ксенон

КСЕНОН (от греч. xenos — чужой; лат. Xenon) Xe

хим. элемент VIII гр. периодической системы, ат. н. 54, ат. м. 131,29; относится к благородным газам. Прир. К., выделенный из воздуха, состоит из изотопов ¹²⁴Хе (0,096% по объему), ¹²⁶Хе (0,090%), ¹²⁸Хе (1,92%), ¹²⁹Хе (26,44%), ¹³⁰Хе (4,08%), ¹³¹Хе (21,18%), ¹³²Хе (26,89%), ¹³⁴Хе (10,44%), ¹³⁶Хе (8,87%). Изотопный состав К., выделенного из урановых минералов, иной, т. к. при делении ²³⁵U и ²³⁸U образуются радиоактивные изотопы, напр. ¹³³Хе (Т_1/2 5,27 сут) и ¹³⁵Хе (Т_1/2 9,13 ч) — β-излучатели. Они получаются также при ядерных взрывах. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 3,5∙10⁻²⁷ м², для ¹³⁵Хе — 2,7∙10⁻²² м². Конфигурация внешней электронной оболочки 5s²5p⁶; степени окисления +2, +4, +6, +8; энергии ионизации Хе⁰:Хе⁺:Хе²⁺ соотв. 12,1300 и 21,25 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,6; атомный радиус 0,218 нм, ковалентный радиус 0,130 нм. Содержание К. в атмосфере 0,86-10-⁵ % по объему; запасы оцениваются в 1,6∙10¹¹ м³. Малораспространен в космосе (на 7,7∙10⁸ атомов Не приходится 1 атом К.). Содержится также в газовых включениях урансодержащих минералов (до 20% по массе) и в облученном топливе ядерных реакторов.

Свойства. К. — одноатомный газ без цвета и запаха; т. кип. 165,05 К; плотн. твердого К. 2,700 г/см³ (133 К), жидкого 2,987 г/см³ (165 К), газообразного 5,85 кг/м³ (273 К, 0,1 МПа); t_крнт 289,74 К, р 5,84 МПа, d_крит. 1,099 г/см³; тройная точка: температура 161,36 К, давление 81,7 кПа, плотн. 3,540 г/см³; С⁰_р 20,79 Дж/(моль∙К); ΔH⁰_пл 2,3 кДж/моль, ΔH⁰_исп 12,7 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 169,57 Дж/(моль∙К); уравнения температурной зависимости давления пара: над твердым К. lgp(Па)=-799,1/T+9,8620, над жидким lgp(МПа)=-1040,76/Т-8,25369lgT+0,00852167+22,20904; теплопроводность 0,00540 Вт/(м∙К) при 273 К и 0,1 МПа; η2,1∙10⁻⁵ Па∙с (273 К, 0,1 МПа); диамагнитен, магн. восприимчивость −4,3∙10⁻⁵; поляризуемость 4,01∙10⁻³ нм³; коэф. самодиффузии 4,8∙10⁻⁶ м²/с (273 К, 0,1 МПа); коэф. сжимаемости при 273 К: 0,9950 (0,1 МПа), 0,4255 (10 МПа). Твердый К. кристаллизуется в кубич. гранецентрир. решетке, а=0,6197 нм (58 К), z=4, пространственная группа Fm3m. Растворимость в воде при 0,1 МПа (в м³/кг): 0,242∙10⁻³ (0 °C), 0,097∙10⁻³ (25 °C). К. образует соед. включения (клатраты) с водой и орг. веществами: Хе∙5,75 H₂O (т. разл. 269,8 К при 0,1 МПа; давление диссоциации 0,15 МПа при 273 К); 2Хе∙Х∙17H₂O [X=CHCl₃, CCl₄, (CH₃)₂СО]_; 4Хе∙ЗХ (X=C₆H₅OH, C₆H₅CH₃); 0,88Хе∙Зβ-C₆H₄(OH)₂ и др. Известны эксимерные соед., напр. XeF*, XeBr*, ХеО*, ХеОН*, Xe*₂, образующиеся в реакциях К. с галоген- или кислородсодержащими веществами при возбуждении атомов К. электронным пучком, в электрич. разряде или УФ излучением. Эксимеры — активная среда в лазерах, генерирующих излучение в УФ области, напр. XeF* (352 нм, 484 нм) и ХеBr* (282 нм). Непосредственно К. взаимод. только с фтором, образуя XeF₂, XeF₄, XeF₆ (см. ксенона фториды). Др. хим. соед. К. получают только косвенным путем-из фторидов К. Триоксид ХеO₃ — бесцветные кристаллы при нормальной температуре; ΔH⁰_обр 401,6 кДж/моль; в водных растворах легко окисляет MnO₂ до MnO₄⁻, Np(V) до Np(VII), Pu(VI) до Pu(VII); разлагает мн. орг. вещества с выделением CO₂. Кристаллич. ХеO₃ — ВВ (критич. диаметр 4 мкм), самопроизвольно взрывается уже в количествах, превышающих 30 мг. Водные растворы ХеO₃ получают контролируемым гидролизом XeF₆ в воде или жидком HF. При добавлении MF (М=К, Rb, Cs) к таким растворам выделяются фтороксенаты M⁺XeO₃F⁻ — кристаллы, устойчивые до 130–230 °C. Известны также хлороксенаты и бромоксенаты, напр. соед. ХеO₃∙2,25МCl (М=Rb, Cs) — кристаллы; устойчивы при нормальной температуре. Устойчивость галогеноксенатов уменьшается с увеличением ат. м. галогена. Из водных растворов ХеO₃ при добавлении гидроксидов металлов кристаллизуются устойчивые до ~180 °C, склонные к детонации ксенаты (ксенонаты) МНХеО₄ (М=Na, К, Rb, Cs). При гидролизе XeF₆ в растворах сильных оснований, диспропорционировании ХеO₃ и при озонировании растворов ХеO₃ образуются перксенаты (перксенонаты), напр. Na₄XeO₆, (NH₄)₄XeO₆ — сильные окислители. Помимо ХеO₃ известен тетроксид ХеО₄ с т. пл. −35,8 °C — заметно разлагается при нормальной температуре; для газа ΔH⁰_обр 642,0 кДж/моль; образуется при взаимодействии перксенатов с H₂SO₄ или безводным HF. Получены также FXeOClO₃, Xe(OClO₃)₂, FXeSO₃F, FXeOPOF₂, Xe(OTeF₅)₂, FXeN(SO₂F)₂ и др. При 4 К идентифицированы XeCl₂, XeClF, XeCl₄ и XeBr₂. Известны XeO_nF_m (п = 1,2,3, т = 2,4).

Получение. Получают К. как побочный продукт при воздуха разделении. Его выделяют из криптон-ксенонового концентрата (см. криптон). Выпускают К. чистый (99,4% по объему) и высокой чистоты (99,9%).

Определение. Качественно К. обнаруживают эмиссионной спектроскопией (характеристич. линии 467,13 нм и 462,43 нм). Количественно его определяют масс-спектрометрически, хроматографически, а также методами абсорбц. анализа. Применение. Используют К. для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света. Радиоактивные изотопы применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках. Хранят и транспортируют К. под давлением 5b0,5 МПа при 20 °C в герметичных стальных баллонах оранжевого цвета с черной надписью "ксенон". К. открыли в 1898 У. Рамзай и М. Траверс. Первое хим. соед. XePtF₆ получил в 1962 Н. Бартлетт.

^{Лит. см. при ст. благородные газы.}

_{В. А. Легасов, В. Б. Соколов}