基本介紹
物理性質,化學性質,數據,氟化反應與氟化氙,含氧化合物,複合氟化物,其它化合物,研究歷史,同位素,主要用途,危險性,元素分布,製備方法,
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。
氙的原子光譜
氙的原子光譜原子半徑：4.05Å；
共價半徑：209pm；1.31Å；
沸點：-108.10℃（101.325kpa）；
三相點：16.130K；
氣體密度：5.89kg/m3(273.15K,101.325kpa)；
液體密度：3057kg/m3(-108.10℃，101.325kpa)；
氣液體積比：518.9；
介電常數：1.001238（298K，101.325kpa）；
磁化率：-43×10-1cgs·mol-1（298K，101.325kpa）；
折射率：1.000702(g,273K,101.325KPa,5893A)；
比容：0.180m3·kg-1(294.3K,101.325kPa)；
臨界溫度：289.74K；
臨界壓力：5764kPa；
臨界密度：1100.0kg·m-3；
熔化熱：17.49kJ·kg-1(161.4K，81.6kPa)；
氣化熱：96.30KJ·kg-1(165.1K,101.325kpa)；
比熱容：Cp=160.03J/(kg·K)(g,298K,101.325kpa)；Cv=96.41J/(kg·K)(g，298K,101.325kpa)；
比熱比：Cp/Cv=1.67(g,298K,101.325kpa)；
蒸氣壓：2634kPa(253K)；4175kPa(273K)；5147kPa(283K)；
粘度：0.02110mPa·S(g，273K,101.325kPa)；0.528mPa·S(l，289.74k)；
表面張力：18.7mN·m-1(163K)；
導熱係數：0.005192W·m-1·K-1(273K,101.325kPa)；165.014kh0.07322W·m-1·K-1(l)；
化學性質
數據
電子排布：[Kr]5s25p6；
氙的電子排布
氙的電子排布電負性：2.60（泡林標度）；
化學鍵能：Xe－O：84kJ ·mol-1；
氧化態：Xe(0)， Xe(II)， Xe(IV)， Xe(VI)， Xe(VIII)；
晶體結構：面心立方晶胞；a = 620.23 pm；
電離能(kJ /mol)：I1：1170.4；I2： 2046；I3： 3097；I4： 4300；
I5： 5500；I6： 6600；I7： 9300；I8： 10600；I9： 19800；I10： 23000。
I5： 5500；I6： 6600；I7： 9300；I8： 10600；I9： 19800；I10： 23000。
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。
氟化反應與氟化氙
氙氣與氟氣直接混合，可以得到無色的XeF2,XeF4與XeF6晶體，氙與氟的比例不同，得到的主產物不同：
Xe:F2=2:1，1273K,1.03×105Pa或298K,紫外線光照：
；
Xe:F2=1:5，873K,6.18×105Pa：
；
Xe:F2=1:20，573K,6.18×105Pa：
；
若使用鎳、鈷和鈣的氟化物作為催化劑能顯著提高上述反應速率，使用Ag2O或Ni2O3則可以在零度時引起氟和氙的爆炸反應。一些氟化物則對反應催化具有選擇性，例如在Xe：F2=1:10，溫度為120℃時，使用氟化鎂作為催化劑，產物只有XeF2，若使用二氟化鎳作為催化劑，產物則只有XeF6。
氙的三種氟化物在室溫下都能穩定存在。
若將XeF2溶於水中，則與水緩慢反應，又得到氙氣：
XeF4與水反應時，一半發生反應
，另一半則歧化為Xe(0)與Xe(VI)：
，反應過程中有疑似XeOF2的黃色中間產物。
XeF6與水發生的是水解反應：
，生成的XeOF4則進一步與水反應，直到完全水解：
。生成的XeO3可以溶解於水並穩定存在，不會進一步氧化水。鹼性時，XeF6會歧化為不溶解的高氙酸鹽與氙氣。
氙的氟化物都是強的氧化劑與氟化劑，在工業生產上有實際用途，例如一些有機物的氟化，使用的就是XeF2。
含氧化合物
氙的氧化物有XeO3與XeO4，對應的酸根為氙酸根(HXeO4-)與高氙酸根(XeO64-)。
XeO3可用XeF4或XeF6與水反應製得，XeO3在酸性與中性溶液中穩定，在鹼性溶液中以HXeO4-形式存在，並且不穩定，易分解或歧化。
XeO4可由高氙酸鋇與硫酸複分解製得：
，XeO4是一種穩定性差，易爆炸的黃色固體，氧化性極強。
除上邊所述的XeF6歧化製法，高氙酸鹽亦可通過XeO3的鹼溶液與臭氧反應製得。
複合氟化物
在氙的化合物的發現史上，複合氟化物占有重要的地位。氙的第一個真正意義上的化合物正是複合氟化物氟鉑酸氙（Xe+PtF6-)，它是用Xe與強氧化劑PtF6混合產生的：
。隨著Xe與PtF6的用量的不同，氟鉑酸氙的組成可以在Xe+：PtF6-=0.5:1之間變化。氟鉑酸氙是一種發粘的橙黃色固體，在室溫下穩定，遇水分解出氙，氧氣，氟化氫和二氧化鉑(IV)。其他一些金屬的六氟化物也可以與氙反應生成形如XeMF6的化合物。
六氟化鉑（左）與六氟合鉑酸氙（右）
六氟化鉑（左）與六氟合鉑酸氙（右）將氙、氟和固態PF5混合併輝光放電，可以生成不穩定的XePF6，同時氙、氟和玻璃儀器反應產生Xe2SiF6。將二氟化氙和一些金屬的五氟化物反應也可以生成XeMF6型的化合物。
其它化合物
含有Xe-N鍵與Xe-C的化合物均被發現，典型代表是FXeN(SO2F)2與[Xe(C6F5)]·[C6F5BF3]。
氙還有氫醌包合物形式的化合物，其中氙被捕集至氫醌的晶格之中。
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它氣體。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均被實驗室製得，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”，由於透霧能力特彆強，可用作有霧導航燈。氙閃光燈的色彩好，用於拍攝彩色電影。
高壓氙氣燈的白色
高壓氙氣燈的白色氙燈可以放出紫外線，醫療上對此有所套用。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2500℃高溫，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套用。
由於可以吸收X射線，氙也被用作X射線的禁止。
此外，氙在原子核反應堆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。
元素分布
空氣中含量：約90ppm；
地殼中含量：2×10-6ppm；
元素在海水中的含量：1×10-4ppm；
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製取氙的良好途徑。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。
