Xenon Feiten en toepassingen – Atoomnummer 54 Element Symbool Xe

Xenon is het chemische element met atoomnummer 54 en element-symbool Xe. Het element is een edelgas, dus inert, kleurloos, reukloos, smaakloos, en niet giftig. Xenon is vooral bekend om zijn gebruik in lampen met een hoog vermogen. Hier volgt een verzameling van interessante xenonfeiten, samen met de geschiedenis van de ontdekking, de toepassingen en de bronnen.

Xenon-elementfeiten

Naam: Xenon
Atoomnummer: 54
Elementensymbool: Xe
Opzicht: Kleurloos gas
Groep: Groep 18 (edelgas)
Periode: Periode 5
Blok: p-blok
Elementenfamilie: Edelgas
Atomaire massa: 131,293(6)
Elektronenconfiguratie: 4d10 5s2 5p6
Elektronen per Shell: 2, 8, 18, 18, 8
Ontdekking: William Ramsay en Morris Travers (1898)
Naamoorsprong: Grieks xenos, wat vreemdeling betekent

Ontdekkingsgeschiedenis

De Schotse scheikundige William Ramsay en de Engelse scheikundige Morris Travers isoleerden en ontdekten xenon in september 1898. Zij hadden reeds de edelgassen krypton en neon ontdekt, met behulp van een machine met vloeibare lucht die hun door de industrieel Ludwig Mond was geschonken. Zij verkregen xenon door vloeibare lucht te verdampen en het residu te onderzoeken. Toen zij het gas in een vacuümbuis plaatsten, zagen zij een verbluffende blauwe gloed. Ramsay stelde de naam van het nieuwe element voor, afgeleid van het Griekse woord “xenos”, dat “vreemd” betekent. Ramsay beschreef xenon als een vreemde eend in de bijt van vloeibaar gemaakte lucht.

Xenon-isotopen

Natuurlijk xenon bestaat uit zeven stabiele isotopen: Xe-126, Xe-128, Xe-129, Xe-130, Xe-131, Xe-132, en Xe-134. Hoewel Xe-126 en Xe-134 theoretisch dubbel bètaverval ondergaan, is dit nooit waargenomen. Er zijn meer dan 40 radioactieve isotopen beschreven. De langstlevende radio-isotoop is Xe-124, dat een halveringstijd van 1,8 × 1022 jaar heeft.

Biologische rol en toxiciteit

Elementair xenon is niet giftig en vervult geen biologische rol. xenon is echter oplosbaar in bloed en passeert de bloed-hersenbarrière, waarbij het als anestheticum werkt. Het is mogelijk om door xenon te worden verstikt, aangezien het zwaarder is dan zuurstof, hoewel het mogelijk is om een xenon-zuurstofmengsel in te ademen. Xenonverbindingen, vooral zuurstof-xenonverbindingen, kunnen giftig en explosief zijn.

Bronnen van xenon

Xenon is een zeldzaam gas in de atmosfeer van de aarde, aanwezig in een concentratie van ongeveer 1 deel per 11,5 miljoen (0,087 delen per miljoen). Hoewel het zeldzaam is, is de beste bron van het element de winning uit vloeibare lucht. Xenon komt ook in ongeveer dezelfde concentratie voor in de atmosfeer van Mars. Het element is ook gevonden in de zon, meteorieten en Jupiter. Lange tijd dachten wetenschappers dat de atmosfeer de enige bron van xenon op aarde was, maar de concentratie in de lucht kwam niet overeen met de hoeveelheid die voor de planeet was voorspeld. Onderzoekers ontdekten dat het gas wordt uitgestoten door sommige minerale bronnen, dus xenon bestaat ook binnenin de Aarde. Mogelijk bevindt het zogeheten “ontbrekende xenon” zich in de kern van de aarde, mogelijk gebonden aan ijzer en nikkel.

Xenon toepassingen

Xenon wordt gebruikt in gasontladingslampen, waaronder fotografieflitsers, koplampen van auto’s, flitsers en bacteriedodende lampen (omdat het spectrum een sterke ultraviolette component bevat). Het wordt gebruikt in filmprojectielampen en zaklantaarns van hoge kwaliteit omdat het spectrum dicht bij dat van natuurlijk zonlicht ligt. Het wordt gebruikt in nachtkijkers vanwege zijn nabij-infrarode emissie. Een mengsel van xenon en neon is een bestanddeel van plasmaschermen.

De eerste excimer-laser gebruikte een xenon-dimeer (Xe2). Xenon is een veelgebruikt element voor verschillende soorten lasers.

In de geneeskunde is xenon een algemeen verdovingsmiddel, een neuroprotectivum en een cardioprotectivum. Het wordt gebruikt in sportdoping om de productie van rode bloedcellen en de prestaties te verhogen. De isotoop Xe-133 wordt gebruikt bij computertomografie met enkelvoudige fotonemissie, terwijl Xe-129 wordt gebruikt als contrastmiddel voor magnetische resonantiebeeldvorming (MRI). Excimer-lasers met xenonchloride worden gebruikt voor sommige dermatologische ingrepen.

Xenon wordt ook gebruikt in nucleaire magnetische resonantie (NMR) om oppervlaktekarakterisering te ondersteunen. Het wordt gebruikt in bubbelkamers, calorimeters en als drijfgas voor ionenaandrijving.

Xenonverbindingen

Noble gassen zijn relatief inert, maar ze vormen wel enkele verbindingen. Xenonhexafluoroplatinaat was de eerste edelgasverbinding die ooit werd gesynthetiseerd. Er zijn meer dan 80 xenonverbindingen bekend, waaronder chloriden, fluoriden, oxiden, nitraten, en metaalcomplexen.

Fysische gegevens

Dichtheid (bij STP): 5,894 g/L
Smeltpunt: 161,40 K (-111,75 °C, -169.15 °F)
kookpunt: 165,051 K (-108,099 °C, -162,578 °F)

drievoudig punt: 161,405 K, 81,77 kPa
kritisch punt: 289,733 K, 5,842 MPa
toestand bij 20ºC: gas
smeltingswarmte: 2,27 kJ/mol
verdampingswarmte: 12,64 kJ/mol
Molaire warmtecapaciteit: 21,01 J/(mol-K)

Thermische geleidbaarheid: 5.65×10-3 W/(m-K)
Kristalstructuur: face-centered cubic (fcc)
Magnetische Ordening: diamagnetisch

Atomaire gegevens

Covalente Straal: 140±9 pm
Van der Waals Straal: 216 pm
Elektronegativiteit: Pauling-schaal: 2,6
1e Ionisatie-energie: 1170,4 kJ/mol
2e Ionisatie-energie: 046,4 kJ/mol
3e Ionisatie-energie: 3099,4 kJ/mol
Gemeenschappelijke oxidatiestaten: Meestal 0, maar kan +1, +2, +4, +6, +8 zijn

Leuke Xenonfeiten

• Omdat xenon dichter is dan lucht, kan het worden gebruikt om een diep klinkende stem te produceren (het tegenovergestelde van helium). Het wordt echter niet vaak voor dit doel gebruikt, omdat xenon een verdovingsmiddel is.
• Ook als je een ballon met xenongas vult, zinkt hij naar de grond.
• Hoewel xenongas, vloeibaar en vast, kleurloos zijn, bestaat er een vaste metaaltoestand van het element die hemelsblauw is.
• Nucleaire splijting (zoals in de Fukushima-reactor) kan de radio-isotoop jodium-135 voortbrengen. Jodium-135 ondergaat bètaverval om de radio-isotoop xenon-135 te produceren.

• Bartlett, Neil (2003). “The Noble Gases.” Chemical & Engineering News. American Chemical Society. 81 (36): 32-34. doi:10.1021/cen-v081n036.p032
• Brock, David S.; Schrobilgen (2011). “Synthesis of the Missing Oxide of Xenon, XeO2, and Its Implications for Earth’s Missing Xenon.” J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 16, 6265-6269. doi:10.1021/ja110618g
• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie van de Elementen (2e ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0-08-037941-9.
• Meija, J.; et al. (2016). “Atoomgewichten van de Elementen 2013 (IUPAC Technical Report)”. Zuivere en Toegepaste Chemie. 88 (3): 265-91. doi:10.1515/pac-2015-0305