氙

昵称36393204 2017-04-22

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1 物理性质

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氙在常温常压下为无色无臭无毒的惰性气体，在放电管中为蓝色至绿色的气体。

原子半径：4.05?；

共价半径：209pm；1.31?；

沸点：-108.10℃（101.325kpa）；

三相点：16.130K；

气体密度：5.89kg·m-3(273.15K,101.325kpa)；

液体密度：3057kg·m-3(-108.10℃，101.325kpa)；

气液体积比：518.9；

介电常数：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)；

临界温度：289.74K；

临界压力：5764kPa；

临界密度：1100.0kg·m-3；

熔化热：17.49kJ·kg-1(161.4K，81.6kPa)；

气化热：96.30KJ·kg-1(165.1K,101.325kpa)；

比热容：Cp=160.03J/(kg·K)(g,298K,101.325kpa)；Cv=96.41J/(kg·K)(g，298K,101.325kpa)；

比热比：Cp/Cv=1.67(g,298K,101.325kpa) ；

蒸气压：2634kPa(253K)；4175kPa(273K)；5147kPa(283K)；

粘度：0.02110mPa·S(g，273K,101.325kPa)；0.528mPa·S(l，289.74k)；

表面张力：18.7mN·m-1(163K)；

导热系数：0.005192W·m-1·K-1(273K,101.325kPa)；165.014kh0.07322W·m-1·K-1(l)。

2 化学性质

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数据

电子排布：[Kr]5s25p6；

电负性：2.60（泡林标度）；

化学键能：Xe-O：84kJ ·mol-1；

氧化态：Xe(0)， Xe(II)， Xe(IV)， Xe(VI)， Xe(VIII)；

晶体结构：面心立方晶胞；a = 620.23 pm；

电离能(kJ /mol)：I1：1170.4；I2： 2046；I3： 3097；I4： 4300；I5： 5500；I6： 6600；I7： 9300；I8： 10600；I9： 19800；I10： 23000。

氙的电子构型非常稳定，且它的电离能相对较大，因此在化学上显惰性，只与强的氧化剂反应。

氟化反应与氟化氙

氙气与氟气直接混合，可以得到无色的XeF2,XeF4与XeF6晶体，氙与氟的比例不同，得到的主产物不同：

Xe:F2=2:1，1273K,1.03×105Pa或298K,紫外线光照；

Xe:F2=1:5，873K,6.18×105Pa：；

Xe:F2=1:20，573K,6.18×105Pa：；

若使用镍、钴和钙的氟化物作为催化剂能显著提高上述反应速率，使用Ag2O或Ni2O3则可以在零度时引起氟和氙的爆炸反应。一些氟化物则对反应催化具有选择性，例如在Xe：F2=1:10，温度为120℃时，使用氟化镁作为催化剂，产物只有XeF2，若使用二氟化镍作为催化剂，产物则只有XeF6。

氙的三种氟化物在室温下都能稳定存在。

若将XeF2溶于水中，则与水缓慢反应，又得到氙气：

XeF4与水反应时，一半发生反应，另一半则歧化为Xe(0)与Xe(VI)：，反应过程中有疑似XeOF2的黄色中间产物。

XeF6与水发生的是水解反应：，生成的XeOF4则进一步与水反应，直到完全水解：。生成的XeO3可以溶解于水并稳定存在，不会进一步氧化水。碱性时，XeF6会歧化为不溶解的高氙酸盐与氙气。

氙的氟化物都是强的氧化剂与氟化剂，在工业生产上有实际用途，例如一些有机物的氟化，使用的就是XeF2。

含氧化合物

氙的氧化物有XeO3与XeO4，对应的酸根为氙酸根(HXeO4-)与高氙酸根(XeO64-) 。

XeO3可用XeF4或XeF6与水反应制得，XeO3在酸性与中性溶液中稳定，在碱性溶液中以HXeO4-形式存在，并且不稳定，易分解或歧化。

XeO4可由高氙酸钡与硫酸复分解制得，XeO4是一种稳定性差，易爆炸的黄色固体，氧化性极强。

除上边所述的XeF6歧化制法，高氙酸盐亦可通过XeO3的碱溶液与臭氧反应制得。

复合氟化物

在氙的化合物的发现史上，复合氟化物占有重要的地位。氙的第一个真正意义上的化合物正是复合氟化物氟铂酸氙（Xe+PtF6-)，它是用Xe与强氧化剂PtF6混合产生的：。随着Xe与PtF6的用量的不同，氟铂酸氙的组成可以在Xe+：PtF6-=0.5:1之间变化。氟铂酸氙是一种发粘的橙黄色固体，在室温下稳定，遇水分解出氙，氧气，氟化氢和二氧化铂(IV)。其他一些金属的六氟化物也可以与氙反应生成形如XeMF6的化合物。

将氙、氟和固态PF5混合并辉光放电，可以生成不稳定的XePF6，同时氙、氟和玻璃仪器反应产生Xe2SiF6。将二氟化氙和一些金属的五氟化物反应也可以生成XeMF6型的化合物。

其它化合物

含有Xe-N键与Xe-C的化合物均被发现，典型代表是FXeN(SO2F)2与[Xe(C6F5)]·[C6F5BF3]。

氙还有氢醌包合物形式的化合物，其中氙被捕集至氢醌的晶格之中。

3 元素研究

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氙于1898年7月由拉姆齐（William Ramsay）和特拉维斯（Morris W.Travers）在伦敦大学学院发现。在此之前，他们从液态空气中提取了氖，氩和氪，并且疑惑它是否包含其它气体。工业家Ludwig Mond给了他们一台新的液态空气机，他们用它提取了更多的稀有气体氪。经过多次蒸馏，他们终于分离出了一种更重的气体，在真空管中它发出漂亮的蓝色光芒。他们意识到它是气体元素“惰性”组的又一个成员，因为其在化学上是惰性的。他选择“ξ?νο?(xenos)”这个希腊文命名氙，意为“陌生的”。

在“惰性气体”中，氙的化合物（含有化学键的）是最先被发现的。巴特列（Neil Bartlett）于1962年将PtF6蒸汽与Xe混合，得到了橙黄色的XePtF6晶体，打破了化学界中持续60年之久的“稀有气体对化学反应完全惰性”的神话。 21世纪，超过100种氙的化合物已经被制造出来。

4 主要用途

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氙广泛用于电子、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。氙气灯有极高的发光强度，一盏六万瓦的氙灯的亮度，相当于九百只一百瓦的普通灯泡。由于氙具有几乎连续的光谱，因此可以在高压电弧放电作用下产生类似日光的明亮白光，这种长弧氙灯俗称“人造小太阳”，由于透雾能力特别强，可用作有雾导航灯。氙闪光灯的色彩好，用于拍摄彩色电影。

氙灯可以放出紫外线，医疗上对此有所应用。氙的同位素被用于测量脑血流量与研究肺功能、计算胰岛素分泌量等。

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。

氙还是一种没有副作用的深度麻醉剂，它能溶于细胞质的油脂中，引起细胞的膨胀和麻醉，从而使神经末梢的作用暂时停止。人们曾试用4/5的氙气和1/5的氧气组成混合气体，作为麻醉剂，效果很好。只是由于氙气很少，所以这种方法不能广泛应用。

由于可以吸收X射线，氙也被用作X射线的屏蔽。

此外，氙在原子核反应堆和高能物理方面也有很多用途。