Xenon

Xenon er et ikke-metallisk grunnstoff med atomnummer 54 og kjemisk symbol Xe. Det er en tung, farge- og luktfri edelgass som forekommer i mindre mengder i jordens atmosfære. Selv om gassen sjelden reagerer med andre stoffer, kan xenon inngå i et lite antall kjemiske reaksjoner, som for eksempel under dannelsen av Xenonhexafluorplatinat, som også var den første edelgassforbindelsen som ble fremstilt.

I naturlig tilstand er det ni isotoper av xenon. Det finnes også et 40-talls radioisotoper av xenon. Isotopsammensetningen av xenon er et viktig verktøy i studiet av solsystemets tidlige historie. Xenon-135 blir dannet som et resultat av fisjon, og anvendes som nøytronabsorbent i kjernereaktorer.

Xenon blir brukt i blitzlamper, til å eksitere det aktive mediet i lasere slik at det avgis koherent lys; og av og til i bakteriedrepende lamper. Den første fastfase- laseren, oppfunnet i 1960, ble aktivert av en xenonlampe, og lasere som gir energi til forsøksreaktorer for fusjon blir også aktivert slik. Xenon brukes også i buelamper, og som anestetikum. Den første excimerlaseren brukte xenondimermolekylet (Xe2) som aktivt lasermedium, og i de tidligste utgavene av laser ble xenonblitzlamper benyttet som laserpumper. Xenon brukes også i søken etter hypotetiske WIMP svakt interagerende massive partikler, og som drivstoff for ionemotorer innen romfart.

Historie 
Xenon ble oppdaget i England av de britiske kjemikerne William Ramsay og Morris Travers 12. juli 1898, kort tid etter deres oppdagelse av grunnstoffene krypton og neon. Med en maskin som kunne fremstille flytende luft forsøkte de to forskerne å ekstrahere en tyngre gass ved hjelp av destillasjon fra flytende krypton. Ramsey foreslo navnet xenon for gassen, basert på det greske ordet ξένον [xenon], nøytrum-singularis-formen av ξένος [xenos], som betyr fremmed, annerledes, eller gjest. I 1902 beregnet Ramsey konsentrasjonen av xenon i atmosfæren til en del av 20 millioner.

På 1930-tallet gjorde den amerikanske ingeniøren Harold Edgerton oppdagelser rundt stroboskopet, en tidlig teknologi brukt for høyhastighetsfotografering. Dette førte til oppdagelsen av xenonblitzlampen, hvor lys blir generert ved å sende en elektrisk ladning gjennom et rør fylt med xenongass. I 1934 var Edgerton i stand til å generere blitzer så korte som ett mikrosekund ved hjelp av denne metoden.

I 1939 innledet Albert R. Behnke Jr. forskning på årsaken til «berusning» hos dyphavsdykkere i den amerikanske flåten. Han undersøkte effekten av ulike innåndingsblandinger hos testpersonene, og oppdaget at dette var årsaken til dykkernes følelse av dybde. Ut fra sine resultater så han at xenon kunne brukes som anestetikum. Selv om den russiske forskeren Lazharev tilsynelatende hadde utført studier av xenon som anestetikum i 1941, ble de første rapportene om xenon som anestetikum offentliggjort i 1946 av J. H. Lawrence, som utførte eksperimentene på mus. Xenon ble først brukt til anestesi innen kirurgi i 1951 av Stuart C. Cullen, som brukte det i vellykkede operasjoner på to pasienter.

I 1960 oppdaget John Reynolds at enkelte meteoritter inneholdt et isotopisk avvik i form av en overrepresentering av xenon-129. Han kom fram til at dette var et nedbrytingsprodukt av radioaktiv jod-129. Isotopen dannes sakte ved kosmisk stråling og kjernefysiske fisjoner, men blir bare produsert i større mengder i supernovaeksplosjoner. Da halveringstiden for jod-129 er relativt kort i kosmisk sammenheng, bare 16 millioner år, demonstrerer dette at kun kort tid hadde gått mellom tidspunktet for supernovaen og tidspunktet for da jod-129 ble desublimert og fanget opp i meteoritten. Disse to hendelsene (supernovaen og desublimeringen av gasskyen) er påvist å ha funnet sted tidlig i solsystemets historie, da isotopen jod-129 mest sannsynlig ble dannet før solsystemet ble dannet, men ikke lenge før (...)

Xenon og de andre edelgassene var i lang tid ansett som kjemisk ureaktive og ikke i stand til å danne kjemiske forbindelser. Mens han underviste ved University of British Columbia, oppdaget imidlertid Neil Bartlett at gassen platinaheksafluorid (PtF6) var så sterkt oksiderende at den kunne oksidere oksygengass (O2), slik at forbindelsen dioksygenylheksafluorplatinat (O2+[PtF6]−) ble dannet. Han satte derfor Xenon, som har omtrent samme første ioniseringsenergi som oksygen, i forbindelse med platinaheksafluorid og fikk dannet et rødt, fast stoff. Bartlett trodde at den nye forbindelsen var Xe+[PtF6]−, selv om senere studier viser at det sannsynligvis var en blanding av ulike xenonsalter.

Siden den gang har mange andre xenonforbindelser blitt oppdaget, og man har også funnet forbindelser for edelgassene argon, krypton og radon, inkludert argonfluorohydrid (HArF), kryptondifluorid (KrF2) og radonfluorid.

Egenskaper 
Xenon er en sjelden, luktfri, smaksløs og fargeløs edelgass. Den er tyngre enn luft, og løser seg bedre opp i vann enn oksygen. Xenon er som de andre edelgassene svært lite reaktiv (reaksjonsvillig), og ved normal temperatur og trykk danner den ikke kjemiske forbindelser med andre grunnstoff. I 1962 greide imidlertid den engelskfødte kjemikeren dr. Neil Bartlett ved University of British Columbia i Vancouver, Canada på kunstig vis å fremstille en forbindelse av xenon, platina og fluor: xenon platina heksafluorid (Xe+[PtF6] - ). Xenon kan i likhet med de andre edelgassene trenge gjennom gummi og PVC.

Isotoper 
Naturlig forekommende xenon består av 9 isotoper, hvorav 7 er stabile: 126Xe (0,09 %), 128Xe (1,92 %), 129Xe (26,44 %), 130Xe (4,08 %), 131Xe (21,18 %), 132Xe (26,89 %), og 134Xe (10,44 %), og 2 er ustabile (og dermed radioaktive): 124Xe (0,09 %) med halveringstid 1,6 • 1014 år og 136Xe (8,87 %) med halveringstid 2,36 • 1021 år. I tillegg er 29 kunstig fremstilte ustabile isotoper kjent. De mest stabile av disse er 127Xe med halveringstid 36,4 døgn, 131m1Xe med halveringstid 11,84 døgn, 129m1Xe med halveringstid 8,88 døgn, 133Xe med halveringstid 5,243 døgn, 133m1Xe med halveringstid 2,19 døgn. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 døgn, og de fleste kortere enn 1 time.

Xenonisotopene 133Xe og 135Xe dannes ved uran- og plutoniumsfisjon og de er farlige avfallsprodukter fra atomsprengninger. Begge disse isotopene er radioaktive.

CAS-nummer: 7440-40-6

Forekomst 

Xenon er en sporgass i jordens atmosfære, hvor den utgjør ca. 0,087±0,001 milliondeler (ppm eller μL/L). Det er også forekomster av xenon i gasser som avgis fra naturlige vannkilder. Enkelte radioaktive varianter av xenon, for eksempel 133Xe og 135Xe, dannes gjennom nøytronbestråling av spaltbar materie i kjernereaktorer.

Kommersielt tilgjengelig xenon er et biprodukt av oksygenfremstilling fra flytende luft.

Anvendelse 
Xenon brukes i lamper, lasere og lysrør (sammen med krypton). Xenon-lyset kjennetegnes ved at det har en blåhvit farge. Xenon brukes også som narkosemiddel, men metoden er kostbar. Den radioaktive isotopen 133Xe brukes ved bildediagnostikk i undersøkelsesmetoden SPECT. Xenon-laser brukes i hudbehandling. Xenon brukes også i stroboskop-lamper.

Kjemiske forbindelser

Xenonhexafluorplatinat ble, som første kjente Xenonforbindelser, framstilt i 1962. I ettertid har flere xenonforbindelser blitt oppdaget og framstilt. Eksempler på slike er xenondifluorid (XeF2), xenontetrafluorid (XeF4), xenonhexafluorid (XeF6), xenontetroksid (XeO4) og natriumperxenat (Na4XeO6). Også en høyeksplosiv forbindelse, xenontrioksid (XeO3), har blitt framstilt. De fleste av de over 80 man har oppdaget så langt, inneholder sterkt Elektronegative fluor- eller oksygenatomer. Når andre atomer inngår i forbindelsen (eksempelvis hydrogen eller karbon), er det fordi de er en del av et molekyl som inneholder fluor eller oksygen. Enkelte xenonforbindelser er farget, men de fleste er fargeløse.

Referanser 

Grunnstoffer
Edelgasser