Xeno

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Xeno
Aspetto
Aspetto dell'elemento
incolore, emissioni di luce azzurra
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico xeno, Xe, 54
Serie gas nobili
Gruppo, periodo, blocco 18 (VIIIA), 5, p
Densità 5,9 kg/m3 (a 273 K)
Durezza n.d.
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 131,293 amu
Raggio covalente 130 pm
Raggio di van der Waals 216 pm
Configurazione elettronica [Kr]4d10 5s2 5p6
e per livello energetico 2, 8, 18, 18, 8
Stati di ossidazione 0,1,2,4,6,8
Struttura cristallina cubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato della materia gas (non magnetico)
Punto di fusione 161,4 K (-111,75 °C)
Punto di ebollizione 165,1 K (-108,05 °C)
Punto critico 15,85 °C a 5,841 Mpa
Volume molare 35,92 × 10-3  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 12,636 kJ/mol
Calore di fusione 2,297 kJ/mol
Velocità del suono 1090 m/s a 25 °C
Altre proprietà
Numero CAS 7440-63-3
Elettronegatività 2,6 (scala di Pauling)
Calore specifico 158 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica nessun dato
Conducibilità termica 0,00569 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione 1170,4 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 2046,4 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3099,4 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
124Xe 0,1% 1,1 × 1017  anni ε ε n.d. 124Te
125Xe sintetico 16,9 ore ε 1,652 125I
126Xe 0,09% Xe è stabile con 72 neutroni
127Xe sintetico 36,4 giorni ε 0,662 127I
128Xe 1,91% Xe è stabile con 74 neutroni
129Xe 26,4% Xe è stabile con 75 neutroni
130Xe 4,07% Xe è stabile con 76 neutroni
131Xe 21,2% Xe è stabile con 77 neutroni
132Xe 26,9% Xe è stabile con 78 neutroni
133Xe sintetico 5,243 giorni β- 0,427 133Cs
134Xe 10,4% Xe è stabile con 80 neutroni
135Xe sintetico 9,10 ore β- 1,16 135Cs
136Xe 8,9% 2,36 × 1021  anni β-β- n.d. 136Ba
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Lo xeno o xenon (dal greco ξένος -η -ον "xènos -e -on", significato: straniero) è l'elemento chimico di numero atomico 54. Il suo simbolo è Xe. È un gas nobile incolore, inodore e molto pesante; si trova in tracce nell'atmosfera terrestre ed è stato il primo gas nobile di cui si siano mai sintetizzati dei composti.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Lo xeno appartiene al gruppo dei cosiddetti gas nobili ed è normalmente considerato un elemento a valenza zero, che non forma quindi composti in condizioni ordinarie.

Eccitato da una scarica elettrica, lo xeno produce una luce azzurra; questo fenomeno è sfruttato nella produzione di lampade.

A pressioni elevatissime (dell'ordine delle decine di gigapascal) lo xeno esiste allo stato metallico.[1]

Con l'acqua lo xeno può formare dei clatrati, ovvero dei sistemi in cui gli atomi di xeno sono fisicamente intrappolati all'interno del reticolo cristallino dell'acqua, benché non siano in alcun modo legati chimicamente ad essa.


Questo gas è famoso e principalmente usato per la realizzazione di lampade e dispositivi luminosi: lampade flash allo xeno per la fotografia, luci stroboscopiche, sorgenti di eccitazione per laser, lampade battericide e per dermatologia, lampade per l'illuminazione automobilistica; ormai tutte le lampade utilizzate per proiezioni cinematografiche utilizzano questo gas.

Le lampade ad arco di xeno ad alta pressione hanno una temperatura di colore simile a quella della luce solare, sono inoltre una fonte di luce ultravioletta a corta lunghezza d'onda e di radiazione nel vicino infrarosso.

Tra gli altri usi dello xeno si annoverano

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Lo xeno (dal greco xenon, straniero) fu individuato nel 1898 in Inghilterra da William Ramsay e Morris Travers nel residuo ottenuto per evaporazione parziale dell'aria liquida.

Il suo nome è stato dato pechè la sua presenza nell'aria atmosferica aveva una concentrazione di 8 10-8 (0,0000008%) in volume quindi per la sua "rarità".

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

Lo xeno è un gas presente in tracce nell'atmosfera terrestre, in concentrazione di circa 0,05 ppm. Si trova anche nei gas emessi da alcune sorgenti minerali.

133Xe e 135Xe sono sintetizzati per irraggiamento da neutroni nei reattori nucleari raffreddati ad aria.

Industrialmente si ottiene per estrazione dal residuo dell'evaporazione dell'aria liquida.

Composti[modifica | modifica wikitesto]

Cristalli di XeF4, 1962

Fino al 1962 lo xeno e gli altri gas nobili erano considerati chimicamente inerti ed incapaci di formare qualsivoglia composto chimico. Questa convinzione è stata smentita ed alcuni composti stabili di gas nobili sono stati sintetizzati.

Alcuni dei composti noti dello xeno sono il di-, il tetra- e l'esafluoruro, l'idrato e il deuterato, l'acido perxenico (H4XeO6), l'acido xenico (H2XeO4), il sodio perxenato, il triossido e il tetrossido (questi ultimi due, esplosivi).

Sono noti almeno 80 diversi composti formati da xeno, fluoro e ossigeno; alcuni di essi sono anche intensamente colorati.


Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

Lo xeno in natura è una miscela di otto isotopi stabili e uno lievemente radioattivo. Oltre a questi, sono noti 20 isotopi instabili.

129Xe viene prodotto dal decadimento beta di 129I (emivita: 16 milioni di anni); 131Xe, 133Xe, 133Xem e 135Xe sono alcuni dei prodotti di fissione di 235U e 239Pu e quindi usati come indicatori di avvenute esplosioni.

Concentrazioni relativamente alte di isotopi radioattivi dello xeno si sprigionano anche dai reattori nucleari, dalle barre di combustibile spezzate e dalla fissione dell'uranio nell'acqua di raffreddamento. Le concentrazioni sono comunque basse se comparate al fondo di radioattività naturale dovuto a 222Rn.

Essendo lo xeno prodotto dal decadimento di due isotopi genitori, i rapporti tra le quantità dei diversi isotopi di xeno sono molto utili nella datazione di reperti su scale temporali molto lunghe e trovano impiego nello studio delle origini del sistema solare. La datazione basata sul metodo iodio-xeno consente di datare reperti risalenti ad un periodo compreso tra la nucleosintesi primordiale e la condensazione dell'oggetto dalla nebulosa da cui s'è originato il Sole.

L'isotopo 135, con una sezione microscopica di assorbimento di 3 × 106  barns, è un forte assorbitore di neutroni. Questo, unito alla frequenza con cui compare in seguito alle fissioni (soprattutto dal decadimento del 135Te, ma anche come prodotto diretto di una fissione), assume una certa importanza in un reattore nucleare, dove la presenza di significative quantità di questo isotopo rende problematica la riattivazione della reazione dopo lo spegnimento del reattore, anche per molte ore.

Precauzioni[modifica | modifica wikitesto]

Lo xeno non è tossico e può essere maneggiato senza particolari precauzioni; fatte salve, se in bombola, quelle normalmente adottate per il maneggiamento di gas compressi.

I composti dello xeno sono invece tossici per via del loro elevato potere ossidante.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ W. A. Caldwell, Nguyen, J., Pfrommer, B., Louie, S., Jeanloz, R., Structure, bonding and geochemistry of xenon at high pressures in Science, vol. 277, nº 5328, 1997, pp. 930–933, DOI:10.1126/science.277.5328.930.
  2. ^ http://imaging.med.virginia.edu/hyperpolarized/human.htm

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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