass das Gas von einigen Mineralquellen ausgestoßen wird, so dass Xenon auch im Erdinneren vorkommt. Möglicherweise befindet sich das so genannte „fehlende Xenon“ im Erdkern, möglicherweise gebunden an Eisen und Nickel.

Verwendung von Xenon

Xenon wird in Gasentladungslampen verwendet, darunter Blitzlichter für die Fotografie, Autoscheinwerfer, Stroboskope und bakterizide Lampen (da das Spektrum eine starke ultraviolette Komponente enthält). Es wird in Filmprojektionslampen und hochwertigen Taschenlampen verwendet, da sein Spektrum dem des natürlichen Sonnenlichts sehr ähnlich ist. Wegen seiner Emission im nahen Infrarot wird es in Nachtsichtgeräten verwendet. Eine Mischung aus Xenon und Neon ist Bestandteil von Plasmabildschirmen.

Der erste Excimer-Laser verwendete ein Xenon-Dimer (Xe2). Xenon ist ein beliebtes Element für verschiedene Lasertypen.

In der Medizin ist Xenon ein allgemeines Anästhetikum, ein Neuroprotektivum und ein Herzprotektivum. Im Sport wird es als Dopingmittel eingesetzt, um die Produktion roter Blutkörperchen und die Leistung zu steigern. Das Isotop Xe-133 wird in der Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie eingesetzt, während Xe-129 als Kontrastmittel für die Magnetresonanztomographie (MRT) verwendet wird. Xenonchlorid-Excimerlaser werden für einige dermatologische Eingriffe verwendet.

Xenon wird auch in der kernmagnetischen Resonanz (NMR) verwendet, um die Charakterisierung von Oberflächen zu unterstützen. Es wird in Blasenkammern, Kalorimetern und als Ionentreibstoff verwendet.

Xenonverbindungen

Noble Gase sind relativ inert, aber sie bilden einige Verbindungen. Xenonhexafluoroplatinat war die erste Edelgasverbindung, die jemals synthetisiert wurde. Es sind über 80 Xenonverbindungen bekannt, darunter Chloride, Fluoride, Oxide, Nitrate und Metallkomplexe.

Physikalische Daten

Dichte (bei STP): 5,894 g/L
Schmelzpunkt: 161,40 K (-111,75 °C, -169.15 °F)
Siedepunkt: 165.051 K (-108.099 °C, -162.578 °F)

Tripelpunkt: 161.405 K, 81.77 kPa
Kritischer Punkt: 289.733 K, 5.842 MPa
Zustand bei 20ºC: Gas
Schmelzwärme: 2.27 kJ/mol
Verdampfungswärme: 12,64 kJ/mol
Molare Wärmekapazität: 21,01 J/(mol-K)

Wärmeleitfähigkeit: 5.65×10-3 W/(m-K)
Kristallstruktur: kubisch-flächenzentriert (fcc)
Magnetische Ordnung: diamagnetisch

Atomische Daten

Kovalenter Radius: 140±9 pm
Van der Waals Radius: 216 pm
Elektronegativität: Pauling-Skala: 2,6
1. Ionisierungsenergie: 1170,4 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie: 046,4 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie: 3099,4 kJ/mol
Gängige Oxidationsstufen: Normalerweise 0, kann aber auch +1, +2, +4, +6, +8 sein

Fakten zu Xenon

• Da Xenon dichter als Luft ist, kann es verwendet werden, um eine tiefe Stimme zu erzeugen (das Gegenteil von Helium). Es wird jedoch nicht oft für diesen Zweck verwendet, da Xenon ein Narkosemittel ist.
• Auch wenn man einen Luftballon mit Xenongas füllt, sinkt er zu Boden.
• Während Xenongas, -flüssigkeit und -feststoff farblos sind, gibt es einen metallischen Feststoff des Elements, der himmelblau ist.
• Nukleare Spaltung (wie im Fukushima-Reaktor) kann das Radioisotop Jod-135 erzeugen. Jod-135 unterliegt einem Betazerfall und erzeugt das Radioisotop Xenon-135.

• Bartlett, Neil (2003). „The Noble Gases“. Chemical & Engineering News. American Chemical Society. 81 (36): 32-34. doi:10.1021/cen-v081n036.p032
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• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0-08-037941-9.
• Meija, J.; et al. (2016). „Atomic Weights of the Elements 2013 (IUPAC Technical Report)“. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265-91. doi:10.1515/pac-2015-0305