氙是一種非金屬元素，化學符號Xe。元素周期表中第0族元素之一，原子序數54。無色、無嗅、無味，化學性質極不活潑。存在於空氣中（每100ml空氣含氙0.0087mL），也存在於溫泉的氣體中。從液態空氣中與氪一起被分離得到。
氙具有極高的發光強度，在照明技術上用來充填光電管、閃光燈和氙氣高壓燈。此外，氙還用於深度麻醉劑、醫用紫外線、雷射器、焊接、難熔金屬切割、標準氣、特種混合氣等。
基本介紹
中文名：氙英文名：xenon分子量：131.293CAS登錄號：7440-63-3熔點：161.25K沸點：165.04K水溶性：110.9ml/L(298K)密度：5.8971g/L(標準狀況)外觀：無色無臭氣體原子序數：54發現人：拉姆齊、特拉維斯元素符號：Xe
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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·m-3(273.15K,101.325kpa)；液體密度：3057kg·m-3(-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。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）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
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。