Ксенон и кислород: сложные отношения

Где применяются.

Ксеноновые лампочки для фар.

С точки зрения экономики самой выгодной областью применения КДЛ является освещение больших открытых пространств. Это освещение площадей, стадионов, катков, карьеров, строительных площадок, огромных производственных цехов.

За счет отличной цветопередачи ксеноновые лампы успешно применяют в проекторах, театральном,  сценическом, киноосвещении, фотоаппаратуре.

В оптических приборах КДЛ используют, когда необходима минимальная светящаяся область источника света. Это обеспечивает точность фокусировки прибора. Также КДЛ используют в климатических камерах при испытаниях различных материалов на светостойкость, установках радиационного нагрева, фотоэкспонирования и т.п.

В последние десятилетия ксеноновые лампы получили в производстве автомобильных фар. Однако, из-за яркости света законодательно требуется установка дополнительной системы регулировки угла наклона фар и фароомывателей.

Ртутно-ксеноновые и керамические лампы применяют в медицине для физиотерапии, стерилизации и озонирования.

Применение[править | править код]

Ксеноновая лампа-вспышка

Прототип ионного двигателя на ксеноне

Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:

• Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания).
• Радиоактивные изотопы (127Xe, 133Xe, 137Xe и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.
• Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
• Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия-133, является высокоэффективным рабочим телом для электрореактивных (главным образом — ионных и плазменных) двигателей космических аппаратов. В 2020 году Роскосмос заявил о начале строительства космического аппарата «Нуклон» с ядерной силовой установкой. Ксенон будет использоваться в качестве рабочего тела реактивного двигателя.
• В конце XX века был разработан метод применения ксенона в качестве средства для наркоза и обезболивания. Первые диссертации о технике ксенонового наркоза появились в России в 1993 году. В 1999 году ксенон был разрешён к медицинскому применению в качестве средства для ингаляционного наркоза.
• В наши дни[] ксенон проходит апробацию в лечении зависимых состояний.
• Жидкий ксенон иногда используется как рабочая среда лазеров.
• Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а также в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.
• В изотопе 129Xe возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния, называемого гиперполяризацией.
• Ксенон используется для наполнения ячейки Голея в детекторах терагерцевого излучения.
• Для , проявляющего сильные окисляющие свойства.

Посредничество фтора

Отвлечёмся от современных исследований ксенона и посмотрим на химию его кислородных соединений, бурно развивавшуюся в ХХ веке. Как их получали, не используя при этом умопомрачительные давления? Конечно, приходилось искать другие подходы. Один из них — реакция фторидов ксенона с водой. Известно, что многие фториды (соединения какого-либо элемента с фтором) не терпят присутствия влаги, или, другими словами, кислород из воды заменяет собой фтор из фторида. Впервые таким образом был получен оксид ксенона, содержащий три атома кислорода на один атом ксенона, или XeO₃. В 1963 году Д. Х. Темплтон с коллегами (Университет Чикаго, США) растворяли фторид ксенона XeF₄ в воде, и при этом образовались прозрачные кристаллы триоксида ксенона. Соответствующее сообщение было опубликовано 2 февраля 1963 года в Journal of American Chemical Society. Полученный оксид оказался на редкость сильным окислителем, а что ещё интереснее — взрывоопасным. О взрывном разложении этого оксида в том же году в журнале Science сообщил Нил Бартлетт. По утверждению экспериментатора, оксид взрывается при нагревании до 30–40°С в вакууме. Но, несмотря на его окислительные и взрывные способности, какого-либо широкого практического или даже лабораторного применения оксид не получил.

Вторым по хронологии получили оксид ксенона, в котором на четыре атома кислорода приходится один атом ксенона, или XeO₄. 13 марта 1964 года Дж. Л. Хастон с коллегами (Аргоннская национальная лаборатория, Иллинойс, США) опубликовали сообщение в журнале Science, где описали получение этого оксида через взаимодействие перксената натрия с раствором серной кислоты. Тетрооксид ксенона — неустойчивое вещество, при температуре выше 0°С он разлагается со взрывом. При этом образуются газообразные кислород и ксенон.

Наконец, последний из ряда наиболее простых оксидов ксенона был получен уже практически в наше время. 22 февраля 2011 года в Университете МакМастер (Канада) Д. С. Брок и Г. Дж. Шробильген смогли получить диоксид ксенона XeO₂. Занятно, что они использовали достаточно простую реакцию фторида ксенона XeF₄ с водой и водным раствором серной кислоты.

Всего на сегодняшний день известно уже более 100 соединений ксенона.

История открытия

Первое заявление об открытии элементов 116 и 118 в 1999 году в Беркли (США) оказалось ошибочным и даже фальсифицированным. Использовалась реакция холодного слияния ядер свинца и криптона:

 Kr₃₆86 + ₈₂208Pb → Og₁₁₈293 + 1n

Синтез по объявленной методике не был подтверждён в российском, немецком и японском центрах ядерных исследований, а затем и в США.

Первое событие распада 118-го элемента наблюдалось в эксперименте, проведённом в ОИЯИ в феврале—июне 2002 года.

17 октября 2006 года российские и американские физики-ядерщики официально сообщили о получении 118-го элемента. Повторные эксперименты по синтезу проводились на дубненском ускорителе в феврале—июне 2007 года. В результате бомбардировки мишени из калифорния-249 ионами изотопа кальция-48 образовались ещё два ядра атома 118-го элемента (294Og).

30 декабря 2015 года ИЮПАК официально признал открытие 118-го элемента и приоритет в этом учёных из ОИЯИ и Ливерморской национальной лаборатории.

Получение

Ксенон получают как побочный продукт производства жидкого кислорода на металлургических предприятиях.

В промышленности ксенон получают как побочный продукт разделения воздуха на кислород и азот. После такого разделения, которое обычно проводится методом ректификации, получившийся жидкий кислород содержит небольшие количества криптона и ксенона. Дальнейшая ректификация обогащает жидкий кислород до содержания 0,1—0,2 % криптоно-ксеноновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией. В дальнейшем ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделён дистилляцией на криптон и ксенон, подробнее см. Криптон#Получение.

Из-за своей малой распространённости ксенон гораздо дороже более лёгких инертных газов. В 2009 году цена ксенона составляла около 20 евро за литр газообразного вещества при стандартном давлении.

Физические свойства

Оганесон, в отличие от более лёгких аналогов, будет первым инертным газом в твёрдом состоянии при нормальных условиях, что придаёт ему совершенно иные физические свойства.

Поэтому он, хоть номинально принадлежит к группе инертных газов, не будет газом. При небольшом нагревании он легко будет плавиться и испаряться, его ожидаемая расчётная температура кипения составляет 80 ± 30 °C (довольно широкий диапазон вследствие вариации влияния релятивистских эффектов). Температура плавления его неизвестна, однако (по аналогии с более лёгкими элементами) ожидается, что она будет лишь немного ниже температуры кипения. Примерно такую же температуру плавления, как оганесон, имеет воск.

Столь значительное повышение температур плавления и кипения у оганесона по сравнению с радоном вызывают релятивистские эффекты 7p-оболочки, помимо простого увеличения атомной массы, которое усиливает межмолекулярное взаимодействие. Впрочем, оганесон предполагается одноатомным, хотя тенденция к образованию двухатомных молекул у него сильнее, чем у радона.

Расчётная плотность в твёрдом состоянии у оганесона при температуре плавления составляет около 5 г/см3. Это немного выше плотности радона в сжиженном состоянии (при −62 °C), которая составляет 4,4 г/см3. В газообразном состоянии оганесон будет похож на радон: представлять собой тяжёлый бесцветный газ, немного выше по плотности самого радона.

Взять всё да и сжать…

А что насчёт соединений ксенона с кислородом? Если смешать газообразный кислород и газообразный ксенон, то ничего не произойдёт. Не поможет ни нагрев, ни ультрафиолет. Однако 30 мая 2016 года в журнале Nature Chemistry появилось сообщение об эксперименте со смесью ксенона и кислорода. Химикам удалось получить два кислородных соединения ксенона: Xe₂O₅ и Xe₃O₂, доказав, что и кислород может соединяться с ксеноном непосредственно, правда, при огромном давлении в 100 ГПа (почти в миллион раз больше нормального атмосферного).

Но как создать такое огромное давление? И как можно получить какие-либо данные о веществе, синтезированном подобным образом, притом что его невозможно извлечь из реакционного сосуда? Такое давление достигается сжатием и нагреванием смеси кислорода и ксенона с помощью лазера. Его создают в ячейке, изготовленной из алмаза — её называют «ячейкой с алмазными наковальнями». Это часто используемый приём для исследований в области химии высоких давлений. Реагирующие вещества помещаются между двумя алмазами конической формы, обращёнными друг к другу заострёнными концами. Таким образом, усилие передаётся на крошечные поверхности диаметром менее одного миллиметра. Для сдавливания газов и жидкостей используют специальную конструкцию под названием «гаскет» (от англ. gasket — прокладка, набивка, сальник). Преимущество алмаза как материала для такой ячейки состоит в его способности выдерживать большие нагрузки. Но как узнать, реагируют ли вещества и, если реагируют, что именно образуется? Решение заложено в самом материале наковален. Алмаз прозрачен для различных типов излучения, и это позволяет изучать полученные под давлением вещества, не вскрывая ячейку.

Менее чем через полгода после выхода статьи в Nature Chemistry, 17 октября 2016 года, в журнале Nature появилось сообщение ещё об одном эксперименте с ксеноном. Всё в той же алмазной ячейке удалось получить соединения этого благородного газа с азотом прямым взаимодействием простых веществ.

Что ещё может покорить ксенон? Оказалось, что под давлением в 50 ГПа лёд (вода не может существовать в жидком виде при таком давлении) начинает реагировать с ксеноном, и получается вещество с очередной поражающей воображение формулой Xe₄H₁₂O₁₂. Это уже не просто ксенон, запрессованный в пустоты льда, а настоящее соединение. Получить его удалось Кристель Санлу с коллегами из Эдинбургского университета. Кроме необычайного соединения ксенона, то есть его необычайной химии, в этой работе примечательно то, что нехватка ксенона в атмосфере таких планет, как Уран и Нептун, может быть объяснена именно образованием его соединений с водой, которой там вполне достаточно. Фантазия учёных заходит ещё дальше: они предположили, что и на Земле вполне возможен такой механизм связывания ксенона. Ведь в земной мантии есть места, где и давление подходящее, и температура 1000–1500°С, и вода имеется.

Распространённость

В Солнечной системе

Ксенон относительно редок в атмосфере Солнца, на Земле, в составе астероидов и комет. Концентрация ксенона в атмосфере Марса аналогична земной: 0,08 миллионной доли, хотя содержание 129Xe на Марсе выше, чем на Земле или Солнце. Поскольку данный изотоп образуется в процессе радиоактивного распада, полученные данные могут свидетельствовать о потере Марсом первичной атмосферы, возможно, в течение первых 100 миллионов лет после формирования планеты. У Юпитера, напротив, необычно высокая концентрация ксенона в атмосфере — почти в два раза выше, чем у Солнца.

Земная кора

Ксенон находится в земной атмосфере в крайне незначительных количествах, 0,087±0,001 миллионной доли (μL/L), а также встречается в газах, испускаемых некоторыми минеральными источниками. Некоторые радиоактивные изотопы ксенона, например, 133Xe и 135Xe, получаются как результат нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах.

Принцип работы ксеноновых и биксеноновых ламп

Чтобы понять принцип действия биксенона и ксенона, стоит разобраться в особенностях каждого из них.

1. Ксенон.

Лампа внутри которой содержится инертный газ. Главное отличие от привычных лампочек — отсутствие нити накаливания.

Принцип работы прост и гениален. Внутри лампы газ ксенон и пара электродов. Между ними появляется разряд высокого напряжения, который заставляет газ светиться.

Как следствие, возникает яркий пучок света определенного направления. Получается, что главный источник света — газ.

Если говорить подробнее, то внутри стеклянной емкости, имеющей размер спичечной головки, содержится смесь солей металла и инертного газа (ксенона).

Разряд высокого напряжения появляется между электродами, которые помещены в колбу, что способствует появлению яркого свечения смеси.

Главный плюс такой конструкции — минимум энергозатрат при качественном освещении.

Сложность ксенона заключается в организации электросети. Принцип действия прост, чего не скажешь о схеме построения.

Для пуска ксенона и появления разряда между электродами должно быть создано напряжение в 25 000 Вольт. Чтобы гарантировать горение, необходима поддержка переменного тока с напряжением в 330 Вольт и частотой 330 Герц.

Вот почему при монтаже ксеноновых фар не обойтись без установки дополнительных узлов, один из которых — блок поджига.

Главный плюс ксенона — отсутствие спирали. Но такая отличительная черта привела к появлению новой проблемы — ослеплению водителей встречных автомобилей.

В «галогенках» схема проще. Там, чтобы исключить ослепление, стоит переключить нити накаливания, сменив режим с дальнего на ближний.

В случае с ксеноном проблема решается установкой дополнительного экрана, отсекающего «лишний» световой пучок.

Кроме этого, большим спросом пользуется биксенон. Он позволяет перейти на ближний (дальний) свет, не теряя в качестве освещения дороги.

2. Биксенон.

Такая лампа считается одной из разновидностей классического ксенона.

Главная особенность — наличие внутри механизма, способного менять направление излучения.

Речь идет о металлической шторке, перемещаемой под действием магнитного устройства. За счет действия магнита происходит открытие различных зон биксеноновой лампы.

Принцип действия биксеноновой линзы следующий. Лампочка серии D2S (лампы такого типа монтируются в ксеноновые линзы) направляет пучок света на овальный рефлектор.

Последний отражает свет в сторону линзы, которая получает поток с отражателя и распределяет его. После этого шторка закрывает часть света для создания «ближнего» режима.

Переключение способствует получению равномерного света с четкими границами, без «лишних» засветок по краям.

Виды ксеноновых ламп.

Разновидности цоколей ксеноновых источников света.

В зависимости от назначения существует три типа разных цоколей: Н, НВ и D.

По конструктивному выполнению выделяют шаровые, трубчатые и керамические источники света.

Шаровые ксеноновые лампы небольшие, колба в виде шара. Отличительными чертами являются небольшой размер светящейся области и высокая яркость света.

Электроды находятся на минимальном расстоянии друг от друга: 3-6 мм или 0,3-2,5 мм у ламп специального назначения. Мощность шаровых источников света достигает 7  кВт.

По российским стандартам шаровые лампы обозначаются, как ДКсШ (дуговая ксеноновая шаровая).

Такой тип источников света нашел широкое применение для фар автомобилей.

Керамические  источники света отличаются наличием керамической колбы, в которой выполнены отверстия для прохождения ультрафиолета. Применяются в медицине и фармацевтике для обеззараживания.

Трубчатые КДЛ имеют в составе колбу в виде трубки разной длины и диаметра.  Электроды могут располагаться на значительном удалении друг от друга. По российским стандартам обозначаются, как ДКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые). Мощность таких ламп находится в пределах 2  Вт − 50  кВт.

Для правильного и безопасного использования трубчатых ксеноновых ламп необходимы устройства для ограничения силы тока, которые встраиваются в электрическую схему. Такой тип источников света используются для наружного и внутреннего освещения больших площадей и объектов.

Кроме того существует деление КДЛ на следующие типы:

• долгого использования с короткой дугой (аналогично ксеноновым лампам для фар);
• долгого использования с длинной дугой (аналогично трубчатым);
• лампы-вспышка (с дополнительным третьим электродом для разжигания).

Также выделяют лампы, работающие на постоянном и переменном токе.

Изотопы

Основная статья: Изотопы ксенона

Для ксенона известны изотопы с массовыми числами от 110 до 147, и 12 ядерных изомеров. Из них стабильными являются изотопы с массовыми числами 124, 126, 128, 129, 130, 131, 132, 134, 136. Остальные изотопы радиоактивны, самые долгоживущие — 127Xe (период полураспада 36,345 суток) и 133Xe (5,2475 суток), период полураспада остальных изотопов не превышает 20 часов. Среди ядерных изомеров наиболее стабильны 131Xem с периодом полураспада 11,84 суток, 129Xem (8,88 суток) и 133Xem (2,19 суток).

Изотоп ксенона с массовым числом 135 (период полураспада 9,14 часа) имеет максимальное сечение захвата тепловых нейтронов среди всех известных веществ — примерно 3 миллиона барн для энергии 0,069 эВ, его накопление в ядерных реакторах в результате цепочки β-распадов ядер теллура-135 и иода-135 приводит к эффекту так называемого отравления ксеноном (см. также Иодная яма).

Свойства

Физические

Гранецентрированная кубическая структура ксенона

Температура плавления −112 °C, температура кипения −108 °C, свечение в разряде фиолетовым цветом.

Заполненная ксеноном газоразрядная трубка

Химические

Первый инертный газ, для которого были получены настоящие химические соединения. Примерами соединений могут быть дифторид ксенона, тетрафторид ксенона, гексафторид ксенона, триоксид ксенона, ксеноновая кислота и другие.

Первое соединение ксенона было получено Нилом Барлеттом реакцией ксенона с гексафторидом платины в 1962 году. В течение двух лет после этого события было получено уже несколько десятков соединений, в том числе фториды, которые являются исходными веществами для синтеза всех остальных производных ксенона.

В настоящее время описаны фториды ксенона и их различные комплексы, оксиды, оксифториды ксенона, малоустойчивые ковалентные производные кислот, соединения со связями Xe-N, ксенонорганические соединения. Относительно недавно был получен комплекс на основе золота, в котором ксенон является лигандом. Существование ранее описанных относительно стабильных хлоридов ксенона не подтвердилось (позже были описаны эксимерные хлориды с ксеноном).

Реакции со фтором:

Xe+F2→XeF2{\displaystyle {\mathsf {Xe+F_{2}\rightarrow XeF_{2}}}} при комнатной температуре и УФ-облучении или при 300—500ºС, p

Xe+2F2→XeF4{\displaystyle {\mathsf {Xe+2F_{2}\rightarrow XeF_{4}}}} при 400ºС, р; примеси XeF₂, XeF₆

Xe+3F2→XeF6{\displaystyle {\mathsf {Xe+3F_{2}\rightarrow XeF_{6}}}}при 300ºС, р; примесь XeF₄

Преимущества и недостатки светодиодных фар:

Светодиодные фары относятся к оптике, которая использует в качестве источников освещения светодиоды. Светодиоды сегодня широко применяются в автомобильной отрасли благодаря ряду преимуществ: яркости, насыщенному свету, низкому энергопотреблению и длительному сроку службы. 

Преимущества светодиодных автомобильных фар

1. Энергосбережение: высокая эффективность и низкое энергопотребление. Уровень использования энергии светодиодного источника света достигает 80% и более. 

2. Защита окружающей среды: нет ультрафиолетовых и инфракрасных лучей в спектре, нет тепла, нет излучения, небольшие блики, используемые лампы (отходы) могут быть переработаны, нет загрязнения окружающей среды, нет ртути, к лампам можно прикасаться, высокое качество света, экологически чистый продукт.

3. Длительный срок службы: как правило, до десятков тысяч или даже 100 000 часов. Некоторые люди думают, что если в автомобильных фарах используются светодиоды, менять LED-оптику не потребуется в течение всего срока эксплуатации автомобиля. 

4. Высокая яркость: яркость светодиодов может достигать 3500 люмен.

5. Маленький размер: маленький размер – это еще одно преимущество. Благодаря компактному размеру диодов у дизайнеров больше свободы при создании стиля фар. Маленький размер означает больше места для каких-то дизайнерских решений при проектировании и создании оптики. Например, благодаря небольшому размеру светодиодов дизайнеры могут оснастить переднюю фару множеством компактных линз нестандартного размера. 

6. Стабильность и устойчивость к вибрациям: структура LED-фары проста. Как правило, фара окружена прозрачным уплотнением из эпоксидной смолы. LED-оптика хорошо устойчива к встряскам и вибрациям. 

7. Быстрый отклик: когда светодиодные лампы включаются, происходит мгновенный отклик (пауза всего несколько наносекунд). 

Недостатки светодиодных фонарей

1. Высокая стоимость: стоимость в несколько раз превышает стоимость галогенной лампы.

2. Тепловыделение: светодиод использует диодный источник света, который является источником холодного света, который практически не выдает тепло. Тем не менее тепло, конечно же, выделяется. Также нагревается и плата, на которую закреплены диоды в фаре. К сожалению, тепло влияет на срок службы LED-оптики. В итоге чем хуже в фаре система тепловыделения, тем меньше срок службы оптики. 

3. Нет единого стандарта: в настоящее время в мире нет единых соответствующих правил для светодиодных автомобильных фар. Требования к производству четко не регламентированы, в результате чего многие автопроизводители в настоящее время не особо заботятся о качестве светодиодной оптики. В итоге качество LED-продукции оставляет желать лучшего. Именно поэтому на рынке часто встречаются автомобили с заводским браком LED-оптики. 

4. Высокие затраты на переоснащение автомобилей LED-оптикой: из-за различий между типом излучения света автопроизводителю для оснащения ксеноновых автомобилей светодиодной оптикой приходится затрачивать большие деньги на переоборудование. К сожалению, эти две технологии несовместимы. Даже фары с линзами под ксенон не подходят под LED-лампы. В итоге если автопроизводитель хочет оснастить какую-либо модель LED-оптикой, ему приходится ставить совершенно иные блок-фары, а также связанное с работой светодиодов электрооборудование. 

5. Дороговизна и сложность ремонта светодиодных фар: к сожалению, большинство автодилеров не занимаются ремонтом светодиодных фар. Обычно если в вашей машине выходит из строя LED-оптика дилер предлагает установить новую фару. 

Применение ксенона:

1. 1. Водород
2. 2. Гелий
3. 3. Литий
4. 4. Бериллий
5. 5. Бор
6. 6. Углерод
7. 7. Азот
8. 8. Кислород
9. 9. Фтор
10. 10. Неон
11. 11. Натрий
12. 12. Магний
13. 13. Алюминий
14. 14. Кремний
15. 15. Фосфор
16. 16. Сера
17. 17. Хлор
18. 18. Аргон
19. 19. Калий
20. 20. Кальций
21. 21. Скандий
22. 22. Титан
23. 23. Ванадий
24. 24. Хром
25. 25. Марганец
26. 26. Железо
27. 27. Кобальт
28. 28. Никель
29. 29. Медь
30. 30. Цинк
31. 31. Галлий
32. 32. Германий
33. 33. Мышьяк
34. 34. Селен
35. 35. Бром
36. 36. Криптон
37. 37. Рубидий
38. 38. Стронций
39. 39. Иттрий
40. 40. Цирконий
41. 41. Ниобий
42. 42. Молибден
43. 43. Технеций
44. 44. Рутений
45. 45. Родий
46. 46. Палладий
47. 47. Серебро
48. 48. Кадмий
49. 49. Индий
50. 50. Олово
51. 51. Сурьма
52. 52. Теллур
53. 53. Йод
54. 54. Ксенон
55. 55. Цезий
56. 56. Барий
57. 57. Лантан
58. 58. Церий
59. 59. Празеодим
60. 60. Неодим
61. 61. Прометий
62. 62. Самарий
63. 63. Европий
64. 64. Гадолиний
65. 65. Тербий
66. 66. Диспрозий
67. 67. Гольмий
68. 68. Эрбий
69. 69. Тулий
70. 70. Иттербий
71. 71. Лютеций
72. 72. Гафний
73. 73. Тантал
74. 74. Вольфрам
75. 75. Рений
76. 76. Осмий
77. 77. Иридий
78. 78. Платина
79. 79. Золото
80. 80. Ртуть
81. 81. Таллий
82. 82. Свинец
83. 83. Висмут
84. 84. Полоний
85. 85. Астат
86. 86. Радон
87. 87. Франций
88. 88. Радий
89. 89. Актиний
90. 90. Торий
91. 91. Протактиний
92. 92. Уран
93. 93. Нептуний
94. 94. Плутоний
95. 95. Америций
96. 96. Кюрий
97. 97. Берклий
98. 98. Калифорний
99. 99. Эйнштейний
100. 100. Фермий
101. 101. Менделеевий
102. 102. Нобелий
103. 103. Лоуренсий
104. 104. Резерфордий
105. 105. Дубний
106. 106. Сиборгий
107. 107. Борий
108. 108. Хассий
109. 109. Мейтнерий
110. 110. Дармштадтий
111. 111. Рентгений
112. 112. Коперниций
113. 113. Нихоний
114. 114. Флеровий
115. 115. Московий
116. 116. Ливерморий
117. 117. Теннессин
118. 118. Оганесон

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Xenon
2. https://de.wikipedia.org/wiki/Xenon
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Ксенон
4. http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=264
5. https://chemicalstudy.ru/ksenon-svoystva-atoma-himicheskie-i-fizicheskie-svoystva/

Примечание:  Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

ксенон атомная масса степень окисления валентность плотность температура кипения плавления физические химические свойства структура теплопроводность электропроводность кристаллическая решеткаатом нарисовать строение число протонов в ядре строение электронных оболочек электронная формула конфигурация схема строения электронной оболочки заряд ядра состав масса орбита уровни модель радиус энергия электрона переход скорость спектр длина волны молекулярная масса объем атома электронные формулы сколько атомов в молекуле ксенона ксенонсколько электронов в атоме свойства металлические неметаллические термодинамические 

Коэффициент востребованности
1 028

Применение

Ксеноновая лампа-вспышка

Прототип ионного двигателя на ксеноне.

Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:

• Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания).
• Радиоактивные изотопы (127Xe, 133Xe, 137Xe и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.
• Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
• Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия-133, является высокоэффективным рабочим телом для электрореактивных (главным образом — ионных и плазменных) двигателей космических аппаратов.
• В конце XX века был разработан метод применения ксенона в качестве средства для наркоза и обезболивания. Первые диссертации о технике ксенонового наркоза появились в России в 1993 г. В 1999 году ксенон был разрешён к медицинскому применению в качестве средства для ингаляционного наркоза.
• В наши дни[уточнить] ксенон проходит апробацию в лечении зависимых состояний.
• Жидкий ксенон иногда используется как рабочая среда лазеров.
• Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а также в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.
• В изотопе 129Xe возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния, называемого гиперполяризацией.
• Для , проявляющего сильные окисляющие свойства.

Применение

Ксеноновая лампа-вспышка

Прототип ионного двигателя на ксеноне

Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:

• Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания).
• Радиоактивные изотопы (127Xe, 133Xe, 137Xe и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.
• Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
• Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия-133, является высокоэффективным рабочим телом для электрореактивных (главным образом — ионных и плазменных) двигателей космических аппаратов. В 2020 году Роскосмос заявил о начале строительства космического аппарата «Нуклон» с ядерной силовой установкой. Ксенон будет использоваться в качестве рабочего тела реактивного двигателя.
• В конце XX века был разработан метод применения ксенона в качестве средства для наркоза и обезболивания. Первые диссертации о технике ксенонового наркоза появились в России в 1993 году. В 1999 году ксенон был разрешён к медицинскому применению в качестве средства для ингаляционного наркоза.
• В наши дни[] ксенон проходит апробацию в лечении зависимых состояний.
• Жидкий ксенон иногда используется как рабочая среда лазеров.
• Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а также в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.
• В изотопе 129Xe возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния, называемого гиперполяризацией.
• Ксенон используется для наполнения ячейки Голея в детекторах терагерцевого излучения.
• Для , проявляющего сильные окисляющие свойства.

Как проверить лампу на исправность

Новые иномарки оснащаются стоковым ксеноном с обязательным омывателем фар, поскольку при загрязненном стекле отражение ухудшается и лампа повреждается. Кроме того, заводом-изготовителем устанавливается автокорректор высоты светового луча. Проверить его легко, качнув машину с запущенным двигателем.

Если одна из фар под ксенон не горит, на ее место можно поставить другую лампу. При отсутствии света и с ней следует заподозрить неисправность проводки или блока розжига. Этот элемент соединяет штатную электросеть автомобиля с ксеноновой лампой. Работоспособность блока проверяется мультиметром или осциллографом. Эти приборы позволяют измерить силу тока, сопротивление и напряжение в электроцепи.

Чтобы проверить ксеноновую лампу, необходимо определить исправность блока. Процедура проводится после подсоединения проводов тестера к гнездам устройства – черный устанавливается на минусовую клемму, красный – на плюсовую. Больше данных можно получить при использовании осциллографа.

Как проверить блок розжига ксенона:

1. Очистить поверхность устройства спиртом, устранив ржавчину.
2. Осмотреть корпус на наличие трещин. Выявленные повреждения загерметизировать и после высыхания клеящего состава вновь проверить устройство на работоспособность.
3. Если после ремонта корпуса прибор не заработает, вскрыть его и осмотреть различные элементы.

Проверка исправности транзисторов проводится при помощи тестера. Для этого необходимо красный щуп подключить к базе элемента, а черный – к коллектору. Так проверяется работа p-n перехода в прямом подключении – при проведении тока. На дисплее измерительного прибора появляется показатель пробивного напряжения. Затем необходимо подключить черный щуп к эмиттеру, оставив красный на базе. На дисплее снова должно быть показано то напряжение, которое было при подсоединении щупа к коллектору.

Чтобы определить функциональные выводы транзистора – базу, коллектор и эмиттер – стоит подключить плюсовой щуп к среднему из них (базе), а минусовой – к любому другому. Большее сопротивление будет показано на дисплее при измерении перехода «база – эмиттер».

При проверке конденсатора тестером на дисплее не должна сразу появиться цифра «1». Это означает, что конденсатор неисправен. Единица появляется только после определенного промежутка времени. При этом значение на дисплее при исправном конденсаторе будет увеличиваться.

Неисправности и ремонт

Готовые комплекты ксенона состоят из 4 элементов – 2 блока розжига и 2 лампы. Существует несколько причин неработающих фар:

Падение напряжения или низкий заряд аккумулятора. Если ни одна из фар не функционирует, стоит выключить освещение, запустить двигатель и снова включить свет. Разгорание фары свидетельствует о необходимости зарядить батарею или осмотреть проводку на предмет окислений и скруток.
Окисление стержней в разъемах проводов, которыми соединена лампа с блоком розжига. В редких случаях возможно их полное выгнивание. Иногда случается подгиб стержня – при включении света из фары будет слышен отчетливый треск

Если мерцает ксенон, стоит обратить внимание именно на состояние стержней.
При подозрении на обрыв проводки стоит подать напряжение 12В непосредственно от аккумулятора на блок.

Поскольку в процессе свечения ксенон выгорает, стоит менять лампы парой. Диагностика биксеноновых фар проводится в таком же порядке.

Примечания

1. ↑
2. ↑ Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 548—549. — 671 с. — 100 000 экз.
3. Ramsay, W.; Travers, M. W. (1898). «On the extraction from air of the companions of argon, and neon». Report of the Meeting of the British Association for the Advancement of Science.
4. Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2 (Даф-Мед). — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.
5. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Неорганическая химия в реакциях. Справочник. — 2. — Москва: Дрофа, 2007. — С. 609. — 640 с.

Изотопы

Для ксенона известны изотопы с массовыми числами от 110 до 147, и 12 ядерных изомеров. Из них стабильными являются изотопы с массовыми числами 124, 126, 128, 129, 130, 131, 132, 134, 136. Остальные изотопы радиоактивны, самые долгоживущие — 127Xe (период полураспада 36,345 суток) и 133Xe (5,2475 суток), период полураспада остальных изотопов не превышает 20 часов. Среди ядерных изомеров наиболее стабильны 131Xem с периодом полураспада 11,84 суток, 129Xem (8,88 суток) и 133Xem (2,19 суток).

Изотоп ксенона с массовым числом 135 (период полураспада 9,14 часа) имеет максимальное сечение захвата тепловых нейтронов среди всех известных веществ — примерно 3 миллиона барн для энергии 0,069 эВ, его накопление в ядерных реакторах в результате цепочки β-распадов ядер теллура-135 и иода-135 приводит к эффекту так называемого отравления ксеноном (см. также Иодная яма).

История

Открыт в 1898 году британскими учёными Уильямом Рамзаем и Морисом Траверсом, которые подвергли медленному испарению жидкий воздух и спектроскопическим методом исследовали его наиболее труднолетучие фракции. Ксенон был обнаружен как небольшая примесь к криптону. За открытие инертных газов (в частности ксенона) и определение их места в периодической таблице Менделеева Рамзай получил в 1904 году Нобелевскую премию по химии.

Происхождение названия

Рамзай предложил в качестве названия элемента древнегреческое слово ξένον, которое является формой среднего рода единственного числа от прилагательного ξένος «чужой, странный». Название связано с тем, что ксенон был обнаружен как примесь к криптону, и с тем, что его доля в атмосферном воздухе чрезвычайно мала.