Movatterモバイル変換


[0]ホーム

URL:


Zum Inhalt springen
WikipediaDie freie Enzyklopädie
Suche

Xenon

Dies ist ein als exzellent ausgezeichneter Artikel.
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unterXenon (Begriffsklärung) aufgeführt.
Eigenschaften
Allgemein
Name,Symbol,OrdnungszahlXenon, Xe, 54
ElementkategorieEdelgase
Gruppe,Periode,Block18,5,p
Aussehenfarblos
CAS-Nummer

7440-63-3

EG-Nummer231-172-7
ECHA-InfoCard100.028.338
ATC-Code
Massenanteil an derErdhülle9 · 10−6 ppm[1]
Atomar[2]
Atommasse131,293(6)[3]u
Kovalenter Radius140 pm
Van-der-Waals-Radius216 pm
Elektronenkonfiguration[Kr] 4d10 5s2 5p6
1.Ionisierungsenergie12.1298436(15)eV[4]1170.35kJ/mol[5]
2. Ionisierungsenergie20.975(4) eV[4]2023.8 kJ/mol[5]
3. Ionisierungsenergie31.05(4) eV[4]2996 kJ/mol[5]
4. Ionisierungsenergie42.20(20) eV[4]4072 kJ/mol[5]
5. Ionisierungsenergie54.1(5) eV[4]5220 kJ/mol[5]
Physikalisch[2]
Aggregatzustandgasförmig
Kristallstrukturkubisch flächenzentriert
Dichte5,8982 kg · m−3[6] bei 273,15 K
Magnetismusdiamagnetisch (χm = −2,5 · 10−8)[7]
Schmelzpunkt161,4K (−111,7 °C)
Siedepunkt165,2 K[8] (−108 °C)
Molares Volumen(fest) 35,92 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie12,6 kJ·mol−1[8]
Schmelzenthalpie2,30 kJ·mol−1
Dampfdruck4,13· 106Pa bei 273,15 K
Schallgeschwindigkeitgasförmig: 169 m/s, flüssig: 1090 m·s−1
Wärmeleitfähigkeit0,00569W·m−1·K−1
Chemisch[2]
Elektronegativität2,6[9][10] (Pauling-Skala)
Isotope
IsotopNHt1/2ZAZE (MeV)ZP
124Xe
0,1 %1,8 · 1022aεε124Te
125Xe
{syn.}16,9hε1,652125I
126Xe
0,09 %Stabil
127Xe
{syn.}36,4dε0,662127I
128Xe
1,91 %Stabil
129Xe
26,4 %Stabil
130Xe
4,1 %Stabil
131Xe
21,29 %Stabil
132Xe
26,9 %Stabil
133Xe
{syn.}5,253dβ0,427133Cs
134Xe
10,4 %Stabil
135Xe
{syn.}9,14hβ1,151135Cs
136Xe
8,9 %2,11 · 1021a[11]ββ136Ba
Weitere Isotope sieheListe der Isotope
NMR-Eigenschaften
Kernspinγ in
rad·T−1·s−1
Er (1H)fL bei
B = 4,7T
inMHz
129Xe1/2−7,452 · 1070,005755,62
131Xe3/22,209 · 1070,00068,24
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[6]
Gefahrensymbol

Achtung

H- und P-SätzeH:280
P:403[6]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten beiStandardbedingungen.

Xenon (anhören/?) ist einchemisches Element mit demElementsymbol Xe und derOrdnungszahl 54. ImPeriodensystem steht es in der 8. Hauptgruppe, bzw. der 18. IUPAC-Gruppe und zählt daher zu denEdelgasen. Wie die anderen Edelgase ist es ein farbloses, äußerst reaktionsträges, einatomigesGas. In vielen Eigenschaften wieSchmelz- undSiedepunkt oderDichte steht es zwischen dem leichterenKrypton und dem schwererenRadon.

Xenon ist das seltenste nichtradioaktive Element auf der Erde und kommt in geringen Mengen in der Atmosphäre vor. Trotz seiner Seltenheit wird es vielfach eingesetzt, so als Füllgas von hochwertigen Isolierglaseinheiten, sowieXenon-Gasentladungslampen, die unter anderem in Autoscheinwerfern (Xenonlicht) eingesetzt werden, und alsInhalationsanästhetikum.

Das Edelgas wurde 1898 vonWilliam Ramsay undMorris William Travers durchfraktionierte Destillation von flüssiger Luft entdeckt. Xenon ist das Edelgas mit den meisten bekannten chemischen Verbindungen. Die stabilste ist dabei dasXenon(II)-fluorid, das als starkes Oxidations- und Fluorierungsmittel eingesetzt wird.

Geschichte

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

NachdemJohn William Strutt, 3. Baron Rayleigh, undWilliam Ramsay 1894 das erste EdelgasArgon entdeckt und Ramsay 1895 das bislang nur aus demSonnenspektrum bekannteHelium ausUranerzen isoliert hatten, erkannte dieser aus den Gesetzen desPeriodensystems, dass es noch weitere derartige Elemente geben müsste. Er untersuchte daher ab 1896 zunächst verschiedene Minerale undMeteoriten und die von ihnen beim Erhitzen oder Auflösen abgegebenen Gase. Ramsay und sein Mitarbeiter Morris William Travers waren dabei jedoch erfolglos. Es wurden Helium und seltener Argon gefunden. Auch die Untersuchung heißer Gase ausCauterets inFrankreich und ausIsland brachten keine Ergebnisse.[12]

Schließlich begannen sie, 15 Liter Rohargon zu untersuchen und durch Verflüssigung undfraktionierte Destillation zu trennen. Als sie den Rückstand, der bei fast völligem Verdampfen des Rohargons übrigblieb, untersuchten, entdeckten sie das neue ElementKrypton. Nachdem sieNeon entdeckt hatten, begannen Ramsay und Travers im September 1898 Krypton durch fraktionierte Destillation weiter zu untersuchen und entdeckten dabei ein weiteres Element mit einem höheren Siedepunkt als Krypton. Sie nannten es nach demaltgriechischenξένοςxénos „fremd“Xenon.[12][13]

1939 entdeckte Albert R. Behnke dieanästhetische Wirkung des Gases. Er untersuchte die Wirkung verschiedener Gase und Gasmischungen aufTaucher und vermutete aus den Ergebnissen, dass Xenon auch bei Normaldruck eine narkotische Wirkung haben müsse. Er konnte dies jedoch aus Mangel an Gas nicht überprüfen. Erstmals bestätigt wurde diese Wirkung 1946 von J. H. Lawrence an Mäusen, die erste Operation unter Xenon-Narkose gelang 1951 Stuart C. Cullen.[14]

Neil Bartlett entdeckte mitXenonhexafluoroplatinat 1962 erstmals eine Xenonverbindung und damit die ersteEdelgasverbindung überhaupt.[15] Nur wenige Monate nach dieser Entdeckung konnten nahezu gleichzeitig im August 1962Xenon(II)-fluorid vonRudolf Hoppe undXenon(IV)-fluorid von einer Gruppe um die amerikanischen Chemiker C. L. Chernick und H. H. Claassen synthetisiert werden.[16]

Vorkommen

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Während Xenon imUniversum nicht selten vorkommt und in seinerHäufigkeit mit der vonBarium,Rubidium undNickel vergleichbar ist,[17] zählt es auf der Erde zu den seltensten Elementen. Es ist das seltenste stabile Element; lediglichradioaktive Elemente, die überwiegend als kurzlebige Zwischenprodukte inZerfallsreihen auftreten, sind seltener. Dass der Gehalt an Xenon in Gesteinen gering ist, wird möglicherweise dadurch verursacht, dass sich Xenon sehr viel schlechter inMagnesiumsilikat-Gesteinen desErdmantels löst als die leichteren Edelgase.[18] Eine andere mögliche Erklärung für diese sogenannteXenon-Lücke ist, dass große Mengen an Xenon im Erdkern chemisch an Nickel undEisen gebunden sind. Bei Versuchen in einerDiamantstempelzelle konnte nachgewiesen werden, dass Xenon sich bei 150 Gigapascal und 1200 °C mit Nickel zu XeNi3 verbindet. Bei 200 Gigapascal und 1700 °C reagiert es mit Eisen zu XeFe3.[19][20]

Der größte Teil zugänglichen Xenons ist in der Atmosphäre vorhanden, der Anteil beträgt etwa 0,09 ppm.[21] Aber auch die Ozeane, manche Gesteine wieGranit und Erdgas-Quellen enthalten geringe Mengen Xenon. Entstanden ist dies – wie durch die vom atmosphärischen Xenon abweichendeIsotopenzusammensetzung nachweisbar – unter anderem durchSpontanzerfall vonUran undThorium.[22]

Xenon wird als Indikator für Atomwaffentests von derCTBTO weltweit kontinuierlich gemessen – über die Anlagerung an Silberzeolithe inXenonfallen.[23]

Meteoriten enthalten Xenon, das entweder seit Entstehung des Sonnensystems in Gesteinen eingeschlossen ist oder durch verschiedene Sekundärprozesse entstanden ist. Zu diesen zählen der Zerfall des radioaktivenIodisotops129I,Spallationsreaktionen und die Kernspaltung schwerer Isotope wie244Pu. Auch auf der Erde lassen sich die Xenon-Produkte dieser Reaktionen nachweisen, was Rückschlüsse auf die Entstehung der Erde ermöglicht.[24] Auf demMond wurde Xenon gefunden, das durch denSonnenwind dorthin transportiert wurde (im Mondstaub) sowie im Mondgestein solches, das durch Spallationen oderNeutroneneinfang aus dem Bariumisotop130Ba entstanden ist.[22]

Xenon konnte auch in einemWeißen Zwerg nachgewiesen werden. Dabei wurde im Vergleich zur Sonne die 3800-fache Konzentration gemessen; die Ursache für diesen hohen Xenon-Gehalt ist noch unbekannt.[25]

Da verschiedene Xenon-Isotope zu den häufigerenSpaltprodukten gehören,[26] istabgebrannter Kernbrennstoff verhältnismäßig reich an Xenon.[27] Eine wie auch immer geartete gezielte Extraktion von Xenon aus dieser Quelle erfolgt jedoch nicht in kommerziellen Maßstab.[28] Forschung in dem Bereich wird jedoch betrieben und teilweise mit dem hohen Preis von Xenon gerechtfertigt.[29]

Gewinnung

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Im kommerziellen Maßstab erfolgt die Gewinnung von Xenon ausschließlich durch dasLinde-Verfahren aus Luft. Bei der Stickstoff-Sauerstoff-Trennung reichert es sich aufgrund der hohen Dichte zusammen mitKrypton imflüssigen Sauerstoff an, der sich im Sumpf derKolonne befindet. Dieses Gemisch wird in eine Kolonne überführt, in der es auf etwa 0,3 % Krypton und Xenon angereichert wird.[21] Dazu enthält das flüssige Krypton-Xenon-Konzentrat neben Sauerstoff noch größere Mengen Kohlenwasserstoffe wieMethan, fluorierte Verbindungen wieSchwefelhexafluorid oderTetrafluormethan sowie Spuren anKohlenstoffdioxid undDistickstoffmonoxid. Methan und Distickstoffmonoxid können über Verbrennung anPlatin- oderPalladiumkatalysatoren bei 500 °C zu Kohlenstoffdioxid, Wasser und Stickstoff umgesetzt werden, die durchAdsorption anMolekularsieben entfernt werden können.[30] Fluorverbindungen können dagegen nicht auf diese Weise aus dem Gemisch entfernt werden. Um diese zu zerlegen und aus dem Gemisch zu entfernen, kann das Gas mitMikrowellen bestrahlt werden, wobei die Element-Fluor-Bindungen aufbrechen und die entstehenden Fluoratome inNatronkalk aufgefangen werden können,[31] oder über einenTitandioxid-Zirconiumdioxid-Katalysator bei 750 °C geleitet werden. Dabei reagieren die Fluorverbindungen zu Kohlenstoffdioxid undFluorwasserstoff und anderen abtrennbaren Verbindungen.[30]

Anschließend werden Krypton und Xenon in einer weiteren Kolonne, die unten beheizt und oben gekühlt wird, getrennt. Während das Krypton und Sauerstoffreste am oberen Ende der Kolonne entweichen, sammelt sich Xenon am Boden und kann abgeschöpft werden. Auf Grund der Seltenheit bei gleichzeitig hoher Nachfrage ist Xenon das teuerste Edelgas. Die Gesamtproduktionsmenge 2017 lag bei 12.200 m3,[32] was etwa 71,5 Tonnen entspricht.

Eigenschaften

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]
Kubisch-dichteste Kugelpackung von festem Xenon,a = 620 pm
Sichtbares Spektrum von Xenon

Xenon ist bei Normalbedingungen ein einatomiges, farbloses und geruchlosesGas, das bei 165,1 K (−108 °C)kondensiert und bei 161,7 K (−111,45 °C) erstarrt. Wie die anderen Edelgase außer dem Helium kristallisiert Xenon in einerkubisch dichtesten Kugelpackung mit demGitterparametera = 620 pm.[33]

Wie alle Edelgase besitzt Xenon nur abgeschlosseneSchalen (Edelgaskonfiguration). Dadurch lässt sich erklären, dass das Gas stets einatomig vorliegt und die Reaktivität gering ist. Jedoch ist die Ionisierungsenergie der äußersten Elektronen so niedrig, dass sie sich im Gegensatz zu den Valenzelektronen der leichteren Edelgase auch chemisch abspalten lassen und Xenonverbindungen möglich sind.

Mit einer Dichte von 5,8982 kg/m3 bei 0 °C und 1013 hPa ist Xenon deutlich schwerer als Luft. ImPhasendiagramm liegt derTripelpunkt bei 161,37 K und 816,5 hPa,[34] derkritische Punkt bei 16,6 °C, 5,84 MPa und einer kritischen Dichte von 1,1 g/cm3.[35]

DieWärmeleitfähigkeit ist sehr niedrig und liegt, je nach Temperatur, bei etwa 0,0055 W/(m·K).[36][16] Unter hohem Druck von 33 GPa und bei einer Temperatur von 32 K verhält sich Xenon wie ein Metall, es ist elektrisch leitfähig.[35]

Xenon-Gasentladungsröhren verschiedener Bauformen

Chemische und physikalisch-chemische Eigenschaften

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Wie alleEdelgase ist Xenon reaktionsträge und reagiert kaum mit anderen Elementen. Jedoch ist Xenon zusammen mit Radon das reaktivste Edelgas, es ist eine größere Zahl Xenonverbindungen bekannt. Deren Anzahl übertrifft sogar die des schwereren Radons, da dieses zwar eine geringere Ionisierungsenergie besitzt, jedoch die starkeRadioaktivität und kurzeHalbwertszeit der Radonisotope bei der Bildung von Verbindungen stört.

Xenon reagiert direkt nur mitFluor. Je nach Verhältnis von Xenon und Fluor entstehen dabei unterexothermer Reaktion bei erhöhten TemperaturenXenon(II)-fluorid,Xenon(IV)-fluorid oderXenon(VI)-fluorid. Verbindungen mit einigen anderen Elementen wie Sauerstoff oder Stickstoff sind ebenfalls bekannt. Sie sind aber instabil und können nur durch Reaktionen von Xenonfluoriden oder wieXenon(II)-chlorid bei tiefen Temperaturen durch elektrische Entladungen dargestellt werden.[37]

Xenon bildetClathrate, bei denen das Atom nur physikalisch gebunden und in einen Hohlraum des umgebenden Kristalls eingeschlossen ist. Ein Beispiel hierfür ist das Xenon-Hydrat, bei dem das Gas inEis eingeschlossen ist. Es ist zwischen 195 und 233 K stabil.[38] In der Nähe der Raumtemperatur ist Xenon bis zu einem gewissen Maß in Wasser löslich. Als inertes Teilchen hat Xenon keine Wechselwirkung mit dem Wasser, allerdings stellt sich der sogenanntehydrophobe Effekt ein und so wird die Beweglichkeit der dem Xenon benachbarten Wassermoleküle bei 25 °C um ca. 30 % erniedrigt.[39] Befinden sich in der Xenon-Wasser-Lösung zusätzlich Salze, so lagern sich große Anionen, wie z. B. Bromid (Br) und Iodid (I) an das Xenon an und bilden einen Xenon-Anion-Komplex, der beimgrößeren Anion stärker ist.[40] Auch inFullerenen können Xenonatome eingeschlossen sein, diese beeinflussen auch die Reaktivität des Fullerens, etwa bei der Reaktion mit9,10-Dimethylanthracen.[41]

Isotope

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Es sind insgesamt 37Isotope sowie zwölf weitereKernisomere des Xenons bekannt. Von diesen sind sieben, die Isotope126Xe,128Xe,129Xe,130Xe,131Xe,132Xe und134Xe, stabil. Die beiden instabilen Isotope124Xe und136Xe haben so langeHalbwertszeiten, dass sie zusammen einen deutlichen Anteil des natürlichen Xenons ausmachen, ohne dass dieses deshalb nennenswert radioaktiv wäre. Alle anderen Isotope und Isomere haben dagegen nur kurze Halbwertszeiten zwischen 0,6 μs bei110Xe und 36,4 Tagen bei127Xe. Xenon ist damit nach Zinn das Element mit den meisten stabilen Isotopen. Im natürlichen Isotopengemisch besitzen132Xe mit 26,9 %,129Xe mit 26,4 % und131Xe mit 21,2 % den größten Anteil. Es folgen134Xe mit 10,4 % und136Xe mit 8,9 %, die übrigen besitzen nur geringe Anteile.[42]

Xenonisotope entstehen bei derKernspaltung inKernkraftwerken. Besonders wichtig ist hierbei das kurzlebige135Xe, das in größeren Mengen direkt als Spaltprodukt oder aus dem bei der Spaltung entstehenden135Te über135I gebildet wird.135Xe besitzt einen sehr großenEinfangquerschnitt fürthermische Neutronen von 2,9 · 106 Barn, wobei sich das extrem langlebige136Xe bildet. DieserNeutroneneinfangprozess vermindert die Leistung des Reaktors, da die Neutronen nun nicht mehr für Kernspaltungen zur Verfügung stehen. Während des laufenden Betriebes eines Kernkraftwerkes bildet sich einFließgleichgewicht von Bildung und Zerfall von135Xe. Wird der Reaktor dagegen abgeschaltet, bildet sich aus den schon vorhandenen Spaltprodukten weiterhin135Xe, während der Abbau durch die fehlenden Neutronen verlangsamt abläuft. Man spricht hierbei von einerXenonvergiftung, diese verhindert auch das direkte Wiederanfahren eines abgeschalteten Kernreaktors.[43] Der Versuch, dieses Phänomen mit unzulässigen Maßnahmen zu kompensieren, spielte eine Rolle bei derKatastrophe von Tschernobyl.[44]

133Xe wird in der Nuklearmedizin eingesetzt und dient dort unter anderem zur Untersuchung der Durchblutung von Gehirn, Muskeln, Haut und anderen Organen.[35]129Xe wird als Sonde in derKernspinresonanzspektroskopie zur Untersuchung von Oberflächeneigenschaften verschiedener Materialien[45] und von Biomolekülen[46] eingesetzt.

136Xe ist einprimordiales Radionuklid entstand aber auch bei Prozessen wie demNaturreaktor Oklo durch Neutroneneinfang im oben erwähnten135Xe. Da es das seltene Phänomen desdoppelten Betazerfalls aufweist, ist es Gegenstand der Forschung, um zu ergründen, wie dieser Prozess genau abläuft, um damit das Verständnis der Physik zu verbessern. Insbesondere geht es darum um die Frage, ob doppelter Betazerfall auch ohne Entstehung vonNeutrinos möglich ist.[47][48][49] Aufgrund der extremen Langlebigkeit von136Xe – mehr als eine Milliarde mal größere Halbwertszeit als das Alter des Universums – ist die Radioaktivität selbst vom reinem136Xe nur mit hochsensiblen und gegen Hintergrundstrahlung gut abgeschirmten Messinstrumenten überhaupt detektierbar und im praktischen Umgang mit Xenon bedeutungslos.

Siehe auch:Liste der Xenonisotope

Verwendung

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]
Xenon-Gasentladungslampe mit 15 kW aus einemIMAX-Filmprojektor

Xenon wird vor allem als Füllgas von Lampen eingesetzt. Dazu zählt dieXenon-Gasentladungslampe, bei der in Xenon einLichtbogen gezündet wird, welcher eine Temperatur von etwa 6000 K erreicht. Dabei gibt das ionisierte Gas eine Strahlung ab, die mit dem Tageslicht vergleichbar ist. Diese Lampen werden beispielsweise inFilmprojektoren,Blitzlichtern und für die Befeuerung vonStart- und Landebahnen auf Flughäfen eingesetzt.[21] Auch in Autoscheinwerfern werden Xenon-Gasentladungslampen verwendet; dieses sogenannteXenonlicht ist etwa 2,5-mal so lichtstark wie eineHalogenlampe gleicher elektrischer Leistung.[50] Glühlampen können mit Xenon oder Xenon-Krypton-Mischungen gefüllt werden, wodurch eine höhere Temperatur des Glühfadens und damit eine bessereLichtausbeute erzielt wird.[35]

Xenon ist einLasermedium inExcimerlasern. Dabei bildet sich ein instabiles Xe2-Dimer, das unter Aussendung von Strahlung bei einer typischenWellenlänge von 172 nm[51] imultravioletten Spektralbereich zerfällt. Auch Laser, bei denen Xenon mit verschiedenenHalogenen gemischt wird und sich Xe-Halogen-Dimere bilden, sind bekannt. Sie besitzen andere ausgestrahlte Wellenlängen, so strahlt der Xe-F-Laser Licht einer Wellenlänge von 354 nm ab.[35]

Testlauf eines mit Xenon betriebenenIonentriebwerks

Xenon wird inIonenantrieben oft als Antriebsmittel (Stützmasse) verwendet. Die nur geringe Schubkräfte erzeugenden Ionentriebwerke nutzen den Antriebsmittelvorrat durch ihren hohenspezifischen Impuls wesentlich effizienter als konventionelle chemische Triebwerke und werden deshalb in manchenSatelliten fürKorrekturtriebwerke oder als Hauptantrieb einigerRaumsonden verwendet, die so Ziele erreichen können, die für sie sonst nicht erreichbar wären. Xenon wird verwendet, da es als Edelgas leichter handhabbar und umweltfreundlicher ist als das ebenfalls möglicheCaesium oderQuecksilber.[52]

Xenon wird – bis zu einer Konzentration von 35 %, um nicht narkotisierend zu wirken – versuchsweise alsKontrastmittel in derRöntgendiagnostik verwendet, eventuell ergänzt durch Krypton, um die Absorption zu erhöhen. Durch Inhalation vonhyperpolarisiertem129Xe kann eine gute Darstellbarkeit der Lunge durchMRT (NMR) erreicht werden.

Die geringe Wärmeleitfähigkeit von Xenon im Vergleich zu Luft,Argon undKrypton[36] eröffnet spezielle Anwendungsmöglichkeiten im Bereich von hochisolierendemMehrscheiben-Isolierglas.[53] Auf Grund seines hohen Preises wird Xenon als Füllgas bei Isolierglaseinheiten jedoch nur in Sonderfällen verwendet, z. B. wenn es auf besonders hohe Wärmedämmung selbst bei sehr dünnen Isolierglaseinheiten[54] mit Scheibenzwischenräumen unter 8 mm besonders ankommt (Isolierglas in denkmalgeschütztem Rahmen,[55] kleine Fenster unter hoher Klimalast).

Biologische Bedeutung

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Wie die anderen Edelgase geht Xenon auf Grund der Reaktionsträgheit keinekovalenten Bindungen mit Biomolekülen ein und wird auch nicht verstoffwechselt. Überinduzierte Dipole können Atome des Gases jedoch mit biologischen Systemen wechselwirken. So wirkt es beispielsweise durch einen noch nicht vollständig geklärten Mechanismus unter Beteiligung vonGlutamat-Rezeptoren narkotisierend.[56][57]

Neuere Forschungen legen nahe, dass unter dem Einfluss von Xenon auchneuroprotektive undanalgetische Wirkungen beobachtet werden können.[58][59]

Narkosemittel

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Xenon wirktnarkotisierend und kann alsInhalationsanästhetikum, das mit dem Ausatemgas wie bei einemKreislauftauchgerät im Kreis geführt wird, indem das abgeatmete CO2 chemisch entfernt und Sauerstoff hinzugefügt wird,[60] verwendet werden. Es ist seit 2005 für den Einsatz beiASA 1 und 2-Patienten in Deutschland, seit 2007 in elf weiteren Ländern zugelassen. Aufgrund der hohen Kosten (200–300 € anstelle 80–100 € bei einer zweistündigen Operation[60]) konnte es sich bis zum Jahr 2015 noch nicht im täglichen Narkosebetrieb durchsetzen.[61]

Aufgrund seines sehr niedrigen Blut-Gas-Verteilungskoeffizienten flutet es sehr schnell an und ab. Beim Abfluten kann wie beimDistickstoffmonoxid eineDiffusionshypoxie entstehen, es muss also mit reinem Sauerstoff ausgewaschen werden. Gegenüber dem häufig verwendeten Distickstoffmonoxid besitzt es einige Vorteile, so ist es ungefährlich im Umgang und keinTreibhausgas. Auch dieHämodynamik ist bei Xenon stabiler als bei anderen volatilen Anästhetika, d. h., es kommt nicht zum Blutdruckabfall, die Herzfrequenz steigt eher etwas an. Nachteilig ist, dass mit Xenon, weil es eine relativ hohe Konzentration in den Lungenbläschen braucht, um narkotisch zu wirken (MAC-Wert im Bereich von 60 bis 70 %), nur noch höchstens 30 oder 40 % Sauerstoff im Atemgasgemisch gegeben werden kann. Der größte Nachteil des Xenons ist sein hoher Preis.[14]

Doping

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Im Umfeld derOlympischen Winterspiele 2014 in Sotschi erregte eine Recherche desWDR über den Missbrauch von Xenon alsDopingmittel die öffentliche Aufmerksamkeit.[62] Demnach sollen russische Athleten seit den Sommerspielen 2004 in Athen versuchen, ihre Leistungsfähigkeit zu steigern, indem sie während des Trainings die Hälfte des Luftsauerstoffs durch Xenongas ersetzen. Eine entsprechende Studie der Forschungs- und Entwicklungseinrichtung namens Atom-Med-Zentrum sei vom russischen Staat in Auftrag gegeben worden. Laut dieser Institution regt Xenongas im Körper die Produktion vonEPO an. In Tierversuchen sei die EPO-Produktion innerhalb eines Tages auf 160 Prozent angestiegen. Ähnliche Effekte vermutet man beim Menschen. Im Mai 2014 setzte dieWADA deshalb Xenon, ebenso wie Argon, auf die Dopingliste.[63] Diese Dopingmethode hinterlässt allerdings keine derzeit im Blut nachweisbare Spuren.[64]

Verbindungen

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]
Xenon(IV)-fluorid

Obwohl Edelgase generell chemisch inert sind, konnte man bei Xenon einige Verbindungen synthetisieren. Die Entdeckung der Xenonverbindungen verfeinerte das Wissen über diesen Aspekt der Chemie und es wird weiterhin an der Frage geforscht, welche Edelgasverbindungen sich darstellen lassen, und unter welchen Bedingungen sie sich synthetisieren lassen. Xenon weist die größte Zahl bekannterEdelgasverbindungen auf, da die leichteren Edelgase noch reaktionsträger sind und die kurzlebigen EdelgaseRadon undOganesson sich nur schwer chemisch untersuchen lassen und dieRadiolyse chemische Bindungen zerstört.

Man kennt eine größere Zahl von Verbindungen des Xenons in denOxidationsstufen +2 bis +8. Am stabilsten sind Xenon-Fluor-Verbindungen, es sind aber auch Verbindungen mitSauerstoff,Stickstoff,Kohlenstoff und manchen Metallen wieGold bekannt.

Fluorverbindungen

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Drei Verbindungen des Xenons mit Fluor sind bekannt:Xenon(II)-fluorid,Xenon(IV)-fluorid undXenon(VI)-fluorid. Die stabilste hiervon (und gleichzeitig die stabilste Xenonverbindung überhaupt) ist das linear aufgebaute Xenon(II)-fluorid. Es wird als einzige Xenonverbindung in geringen Mengen auch technisch genutzt. In Laborsynthesen dient es als starkes Oxidations- und Fluorierungsmittel, etwa zur direkten Fluorierung aromatischer Verbindungen.[65]

Während Xenon(II)-fluorid sich ohne Zersetzung in Wasser und Säuren löst und nur langsam hydrolysiert, hydrolysieren das quadratisch-planar aufgebaute Xenon(IV)-fluorid und das oktaedrische Xenon(VI)-fluorid schnell. Sie sind sehr reaktiv, so reagiert Xenon(VI)-fluorid mitSiliciumdioxid und kann daher nicht in Glasgefäßen aufbewahrt werden.[37]

Sauerstoffverbindungen und Oxidfluoride

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Mit Sauerstoff erreicht Xenon die höchstmögliche Oxidationsstufe +8 imXenon(VIII)-oxid und dem OxyfluoridXenondifluoridtrioxid XeO3F2 sowie inPerxenaten der Form XeO64−. Weiterhin sindXenon(VI)-oxid und die Oxyfluoride XeO2F2 undXeOF4 in der Oxidationsstufe +6 sowieXenon(IV)-oxid[66] und das Oxyfluorid XeOF2 mit vierwertigem Xenon bekannt. Alle Xenonoxide und ‑oxyfluoride sind instabil und viele explosiv.

Weitere Xenonverbindungen

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Als weitere Xenon-Halogenverbindung istXenon(II)-chlorid bekannt; sie ist aber sehr instabil und nur bei tiefen Temperaturen spektroskopisch nachweisbar. Ähnlich konnten auch gemischte Wasserstoff-Halogen-Xenon-Verbindungen und die Wasserstoff-Sauerstoff-Xenonverbindung HXeOXeH durchPhotolyse in der Edelgasmatrix hergestellt und spektroskopisch nachgewiesen werden.[67]

Organische Xenonverbindungen sind mit verschiedenenLiganden bekannt, etwa mit fluoriertenAromaten oderAlkinen. Ein Beispiel für eine Stickstoff-Fluor-Verbindung ist FXeN(SO2F)2.

Xenon ist untersupersauren Bedingungen in der Lage, mit Metallen wieGold oderQuecksilberKomplexe zu bilden. Das Gold kommt dabei vorwiegend in der Oxidationsstufe +2 vor, auch Gold(I)- und Gold(III)-Komplexe sind bekannt.[68]

Einen Überblick über Xenonverbindungen gibt dieKategorie:Xenonverbindung.

Literatur

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]

Weblinks

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]
Wiktionary: Xenon – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Xenon – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]
  1. Harry H. Binder:Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999,ISBN 3-7776-0736-3.
  2. Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, auswww.webelements.com (Xenon) entnommen.
  3. CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
  4. abcdeEintrag zuxenon in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019):NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.:National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD.doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd).  Abgerufen am 11. Juni 2020.
  5. abcdeEintrag zuxenon beiWebElements,www.webelements.com, abgerufen am 11. Juni 2020.
  6. abcEintrag zuXenon in derGESTIS-Stoffdatenbank desIFA, abgerufen am 25. April 2017. (JavaScript erforderlich)
  7. Robert C. Weast (Hrsg.):CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990,ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  8. abYiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang:Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In:Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337,doi:10.1021/je1011086.
  9. L. C. Allen,J. E. Huheey:The definition of electronegativity and the chemistry of the noble gases. In:Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 42, 1980, S. 1523–1524,doi:10.1016/0022-1902(80)80132-1.
  10. T. L. Meek:Electronegativities of the Noble Gases. In:Journal of Chemical Education. 72, 1995, S. 17–18.
  11. N. Ackerman:Observation of Two-Neutrino Double-Beta Decay in ^{136}Xe with the EXO-200 Detector. In:Physical Review Letters.Band 107,Nr. 21, 2011,doi:10.1103/PhysRevLett.107.212501. 
  12. abWilliam Ramsay:The Rare Gases of the Atmosphere. Nobelpreisrede, 12. Dezember 1904.
  13. W. Ramsay, M. Travers:On the extraction from air of the companions of argon, and neon. In:Report of the Meeting of the British Association for the Advancement of Science. 1899, S. 828–830.
  14. abT. Marx, M. Schmidt, U. Schirmer, H. Reinelt:Xenon anaesthesia. In:Journal of the Royal Society of Medicine. 93, 10, 2000, S. 513–517,(PDF) (Memento vom 27. März 2009 imInternet Archive)
  15. Neil Bartlett:Xenon Hexafluoroplatinate(V) Xe+[PtF]. In:Proceedings of the Chemical Society. 1962, S. 218,doi:10.1039/PS9620000197.
  16. abR. Hoppe:Die Valenzverbindungen der Edelgase. In:Angewandte Chemie. 76, 11, 1964, S. 455–463,doi:10.1002/ange.19640761103.
  17. A. G. W. Cameron:Abundances of the elements in the solar system. In:Space Science Reviews. 15, 1970, S. 121–146;(PDF)
  18. Svyatoslav S. Shcheka, Hans Keppler:The origin of the terrestrial noble-gas signature. In:Nature. 25. Okt 2012, S. 531–534,doi:10.1038/nature11506.
  19. Steckt das fehlende Xenon im Erdkern? In:sciencexx vom 2. März 2018
  20. Elissaios Stavrou, Yansun Yao, Alexander F. Goncharov, Sergey S. Lobanov, Joseph M. Zaug, Hanyu Liu, Eran Greenberg, Vitali B. Prakapenka:Synthesis of Xenon and Iron-Nickel Intermetallic Compounds at Earth’s Core Thermodynamic Conditions. In:Physical Review Letters.Band 120,Nr. 9, 2018,S. 096001,doi:10.1103/PhysRevLett.120.096001. 
  21. abcP. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger:Noble Gases. In:Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2006,doi:10.1002/14356007.a17_485.
  22. abH. Hintenberger:Xenon in irdischer und in extraterrestrischer Materie (Xenologie). In:Naturwissenschaften. 59, 7, 1972, S. 285–291,doi:10.1007/BF00593352.
  23. Wie das Verborgene entdeckt werden kann. (Memento vom 27. Juni 2013 imInternet Archive) ORF.at, 24. Juni 2013.
  24. Ichiro Kaneoka:Xenon's Inside Story. In:Science. 280, 1998, S. 851–852,doi:10.1126/science.280.5365.851b.
  25. Klaus Werner, Thomas Rauch, Ellen Ringat, Jeffrey W. Kruk:First detection of Krypton and Xenon in a white dwarf. In:The Astrophysical Journal. 753, 2012, S. L7,doi:10.1088/2041-8205/753/1/L7.
  26. K. R. Merckx:FISSION PRODUCT YIELD OF INERT GASES. HW-60431. General Electric Co. Hanford Atomic Products Operation, Richland, Wash., 19. Mai 1959 (osti.gov [abgerufen am 27. März 2023]). 
  27. L. E. Thomas:Condensed-Phase Xenon and Krypton in UO2 Spent Fuel. In:Fundamental Aspects of Inert Gases in Solids. Springer US, Boston, MA 1991,ISBN 978-1-4899-3680-6,S. 431–441,doi:10.1007/978-1-4899-3680-6_37. 
  28. @1@2Vorlage:Toter Link/matin.gatech.edu (Seite nicht mehr abrufbar.Suche in Webarchiven)
  29. Yeon Hye Kwon, Sankar Nair, Ramesh Bhave, Barry Spencer:Final Project Report (Oct 2014–Dec 2017): Zeolite Membranes for Krypton/Xenon Separation from Spent Nuclear Fuel Reprocessing Off-Gas.Nr. 14-6309. Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA (United States), 15. April 2018 (osti.gov [abgerufen am 27. März 2023]). 
  30. abPatent EP1752417: Process and apparatus for the production of krypton and/or xenon. Angemeldet am 20. September 2005, veröffentlicht am 14. Februar 2007, Anmelder: Linde AG, Erfinder: Matthias Meilinger.
  31. Jean-Christophe Rostaing, Francis Bryselbout, Michel Moisan, Jean-Claude Parenta:Méthode d’épuration des gaz rares au moyen de décharges électriques de haute fréquence. In:Comptes Rendus de l'Académie des Sciences - Series IV - Physics. 1, 1, 2000, S. 99–105,doi:10.1016/S1296-2147(00)70012-6.
  32. BGR-Studie zu Edelgasen: Helium wirklich kritisch? Markt für Xenon angespannt!
  33. K. Schubert:Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. In:Acta Crystallographica. 30, 1974, S. 193–204.
  34. Eintrag zuXenon (Phase change data). In: P. J. Linstrom, W. G. Mallard (Hrsg.):NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69.National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, abgerufen am 17. November 2019.
  35. abcdeEintrag zuXenon. In:Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 19. Juni 2014.
  36. abChristian Schittich, Gerald Staib, Dieter Balkow, Matthias Schuler, Werner Sobek:Glasbau Atlas. 2. Auflage. De Gruyter, 2006,ISBN 3-0346-1553-1,S. 127. 
  37. abA. F. Holleman,E. Wiberg,N. Wiberg:Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007,ISBN 978-3-11-017770-1, S. 417–429.
  38. T. Pietrass, H. C. Gaede, A. Bifone, A. Pines, J. A. Ripmeester:Monitoring Xenon Clathrate Hydrate Formation on Ice Surfaces with Optically Enhanced129Xe NMR. In:J. Am. Chem. Soc. 117, 28, 1995, S. 7520–7525,doi:10.1021/ja00133a025.
  39. R. Haselmeier, M. Holz, W. Marbach, H. Weingärtner:Water Dynamics near a Dissolved Noble Gas. In:J. Physical Chemistry. Band 99, 1995, S. 2243–2246.
  40. M. Holz:Nuclear Magnetic Relaxation as a Selective Probe of Solute – Solvent and Solute - Solute Interactions in Multi-component Mixtures. In:J. Mol. Liquids. 67, 1995, S. 175–191.
  41. Michael Frunzi, R. James Cross, Martin Saunders:Effect of Xenon on Fullerene Reactions. In:J. Am. Chem. Soc. 129, 43, 2007, S. 13343–13346,doi:10.1021/ja075568n.
  42. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra:The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. In:Nuclear Physics. Band A 729, 2003, S. 3–128.doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. (PDF (Memento vom 2. Dezember 2024 imInternet Archive); 1 MB).
  43. Wolfgang Demtröder:Experimentalphysik 4: Kern-, Teilchen- und Astrophysik. 3. Auflage. Springer Verlag, 2009,ISBN 978-3-642-01597-7, S. 232–233.
  44. Jeremy I. Pfeffer, Shlomo Nir:Modern physics: an introductory text. Imperial College Press, 2000,ISBN 1-86094-250-4, S. 421–422.
  45. Christopher I. Ratcliffe:Xenon Nmr. In:Annual Reports on NMR Spectroscopy. 36, 1998, S. 123–221.
  46. Thomas J. Lowery, Seth M. Rubin, E. Janette Ruiz, Megan M. Spence, Nicolas Winssinger, Peter G. Schultz, Alexander Pines, David E. Wemmer:Applications of laser-polarized129xe to biomolecular assays. In:Magnetic Resonance Imaging. 21, 2003, S. 1235–1239.
  47. Progress in search for neutrino-less double-beta decay of Xenon-136. In: sciencedaily.com. Abgerufen am 14. April 2023 (englisch). 
  48. Enriched Xenon Observatory Makes Progress, 2006.
  49. Steven Herrin:Double Beta Decay in Xenon-136. Measuring the Neutrino-Emitting Mode and Searching for Majoron-Emitting Modes. SLAC-R-1034. SLAC National Accelerator Lab., Menlo Park, CA (United States), 1. Juni 2013 (osti.gov [abgerufen am 14. April 2023]). 
  50. Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert:Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. 5. Auflage. Vieweg+Teubner Verlag, 2007,ISBN 978-3-8348-0222-4, S. 674–676.
  51. G. Ribitzki, A. Ulrich, B. Busch, W. Krötz, J. Wieser, D. E. Murnick:Electron densities and temperatures in a xenon afterglow with heavy-ion excitation. In:Phys. Rev. E. 50, 1994, S. 3973–3979,doi:10.1103/PhysRevE.50.3973.
  52. Europäische Weltraumorganisation:Ionentriebwerke: Der Ritt auf geladenen Teilchen. Stand September 2003, abgerufen am 26. September 2009.
  53. Isoliergläser mit Gasfüllungen - WECOBIS - Ökologisches Baustoffinformationssystem des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit und der Bayerischen Architektenkammer. Abgerufen am 20. Oktober 2017. 
  54. Modellierung des Energietransports durch Verglasungen. In: researchgate.net. 3. Mai 2019, abgerufen am 3. Mai 2019 (englisch). 
  55. Glashütte Lamberts Waldsassen GmbH: Spezialisolierglas für den Denkmalschutz. Archiviert vom Original am 30. Oktober 2009; abgerufen am 20. Oktober 2017. 
  56. B. Preckel, N. C. Weber, R. D. Sanders, M. Maze, W. Schlack:Molecular Mechanisms Transducing the Anesthetic, Analgesic, and Organ-protective Actions of Xenon. In:Anesthesiology. Vol. 105, Nr. 1, 2006, S. 187–197.
  57. Sicherheitsdatenblatt (Memento vom 12. Mai 2016 imInternet Archive) (Xenon; PDF-Datei; 72 kB), Linde AG, Stand 4. August 2006.
  58. E. Esencan, S. Yuksel, Y. B. Tosun, A. Robinot, I. Solaroglu, J. H. Zhang:XENON in medical area: emphasis on neuroprotection in hypoxia and anesthesia. In:Med Gas Res. 3(1), 1. Feb 2013, S. 4.PMID 23369273.
  59. M. Giacalone, A. Abramo, F. Giunta, F. Forfori:Xenon-related analgesia: a new target for pain treatment. In:Clin J Pain. 29(7), Jul 2013, S. 639–643.PMID 23328329.
  60. abXenon, ein fast ideales Narkosegas Deutschlandfunk Kultur, Archiv, gesendet am 9. Oktober 2011, abgerufen am 25. März 2018
  61. Löwenstein Medical:Narkose mit Xenon - Löwenstein Medical (Memento vom 4. Juni 2016 imInternet Archive), abgerufen am 25. März 2018
  62. W. Jelkmann:Xenon Misuse in Sports – Increase of Hypoxia-Inducible Factors and Erythropoietin, or Nothing but „Hot Air“? In:Dtsch Z Sportmed. 65, 2014, S. 267–271,doi:10.5960/dzsm.2014.143.
  63. Doping: Xenon und Argon explizit verboten. In:Pharmazeutische Zeitung. 21. Mai 2014.
  64. Athletic enhancement: Breathe it in. In:The Economist. Vorabveröffentlichung vom 8. Februar 2014, abgerufen am 24. Februar 2014.
  65. Eintrag zuXenon-Verbindungen. In:Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 19. Juni 2014.
  66. David S. Brock, Gary J. Schrobilgen:Synthesis of the Missing Oxide of Xenon, XeO2, and Its Implications for Earth’s Missing Xenon. In:J. Am. Chem. Soc. 133, 16, 2011, S. 6265–6269,doi:10.1021/ja110618g.
  67. Leonid Khriachtchev, Karoliina Isokoski, Arik Cohen, Markku Räsänen, R. Benny Gerber:A Small Neutral Molecule with Two Noble-Gas Atoms: HXeOXeH. In:J. Am. Chem. Soc. 130, 19, 2008, S. 6114–6118,doi:10.1021/ja077835v.
  68. In-Chul Hwang, Stefan Seidel, Konrad Seppelt:Gold(I)- und Quecksilber(II)-Xenon-Komplexe. In:Angewandte Chemie. 115, 2003, S. 4528–4531,doi:10.1002/ange.200351208.
Periodensystem derElemente
HHe
LiBeBCNOFNe
NaMgAlSiPSClAr
KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
CsBaLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
FrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
AlkalimetalleErdalkalimetalleLanthanoideActinoideÜbergangsmetalleMetalleHalbmetalleNichtmetalleHalogeneEdelgaseChemie unbekannt
Dieser Artikel wurde am 7. März 2010 indieser Version in die Liste derexzellenten Artikel aufgenommen.
Abgerufen von „https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Xenon&oldid=262249511
Kategorien:
Versteckte Kategorien:

[8]ページ先頭

©2009-2026 Movatter.jp