Ksenon

Ksenon on kemiallinen alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Xe (lat. xenon), järjestysluku 54 ja CAS-numero 7440-63-3. Ksenon on väritön, hajuton, hyvin raskas jalokaasu. Ksenonia on 90 miljardisosaa ilmakehän ilmasta, josta sitä voidaan jakotislata. Ksenonille on tuotettu useita happea ja fluoria sisältäviä yhdisteitä.

Jodi ← Ksenon → Cesium Kr ↑ Xe ↓ Rn       Koko taulukko
Yleistä
Nimi	Ksenon
Tunnus	Xe
Järjestysluku	54
Luokka	epämetalli
Lohko	p
Ryhmä	18, jalokaasu
Jakso	5
Tiheys	0,00588[1] · 103 kg/m3
Kovuus	- (Mohsin asteikko)
Väri	väritön
Löytövuosi, löytäjä	1898, Sir William Ramsay ja Morris Travers
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)	131,293[2]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)	(108)[3] pm
Kovalenttisäde	130[3] pm
Van der Waalsin säde	216[3] pm
Orbitaalirakenne	[Kr] 4d10 5s2 5p6
Elektroneja elektronikuorilla	2, 8, 18, 18, 8
Hapetusluvut	0
Kiderakenne	ffc, pintakeskeinen kuutiollinen[1]
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto	kaasu
Sulamispiste	161,3[3] K (−111,8 °C)
Kiehumispiste	165,1[3] K (−108 °C)
Höyrystymislämpö	12,636[1] kJ/mol
Sulamislämpö	2,297[1] kJ/mol
Äänen nopeus	1 090[3] m/s nesteessä, 293 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus	2,6[1] (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti	0,158 kJ/(kg K)
Lämmönjohtavuus	(300 K) 0,00565[1] W/(m·K)
CAS-numero	7440-63-3
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Ominaisuudet

Fysikaaliset ominaisuudet

Ksenon on hajuton, väritön ja mauton kaasu. Sen sulamispiste on 161,3 Kelviniä ja kiehumispiste 165,1 Kelviniä. Tiheys on 5,88 g/l, ja se on neljä kertaa raskaampaa kuin ilma. Ksenonin lämmönjohtavuus on hyvin huono ja sen höyrystymisen entalpia matala.^[4][5]

Isotoopit

Ksenonilta tunnetaan kahdeksan stabiilia isotooppia sekä 30 muuta isotooppia.^[6]

Isotooppi	Puoliintumisaika	Hajoamistyyppi Osuus[a]
110Xe	0,60 μs	EC, β+
111Xe	0,74 s	EC, β+
112Xe	2,7 s	EC, β+
113Xe	2,74 s	EC, β+
114Xe	10,0 s	EC, β+
115Xe	18 s	EC, β+
116Xe	59 s	EC, β+
117Xe	61 s	EC, β+
118Xe	3,8 min	EC, β+
119Xe	5,8 min	EC, β+
120Xe	40 min	EC, β+
121Xe	40,1 min	EC, β+
122Xe	20,1 h	EC
123Xe	2,08 min	EC, β+
124Xe	1,6 * 1014 a	EC (0,101 %)
125Xe	16,9 h	EC, β+
125mXe	57 s	IT
126Xe	stabiili	0,091 %
127Xe	36,4 d	EC
127mXe	69,2 s	IT
128Xe	stabiili	1,913 %
129Xe	stabiili	26,46 %
129mXe	8,88 d	IT

Isotooppi	Puoliintumisaika	Hajoamistyyppi Osuus[a]
130Xe	stabiili	4,11 %
131Xe	stabiili	21,24 %
131mXe	11,84 d	IT
132Xe	stabiili	26,95 %
132mXe	8,39 ms	IT
133Xe	5,243 d	β-
133mXe	2,19 d	IT
134Xe	stabiili	10,42 %
134mXe	290 ms	IT
135Xe	9,14 h	β-
135mXe	15,29 min	IT, β-
136Xe	2,36 * 1021 a	(8,91 %)
137Xe	3,818 min	β-
138Xe	14,08 min	β-
139Xe	39,68 s	β-
140Xe	13,60 s	β-
141Xe	1,73 s	β-
142Xe	1,22 s	β-
143Xe	0,30 s	β-
144Xe	1,15 s	β-
145Xe	0,9 s	β-

1. Osuus kaikesta luonnossa esiintyvästä ksenonista.
   Ilmoitetaan stabiileille ja erittäin pitkäikäisille isotoopeille.

Lähde:^[7]

Kemialliset ominaisuudet ja yhdisteet

Ksenontetrafluoridikiteitä

Ksenon on normaalioloissa inertti jalokaasu, mutta tarpeeksi voimakkaiden reagenssien kanssa se reagoi. Linus Pauling ennusti vuonna 1933, että XeF₆ olisi syntetisoitavissa. Ensimmäinen ksenonyhdiste tehtiin 1962, kun englantilainen Neil Bartlett valmisti ksenonheksafluoroplatinaattia. Myöhemmin on luotu muitakin ksenonfluoridiyhdisteitä esimerkiksi di-, tetra- ja heksafluoridit^[8]. Siltä tunnetaan myös oksidit XeO₃ ja XeO₄, jotka ovat räjähtäviä. Ksenonille tunnetaan yli 80 yhdistettä, jossa kaikissa on osallisena happea tai fluoria. Helsingin yliopistossa on tehty HXeH, HXeOH ja HXeCCH, jotka ovat stabiileja 40 °C:seen saakka.^[1][4][6] Tunnetaan myös erittäin vahvasti hapettavia perksenaattisuoloja, jotka sisältävät perksenaattianionin (XeO₆^4-), jossa ksenonin muodollinen hapetusluku on +VIII. Ne ovat kuitenkin melko stabiileja.^[8][9]

Ksenon on myrkytön, mutta monet sen yhdisteet ovat myrkyllisiä niiden hapettavien ominaisuuksien takia. Suurina pitoisuuksina se voi syrjäyttää ilmasta hapen.^[1][4][10]

Historia

Vuonna 1898 William Ramsay ja Morris Travers nesteyttivät ilmaa ja tutkivat sitä spektrofotometrisin keinoin. He olivat onnistuneet eristämään ilmasta neonin, argonin ja kryptonin ja onnistuivat lopulta eristämään myös ksenonin. Sana xenon on kreikan kielen sana ja tarkoittaa vierasta.^[11]

Esiintyminen ja eristäminen

Ksenonia on 90 miljardisosa ilmakehän ilmasta. Tämä on myös ainut kaupallinen lähde ksenonille, ja sitä tuotetaan vuosittain noin tonni. Ksenon erotetaan ilmasta jakotislauksen avulla. Ksenonia on myös 30 ppt maankuoressa. 100 grammaa ksenonia maksaa noin 90 euroa.^[1][4][11]

Käyttö

Ksenonin sininen väri purkauslampussa.

Ksenonilla on hyvin vähän kaupallista merkitystä. Sitä käytetään jonkin verran valaistuksessa, sillä se tuottaa sinertävää valoa. Ksenonia käytetään solariumlampuissa ja ajovaloissa. Ksenonvalo on hyvin kirkas, jolloin sitä voidaan hyödyntää valokuvauksessa. Ksenonia käytetään kaarilampuissa tuottamaan ultraviolettivaloa.^[1][11]

Ksenonia käytetään myös radioaktiivisuuden havainnoinnissa. Ksenonin isotooppia ¹³⁵Xe käytetään neutronien absorboimiseen, jolloin ydinreaktiot pysähtyvät.^[1][6]

Ksenonia voidaan käyttää lasereissa, joita voidaan hyödyntää dermatologiassa.^[6] Ksenonin isotoopeilla ¹²⁷Xe ja ¹³³Xe on lääketieteellinen sovellus. Näitä kahta isotooppia käytetään tutkimaan verenvirtausta sekä ilman virtausta keuhkoissa.^[4]

Ksenonin yksi käyttökohde on polttoaineena satelliittien ionimoottoreissa. Ksenon on hyvä aine tähän tarkoitukseen, sillä se ei ole reaktiivinen.^[1][11]