Faits et utilisations du xénon – Numéro atomique 54 Symbole élémentaire Xe

Le xénon est l’élément chimique de numéro atomique 54 et de symbole d’élément Xe. Cet élément est un gaz noble, il est donc inerte, incolore, inodore, insipide et non toxique. Le xénon est surtout connu pour son utilisation dans les lampes à haute puissance. Voici une collection de faits intéressants sur le xénon, ainsi que l’histoire de sa découverte, ses utilisations et ses sources.

Faits sur l’élément xénon

Nom : Xénon
Numéro atomique : 54
Symbole de l’élément : Xe
Apparence : Gaz incolore
Groupe : Groupe 18 (gaz noble)
Période : Période 5
Bloc : bloc p
Famille d’éléments : Gaz noble
Masse atomique : 131,293(6)
Configuration des électrons : 4d10 5s2 5p6
Électrons par coquille : 2, 8, 18, 18, 8
Découverte : William Ramsay et Morris Travers (1898)
Origine du nom : Grec xenos, signifiant étranger

Histoire de la découverte

Le chimiste écossais William Ramsay et le chimiste anglais Morris Travers ont isolé et découvert le xénon en septembre 1898. Ils avaient déjà découvert les gaz nobles krypton et néon, à l’aide d’une machine à air liquide qui leur avait été offerte par l’industriel Ludwig Mond. Ils obtiennent le xénon en évaporant l’air liquéfié et en examinant le résidu. Lorsqu’ils placent le gaz dans un tube à vide, ils observent son étonnante lueur bleue. Ramsay a proposé le nom du nouvel élément, du mot grec « xenos », qui signifie « étrange ». Ramsay a décrit le xénon comme un étranger dans l’échantillon d’air liquéfié.

Isotopes du xénon

Le xénon naturel se compose de sept isotopes stables : Xe-126, Xe-128, Xe-129, Xe-130, Xe-131, Xe-132 et Xe-134. Bien que le Xe-126 et le Xe-134 subissent théoriquement une double désintégration bêta, celle-ci n’a jamais été observée. Plus de 40 isotopes radioactifs ont été décrits. Le radio-isotope ayant la plus longue durée de vie est le Xe-124, dont la demi-vie est de 1,8 × 1022 ans.

Rôle biologique et toxicité

Le xénon élémentaire n’est pas toxique et ne joue aucun rôle biologique. Cependant, le xénon est soluble dans le sang et traverse la barrière hémato-encéphalique, agissant comme un anesthésique. Il est possible d’être asphyxié par le xénon, car il est plus lourd que l’oxygène, bien qu’il soit possible de respirer un mélange xénon-oxygène. Les composés du xénon, notamment les composés oxygène-xénon, peuvent être toxiques et explosifs.

Sources de xénon

Le xénon est un gaz rare dans l’atmosphère terrestre, présent à une concentration d’environ 1 partie par 11,5 millions (0,087 partie par million). Bien qu’il soit rare, la meilleure source de cet élément est l’extraction de l’air liquide. Le xénon est également présent dans l’atmosphère martienne à environ la même concentration. On a trouvé cet élément dans le Soleil, les météorites et Jupiter. Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que l’atmosphère était la seule source de xénon sur Terre, mais la concentration dans l’air ne correspondait pas à la quantité prévue pour la planète. Les chercheurs ont découvert que le gaz est émis par certaines sources minérales, de sorte que le xénon existe également à l’intérieur de la Terre. Il se pourrait que le soi-disant « xénon manquant » se trouve dans le noyau terrestre, peut-être lié au fer et au nickel.

Utilisations du xénon

Le xénon est utilisé dans les lampes à décharge, notamment les flashs de photographie, les phares d’automobiles, les stroboscopes et les lampes bactéricides (car le spectre comprend une forte composante ultraviolette). Il est utilisé dans les projecteurs de cinéma et les lampes de poche haut de gamme car son spectre est proche de celui de la lumière naturelle du soleil. Il est utilisé dans les systèmes de vision nocturne en raison de son émission dans le proche infrarouge. Un mélange de xénon et de néon est un composant des écrans plasma.

Le premier laser excimer utilisait un dimère de xénon (Xe2). Le xénon est un élément populaire pour plusieurs types de laser.

En médecine, le xénon est un anesthésique général, un neuroprotecteur et un cardioprotecteur. Il est utilisé dans le dopage sportif pour augmenter la production de globules rouges et les performances. L’isotope Xe-133 est utilisé en tomographie par ordinateur à émission monophotonique, tandis que le Xe-129 est utilisé comme agent de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Les lasers excimers au chlorure de xénon sont utilisés pour certaines procédures dermatologiques.

Le xénon est également utilisé en résonance magnétique nucléaire (RMN) pour faciliter la caractérisation des surfaces. Il est utilisé dans les chambres à bulles, les calorimètres et comme propergol pour la propulsion ionique.

Composés du xénon

Les gaz nobles sont relativement inertes, mais ils forment certains composés. L’hexafluoroplatinate de xénon a été le premier composé de gaz noble jamais synthétisé. Plus de 80 composés du xénon sont connus, notamment des chlorures, des fluorures, des oxydes, des nitrates et des complexes métalliques.

Données physiques

Densité (à STP) : 5,894 g/L
Point de fusion : 161,40 K (-111,75 °C, -169.15 °F)
Point d’ébullition : 165,051 K (-108,099 °C, -162,578 °F)

Point triple : 161,405 K, 81,77 kPa
Point critique : 289,733 K, 5,842 MPa
État à 20ºC : gaz
Chaleur de fusion : 2,27 kJ/mol
Chaleur de vaporisation : 12,64 kJ/mol
Capacité thermique molaire : 21,01 J/(mol-K)

Conductivité thermique : 5.65×10-3 W/(m-K)
Structure cristalline : cubique à faces centrées (fcc)
Ordre magnétique : diamagnétique

Données atomiques

Radius covalent : 140±9 pm
Radius de Van der Waals : 216 pm
Electronégativité : Échelle de Pauling : 2,6
Première énergie d’ionisation : 1170,4 kJ/mol
2ème énergie d’ionisation : 046,4 kJ/mol
3ème énergie d’ionisation : 3099,4 kJ/mol
États d’oxydation courants : Habituellement 0, mais peut être +1, +2, +4, +6, +8

Faits amusants sur le xénon

• Parce que le xénon est plus dense que l’air, il peut être utilisé pour produire une voix grave (le contraire de l’hélium). Cependant, il n’est pas souvent utilisé à cette fin car le xénon est un anesthésique.
• De même, si vous remplissez un ballon de gaz xénon, il coule au sol.
• Alors que le xénon gazeux, liquide et solide est incolore, il existe un état solide métallique de l’élément qui est bleu ciel.
• La fission nucléaire (comme celle du réacteur de Fukushima) peut produire le radio-isotope iode-135. L’iode-135 subit une désintégration bêta pour produire le radio-isotope xénon-135.
• Bartlett, Neil (2003). « Les gaz nobles ». Nouvelles de l’ingénierie chimique &. Société américaine de chimie. 81 (36) : 32-34. doi:10.1021/cen-v081n036.p032
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• Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Chimie des éléments (2e éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0-08-037941-9.
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