| 词条 | 氙 |
| 释义 | § 概述 氙（旧译作氠、氥）是一种化学元素，它的元素符号是Xe，它的原子序数是54，是一种无色无味的稀有气体，放电时呈蓝色。在地球大气层中存在痕量的氙。氙与其他同族元素，本来由于不易与其他物质产生化学作用被称为惰性气体（现改作稀有气体），但自从1962年起，陆续发现了氙的化合物。第一种氙的化合物是巴特列特制得的六氟合铂酸氙。目前已知氙有80多种化合物，包括氟化物（二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙）、氢化物及氘化物、以及高氙酸钠。三氧化氙具有高度爆炸性。除了个别化合物外，氙化合物都是无色的。 氙 已知的氙的稳定同位素有9种（参见氙的同位素）。它还有40种不稳定的放射性同位素。氙的放射性同位素是研究太阳系早期历史的重要工具。氙-135是核裂变的产物之一，并用作核反应堆的中子吸收剂。 氙可以用于制造氙光灯和氙弧灯，也是一种全身麻醉剂。第一台准分子激光器就使用了氙的激发二聚体Xe2作为激光活性媒质，最早的激光器使用氙光灯作为激光泵。氙被用于搜寻假想的大质量弱相互作用粒子，它是新型航天器离子推进器中的推进剂 § 历史 1962年以前，科学家只能在放电管里面观察到短寿命的化合物和不稳定的水合物、包合物。包合物是稀有气体原子被有机或无机化合物包含在晶体间隙之中，比如醌醇能把氙包含在晶体中。 一直到1962年，英国氟化学家巴特利特（N.Bartlett）在研究六氟化铂（PtF6）时发现，它的强氧化性能把氧气分子氧化为二氧基阳离子（O2+ ），形成O2+ [PtF6]。考虑到氧分子的第一电离能与氙的第一电离能接近（氧为1175.7kJ/mol，氙为1171.5kJ/mol），氙有可能像氧气一样发生类似的化合反应。于是，他把PtF6蒸汽与过量的氙在室温下混合，立即产生了红色的晶体：经X射线分析，证明这是氙的化合物，XePtF6（在一些资料写作Xe+ PtF6− ，比如现在人民教育出版社出版的高中化学教材）。然而有点讽刺的是，后来有人直接把氟气和氙气直接混合，在紫外线下就产生了最简单的氟化物：XeF2。 [1] § 基本信息 化学元素——氙 氙(Xenon)（读音：xiān一声） 元素原子量：131.3 元素类型：非金属 原子体积：(立方厘米/摩尔) 37.3 地壳中含量：（ppm） 0.000002 元素在海水中的含量：(ppm) 0.0001 CAS号 7440-63-3 化学键能：(kJ /mol) Xe-O 84 氧化态： Main Xe0， Xe+2， Xe+4 Other Xe+6， Xe+8 原子序数：54 元素符号：Xe 元素中文名称：氙 元素英文名称：Xenon 相对原子质量：131.3 核内质子数：54 核外电子数：54 核电核数：54 质子质量：9.0342E-26 质子相对质量：54.378 所属周期：5 所属族数：0 摩尔质量：131 密度：0.00588 熔点：-111.9 沸点：-108.1 外围电子排布：[氪]4d10 5s2 5p6 核外电子排布：2，8，18，18，8 电子层：K-L-M-N-O 晶体结构：晶胞为面心立方晶胞。 晶胞参数： a = 620.23 pm b = 620.23 pm c = 620.23 pm α = 90° β = 90° γ = 90° 颜色和状态：无色气体 声音在其中的传播速率：（m/S） 1090 电离能(kJ /mol) M - M+ 1170.4 M+ - M2+ 2046 M2+ - M3+ 3097 M3+ - M4+ 4300 M4+ - M5+ 5500 M5+ - M6+ 6600 M6+ - M7+ 9300 M7+ - M8+ 10600 M8+ - M9+ 19800 M9+ - M10+ 23000 原子半径：1.24 常见化合价：0 发现人：拉姆齐(William Ramsay)、特拉弗斯(Morris W. Travers) 发现时间和地点：1898 英格兰 元素来源：存在于空气中其量按体积计约占二千万分之一，也存在于温泉的气体中从液态空气中与氪一起被分离得到 元素用途：用于闸流管和特殊电灯中 发现过程：1898年，英国的莱姆塞和特拉威斯，在分馏液态氪时发现了氙。 元素来源：从大型的空气液化分离塔内，在制氧或氮的同时抽出的馏分中分出。 § 化学性质 无色、无嗅、无味。是稀有气体的一种。密度5.887±0.009克/升，3.52克/厘米3（液），2.7克/立方厘米（固）。熔点-111.9℃，沸点-107.1±3℃。电离能12.130电子伏特。是非放射性惰性气体中唯一能形成在室温下稳定的化合物的元素，能吸收X射线。在较高温度或光照射下可与氟形成一系列氟化物如XeF2、XeF4及XeF6等。氙也能与水、氢醌和苯酚一类物质形成弱键包合物。 氙在常温常压下为无色无臭无毒的惰性气体。空气中含氙约90PPm。不燃烧。在压力101.325kPa时水中的溶解度为0.234ml/g(0℃)、0.121ml/g(20℃)、0.079ml/g(40℃)、0.046ml/g(60℃) 。能吸收X射线。[2] § 物理性质 氙的性质理化性质：分子量：131.30 熔点： -111.8 ℃ 沸点(101.325kPa)：-108.1℃ 液体密度(-108.1℃，101.325kpa)：3057kg/立方米 气体密度(0℃101.325kpa)：5.887kg/立方米 相对密度(气体，25 ℃101.325kPa)：4.553 比容(21.1℃，101.325kPa)：0.180m3/kg 气液容积比(15℃100KPa)：550L/L 临界温度：16.6℃ 临界压力：5838kPa 临界密度：1105.2kg/m3 压缩系数：温度 压力 (℃) 10OKPa 100OKPa 1000OKPa 2000OKPa 15 0.9941 0.9391 50 0.9959 0.9576 0.4334 0.5207 熔化热(-111.8℃，81.6kPa)：17.49kJ/kg 气化热(-108.1℃101.325kpa)：96.3OKJ/kg 比热容(气体，25℃101.325kpa)：Cp=160.03J/(kg·K) Cv=96.41J/(kg·K) 比热比(气体，25℃101.325kpa)：Cp/Cv=1.66 蒸气压(-20℃)：2634kPa (0 ℃ )：4175kPa (10℃)：5147kPa 粘度(气体，0℃101.325kPa)：0.0211OmPa·S (液体，289.74k)：0.528mPa·S 表面张力(-110℃)：18.7mN/m 导热系数(0℃101.325kPa)：0.005192W/(m·K) (液体，165.014kh0.07322W/(m·K) 折射率(气体0℃，101.325KPa，5893A)：1.000702 (气体25℃，101.325kpa)：1.000642 § 应用领域 氙霓虹灯 广泛用于电子、光电源工业，还用于气体激光器和等离子流中。 用氙气充的灯泡与相同功率的充氩灯泡相比具有发光率高、体积小、寿命长、省电等优点。 有极高的发光强度，充填的长弧氙灯俗称“小太阳”，光的色彩好，用于拍摄彩色电影；又由于透雾能力特别强，可用作有雾导航灯，广泛用于机场、车站、码头。 氙灯凹面聚光后可生成2500℃高温，可用于焊接或切割难熔金属，如钛、钼等。 还是一种没有副作用的深度麻醉剂，X光摄影的造影剂。 也被用作屏蔽X射线。 此外，在原子核反应堆和高能物理方面也有很多用途。 § 氟化物 XeF2 二氟化氙是无色晶体，在室温下能升华，在镍或蒙铜容器中可无限期贮存。 （1）与水作用XeF2可溶于水在稀酸中缓慢水解，碱性溶液中迅速水解。 2XeF2 + 4OH-=2Xe + O2 + 2F- + H2O （2）作强氧化剂 XeF2为强氧化剂可把Br(Ⅴ)氧化到Br(Ⅶ)，还能把Cl氧化成Cl2，I氧化成I2，Ce(Ⅲ)氧化成Ce(Ⅳ)，Co(Ⅱ)氧化成Co(Ⅲ)，Hg氧化成Hg2，Pt氧化成Pt(Ⅳ)等。 XeF2 + 2Cl- =2F- + Xe + Cl2 XeF2 + H2= 2HF + Xe XeF2 + H2O2 =Xe + O2 + 2HF NaBrO3 + XeF2 + H2O= NaBrO4 + 2HF + Xe （3）氟化反应 XeF2是优良且温和的氟化剂，能将许多化合物氟化。 XeF2 + IF5=IF7 + Xe （4）形成配合物 XeF2能与共价的氟化物形成配合物。如与PF5，AsF5，SbF5和过渡金属氟化物NbF5，TaF5，RuF5，OsF5，RbF5，IrF5及PtF5等。 XeF2 + 2SbF5 = [XeF][Sb2F11] XeF4 （1）与水作用 XeF4遇水会猛烈地水解并发生歧化反应。 3XeF4 + 6H2O= XeO3 + 2Xe + 3/2O2 + 12HF （2）作强氧化剂 XeF4为强氧化剂，氧化能力比XeF2更强。可把Hg氧化成Hg2，Pt氧化成Pt(Ⅳ)等。 XeF4 + 4Hg =2Hg2F2 + Xe XeF4 + Pt= PtF4 + Xe （3）氟化反应 XeF4可作氟化剂，氟化能力大于XeF2。 XeF4 + 2CF3CF=CF2= 2CF3CF2CF3 + Xe XeF4 + 2SF4 =2SF6 + Xe （4）形成配合物 XeF4仅同PF5，AsF5和SbF5生成少数配合物。 XeF4 + 2SbF5= [XeF3][Sb2F11] XeF6 （1）与水作用 XeF6也能猛烈地与水反应，完全水解时得到XeO3。 XeFe6 + 3H2O =XeO3 + 6HF 不完全水解时生成一种无色的液体XeOF4： XeFe6 + H2O= XeOF4 + 2HF （2）作强氧化剂 XeF6为强氧化剂，且氧化能力：XeF6>XeF4>XeF2。 XeFe6 + 3H2 = Xe + 6HF （3）氟化反应 XeF6为氟化剂，且氟化能力：XeF6>XeF4>XeF2。 XeF6 + C6H6 = C6H5F + HF + Xe 2XeF6 + 3SiO2 = 2XeO3 + 3SiF4 产物XeO3具有爆炸性。所以不宜将XeF6贮放在玻璃或石英容器中。 （4）形成配合物 XeF6可以起氟给予体的作用而生成配合物，如XeF6•BF3，XeF6•GeF4，XeF6•2GeF4，XeF6•4SnF4，XeF6•AsF5，XeF6•SbF5。XeF6还可起氟接受体的作用，与RbF和CsF反应。 XeF6 + RbF=Rb[XeF7] XeF6也能与XeO3反应生成氟氧化氙： XeF6 + XeO3=3XeOF4 § 氧化物 XeO3 元素周期表 氙XeO3是一种易潮解和易爆炸的化合物．它在酸性溶液中的氧化能力较强，能将Cl-氧化为Cl2，I-氧化成I2，Mn氧化成MnO2(或MnO4)，它还能使醇和羧酸氧化为水和CO2。 5XeO3 + 6MnSO4 + 9H2O =6HMnO4 + 5Xe + 6H2SO4（在酸性条件下反应） 在水中，XeO3主要以分子形式存在，但是在碱性溶液中，主要是HXeO4形式，与XeO3处于平衡状态： XeO3 + OH=（为可逆符号）HXeO4 XeO4 四氧化氙是一种热稳定性极差的易爆炸的无色液体，低温下的XeO4为黄色固体，也极不稳定，在233K（-40℃）也会爆炸。XeO4的氧化性比XeO3更强。 XeOF4 XeOF4是无色透明液体，可长期储存在镍容器中，它可进一步水解为XeO3： XeOF4 + H2O= XeO2F2 + 2HF XeO2F2 + H2O = XeO3 + 2HF XeOF4可被过量的H2定量还原而用于分析： XeOF4 + 3H2 =Xe + H2O + 4HF（300℃） § 含氧酸盐 氙酸盐 氙酸盐的化学通式为MHXeO4（M为Na，K，Rb，Cs），其中Xe的氧化数为+6。氙酸盐是一种固体粉末，比XeO3稳定，但受到机械振动即爆炸。能溶于水，不溶于无水乙醇，氯仿和四氯化碳。 高氙酸盐 高氙酸钠为白色粉末，通常含有6个或8个结晶水，干燥后转变成Na4XeO6•2H2O，若在373K以上烘干，可获得无水高氙酸钠。其它碱金属和碱土金属的高氙酸盐M4XeO4（M为Na，K，Rb，Cs等）也已制得。 Na4XeO6是强氧化剂，许多还原剂都可被它氧化。如在碱性介质中： 5Na4XeO6 + 2Mn(OH)2 + 7H2O = 5NaHXeO4 + 2NaMnO4 + 13NaOH 用浓硫酸与高氙酸钡反应，可以制得很不稳定的具有爆炸性的气态四氧化氙XeO4 § 气体危害 健康危害 侵入途径：吸入。 健康危害：对人的危害与氩相似。人吸入混有70%氙气的氧，引起轻度麻醉，约经3分钟即意识丧失。 毒理学资料及环境行为 危险特性：若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。[3] |
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