氙
氙是一種非金屬元素,化學符號Xe。
元素週期表中第18族元素之一,原子序數54。
無色、無嗅、無味,化學性質極不活潑。
存在於空氣中(每
也存在于溫泉的氣體中。
從液態空氣中與氪一起被分離得到。
氙具有極高的發光強度,
在照明技術上用來充填光電管、
閃光燈和氙氣高壓燈。
此外,氙還用於深度麻醉劑、醫用紫外線、
雷射器、焊接、難熔金屬切割、標準氣、特種混合氣等。
物理性質
氙在常溫常壓下為無色無臭無毒的惰性氣體,在放電管中為藍色至綠色的氣體。
化學性質
氙的電子構型非常穩定,且它的電離能相對較大,因此在化學上顯惰性,只與強的氧化劑反應。
研究歷史
氙於1898年7月由拉姆齊(William Ramsay)
和特拉維斯(Morris W.Travers)在倫敦大學學院發現。
在此之前,他們從液態空氣中提取了氖,
氬和氪,並且疑惑它是否包含其他氣體。
工業家Ludwig
Mond給了他們一台新的液態空氣機,他們用它提取了更多的稀有氣體氪。
經過多次蒸餾,他們終於分離出了一種更重的氣體,在真空管中它發出漂亮的藍色光芒。
他們意識到它是氣體元素“惰性”組的又一個成員,因為其在化學上是惰性的。
他選擇“ξένος(xenos)”這個希臘文命名氙,意為“陌生的”。
在“惰性氣體”中,
氙的化合物(含有化學鍵的)是最先被發現的。
巴特列(Neil Bartlett)
於1962年將PtF6蒸汽與Xe混合,
得到了橙黃色的XePtF6晶體,
打破了化學界中持續60年之久的
“稀有氣體對化學反應完全惰性”的神話。
21世紀,超過100種氙的化合物已經被製造出來。
同位素
氙的同位素中,110Xe至147Xe均被實驗室制得,
其中能穩定存在的是124Xe,126Xe,128Xe~132Xe,134Xe與136Xe,
自然界中豐度最大的是132Xe。
主要用途
氙廣泛用於電子、光電源工業,還用於氣體雷射器和等離子流中。
用氙氣充的燈泡與相同功率的充氬燈泡相比具有發光率高、體積小、壽命長、省電等優點。
氙氣燈有極高的發光強度,一盞六萬瓦的氙燈的亮度,相當於九百隻一百瓦的普通燈泡。
由於氙具有幾乎連續的光譜,
因此可以在高壓電弧放電作用下產生類似日光的明亮白光,
這種長弧氙燈俗稱“人造小太陽”,
由於透霧能力特別強,可用作有霧導航燈。
氙閃光燈的色彩好,用於拍攝彩色電影。
氙燈可以放出紫外線,醫療上對此有所應用。
氙的同位素被用於測量腦血流量與研究肺功能、計算胰島素分泌量等。
氙燈凹面聚光後可生成
可用於焊接或切割難熔金屬,如鈦、鉬等。
氙還是一種沒有副作用的深度麻醉劑,
它能溶於細胞質的油脂中,引起細胞的膨脹和麻醉,
從而使神經末梢的作用暫時停止。
人們曾試用4/5的氙氣和1/5的氧氣組成混合氣體,作為麻醉劑,效果很好。
只是由於氙氣很少,所以這種方法不能廣泛應用。
由於可以吸收X射線,氙也被用作X射線的遮罩。
此外,氙在原子核反應爐和高能物理方面也有很多用途。
危險性
氙為非腐蝕性氣體,且本身無毒,人吸入後以原形排出,但在高濃度時有窒息作用。
氙有麻醉性,它和氧的混合物是對人體的一種麻醉劑[6] 。
元素分佈
大氣中的Xe主要來自原始生成,
岩石圈、小行星、隕石通過風化作用釋放出其中的稀有氣體。
宇宙射線和其他高能粒子的核反應也能產生少量Xe。
製備方法
氙在空氣中的儲量達到19.5億噸,
因此通過分餾液態空氣是制取氙的良好途徑。
氙是空分工業的副產物。
首先液化空氣,分餾出液氧,
稀有氣體即富集於其中,通過進一步分餾,
提純可分離出稀有氣體的混合液。
173K時使用活性炭吸附,Ar,Kr與Xe被吸附,
通過改變溫度及其他條件,可以獲得氙。