Ksenon

Ksenon je hemijski element sa simbolom Xe i atomskim brojem 54. On je bezbojni, gusti plemeniti gas bez mirisa, a javlja se u tragovima u Zemljinoj atmosferi. Iako je općenito nereaktivan, ksenon može stupiti u nekoliko hemijskih reakcija kao što je naprimjer formiranje ksenon-heksafluoroplatinata, prvog spoja nekog plemenitog gasa koji je sintetiziran.

Ksenon koji se javlja u prirodi sastoji se iz osam stabilnih izotopa. Osim njih postoji i preko 40 nestabilnih, radioaktivnih izotopa. Omjer između izotopa ksenona je važan alat za proučavanje rane historije Sunčevog sistema. Radioaktivni izotop ksenon-135 se dobija iz joda-135 kao rezultat nuklearne fisije, djelujući kao najznačajniji apsorber neutrona u nuklearnim reaktorima.

Ksenon se koristi u bljeskalicama i svjetiljkama na bazi električnog pražnjenja u cijevi napunjenoj gasom, kao i opći anestetik. Prvi eksimerski laser koristio je ksenonske dimerne molekule (Xe2) kao aktivni laserski medij, a prvobitni laseri su koristili ksenonske bljeskalice kao laserske pumpe. Ksenon se također koristi i u istraživanju hipotetskih slabo interaktivnih masivnih čestica te kao pogonski gas za ionske motore u svemirskim letjelicama.

Historija
Ksenon je otkriven u Engleskoj, a otkrili su ga škotski hemičar William Ramsay i engleski hemičar Morris Travers 12. jula 1898. vrlo brzo nakon što su otkrili elemente kripton i neon. Oni su ksenon pronašli u ostacima nakon što su isparile komponente tečnog zraka. Ramsay je za ovaj gas predložio naziv xenon prema grčkoj riječi ξένον [xenon], jednini srednjeg roda riječi ξένος [xenos], što znači "stranac", "nepoznati" ili "gost". Godine 1902. Ramsay je načio procjenu udjela ksenona u Zemljinoj atmosferi od jednog dijela u 20 miliona dijelova zraka.

Tokom 1930ih, američki inženjer Harold Edgerton počeo je istraživati tehnologiju stroboskopskih svjetala za fotografiju velike brzine. To ga je dovelo do izuma ksenonskih bljeskalica, u kojima se svjetlost generira slanjem električne struje u vidu impulsa kroz cijev napunjenu gasom ksenonom. Edgerton je 1934. uspio pomoću ove metode dobiti bliceve u trajanju od jedne mikrosekunde.

Američki ljekar Albert R. Behnke Jr. počeo je 1939. istraživati uzroke "opijenosti" uočene kod ronioca koji su ronili u velikim dubinama. Proučavao je efekte raznih mješavina zraka za disanje na roniocima, te je otkrio da su one uzrokovale da ronioci primijete promjene u dubinama. Na osnovu rezultata njegovih istraživanja zaključio je da bi gas ksenon mogao poslužiti kao anestetik. Mada je ruski toksikolog Nikolaj V. Lazarev navodno već proučavao korištenje ksenona u ove svrhe još 1941. Behnke je ipak prvi objavio svoj izvještaj dok je potvrda otkrića uslijedila 1946. kada je američki medicinski istraživač John H. Lawrence eksperimentirao na miševima. Ksenon je prvi put upotrijebljen kao anestetik pri jednoj operaciji 1951. kada je američki anesteziolog Stuart C. Cullen uspješno operirao dva pacijenta.

Dugo vremena su se ksenon i drugi plemeniti gasovi smatrali potpuno hemijski inertni i da nisu u mogućnosti graditi bilo koje spojeve. Međutim, dok je predavao na Univerzitetu Britanska Kolumbija, hemičar Neil Bartlett je otkrio da je gas platina-heksafluorid (PtF6) vrlo jako oksidacijsko sredstvo koje može oksidirati gasoviti kisik (O2) dajući dioksigenil-heksafluoroplatinat
(O2+[PtF6]−). Pošto O2 i ksenon imaju gotovo identične prve energije ionizacije, Bartlett je shvatio da bi se platina-heksafluorid mogao također upotrijebiti za oksidiranje ksenona. Tako je 23. marta 1962. on pomiješao dva gasa dobivši prvi poznati spoj nekog plemenitog gasa, ksenon-heksafluoroplatinat.

Bartlett je smatrao da je sastav njegovog spoja Xe+[PtF6]−, ali su kasniji radovi doveli do zaključka da se vjerovatnije radi od mješavini različitih soli koji sadrže ksenon. Od tada, otkriveno je još veliki broj drugih ksenonovih spojeva, a uporedo su otkriveni i neki spojevi drugih plemenitih gasova argona, kriptona i radona, uključujući argon-fluorohidrid (HArF), kripton-difluorid (KrF2), i radon-fluorid. Do 1971, bilo je poznato više od 80 spojeva ksenona.

U novembru 1999. tim naučnika iz kompanije IBM demonstrirao je tehnologiju koja je u mogućnosti manipulirati pojedinačnim atomima. Program nazvan IBM in atoms (IBM u atomima) koristio je skenirajući tunelski mikroskop da bi aranžirao 35 pojedinačnih atoma ksenona na supstrat od izuzetno ohlađenog kristala nikla, tako da su tim atomima napisali tri slova kompanije IBM. Bio je to prvi slučaj da su atomi precizno raspoređeni na nekoj ravnoj površini.

 Osobine 
Ksenon ima atomski broj 54, što znači da njegovo jezgro sadrži 54 protona. Pri uslovima standardne temperature i pritiska, čisti gasoviti ksenon ima gustoću od 5,761 kg/m3, što je oko 4,5 puta više od gustoće Zemljine atmosfere pri površini, 1,217 kg/m3.

Kao tečnost, gustoća ksenona iznosi 3,100 g/mL, a najveću gustoću dostiže na trojnoj tački. Pod istim uslovima, gustoća čvrstog ksenona iznosi 3,640 g/cm3, što je više od prosječne gustoće granita, 2,75 g/cm3. Pri pritiscima od nekoliko gigapaskala (GPa), ksenon se može prevesti u metalnu fazu. Čvrsti ksenon prelazi iz plošno centrirane kubične strukture (fcc) u heksagonalnu gusto pakovanu (hcp) kristalnu fazu pod pritiskom od 155 Gpa te počinje prelaziti u metal, bez primjetne promjene zapremine u hcp fazi. U potpuni metalni izgled prelazi pri 155 GPa. Kada se metalizira, ksenon poprima plavu boju poput neba jer apsorbira crvenu svjetlost i emitira druge vidljive frekvencije. Takve osobine su neobične za neki metal a objašnjavaju se relativno malehnom širinom elektronskih vrpci u metalnom ksenonu.

Ksenon je član elemenata sa nultom valencijom a koji se nazivaju plemeniti ili inertni gasovi. U većini uobičajenih hemijskih reakcija on je inertan (poput sagorijevanja), jer njegova vanjska valentna ljuska sadrži osam elektrona. To mu daje stabilnu konfiguraciju sa minimalnom energijom u kojoj su vanjski elektroni čvrsto vezani. U cijevi za pražnjenje, ksenon emitira plavu ili ljubičastu svjetlost kada se pobudi električnim pražnjenjem. Ksenon emitira emisijske (spektralne) linije koje obuhvataju vidljivi spektar, a najintenzivnije linije se nalaze u području plavog dijela spektra što mu i daje obojenost.

Izotopi
Ksenon u prirodi sastavljen je iz osam stabilnih izotopa, što je više od svih drugih hemijskih elemenata izuzev kalaja, koji ih ima deset. Ksenon i kalaj su jedini elementi koji imaju više od sedam stabilnih izotopa. Za izotope 124Xe i 134Xe se pretpostavlja da se raspadaju dvostrukim beta raspadom, ali to nikad nije dokazano pa se ubrajaju u stabilne izotope. Osim ovim stabilnih, postoji preko 40 nestabilnih izotopa koji su dobro istraženi. Među nestabilnim izotopima najduže "živući" je 136Xe, za kojeg je dokazano da se raspada dvostrukim beta raspadom uz vrijeme poluraspada od 2,11 x 1021 godina. Izotop 129Xe nastaje beta raspadom 129I, a ima vrijeme poluraspada od 16 miliona godina, dok su 131mXe, 133Xe, 133mXe i 135Xe neki od fisijskih proizvoda izotopa 235U i 239Pu pa se kao takvi koriste kao indikatori nuklearnih eksplozija.

Jezgra dva stabilna izotopa ksenona, 129Xe i 131Xe, imaju intrinsički ugaoni momenat različit od nule (nuklearni spin, pogodan za NMR). Nuklearni spinovi se mogu posložiti i izvan uobičajenih polarizacijskih nivoa pomoću cirkularno polarizirane svjetlosti i para rubidija. Tako postignuta polarizacija spina atomskog jezgra ksenona može prekoračiti 50% svoj maksimalno moguće vrijednosti, značajno prelazeći vrijednost termalne ravnoteže koju nalaže paramagnetna statistika (obično 0,001% najviše vrijednosti pri sobnoj temperaturi, čak i u prisustvu najsnažnijih magneta). Takvo slaganje spinova izvan ravnoteže je privremena situacija i naziva se hiperpolarizacija. Proces hiperpolarizacije ksenona naziva se optičko pumpanje (iako se sam proces znatno razlikuje od "pumpanja" kod lasera).

Pošto jezgro izotopa 129Xe ima spin 1/2, pa stoga ima nulti električni kvadrupolni moment, ono ne pokazuje bilo kakve kvadrupolne međureakcije tokom sudara sa drugim atomima, te se njegova hiperpolarizacija može održavati duži vremenski period čak i kada se laserski snop prekine ili isključi a alkalne pare uklone kondenzacijom sa površine pri sobnoj temperaturi. Polarizacija spina 129Xe može se održati od nekoliko sekundi kod atoma ksenona rastvorenih u krvi pa do nekoliko sati u gasnoj fazi i nekoliko dana u duboko smrznutom čvrstom ksenonu. Za razliku od njega, izotop 131Xe ima vrijednost nuklearnog spina od  i kvadrupolni moment različit od nule, tako da su njegova vremena relaksacije t1 u rasponima od milisekunde do sekunde.

Neki radioaktivni izotopi ksenona, naprimjer 133Xe i 135Xe, nastaju neutronskom radijacijom fisijskog materijala unutar nuklearnih reaktora. Izotop 135Xe je od posebnog značaja u procesima koji se odvijaju u nuklearnim fisijskim reaktorima. 135Xe ima enormno veliki poprečni presjek za termalne neutrone od 2,6×106 barna, te tako on djeluje kao apsorber neutrona ili "otrov" koji može usporiti ili potpuno zaustaviti lančanu nuklearnu reakciju nakon određenog perioda. Ova pojava je otkrivena kod prvih nuklearnih reaktora koji su napravljeni u sklopu američkog projekta "Manhattan" za proizvodnju plutonija. Kasnije su naučnici načinili promjene u dizajnu reaktora da bi povećali reaktivnost u njima (broj neutrona po fisiji koji dalje učestvuju u fisiji drugih atoma nuklearnog goriva). "Trovanje" reaktora sa 135Xe igralo je značajnu ulogu u Černobilskoj katastrofi. Gašenje ili smanjenje snage reaktora može biti rezultat akumuliranja 135Xe i prelaska reaktora u takozvanu "jodnu jamu".

U ekstremnim, neželjenim uslovima, relativno visoke koncentracije radioaktivnih izotopa ksenona se mogu naći da izlaze iz nuklearnog reaktora zbog otpuštanja fisijskih proizvoda nastalih od oštećenih šipki nuklearnog goriva ili fisije uranija u vodi za hlađenje.

Pošto je ksenon traser za dva "roditeljska" izotopa, odnos izotopa ksenona u meteoritima je moćan alat za proučavanje nastanka Sunčevog sistema. Jodno-ksenonska metoda radiometričnog datiranja daje vrijeme prošlo između nukleosinteze i kondenzacije čvrstog objekta iz solarne maglice. Fizičar John H. Reynolds je 1960. otkrio da određeni meteoriti sadrže izotopsku anomaliju u vidu prekomjernog udjela ksenona-129. On je zaključio da je taj ksenon proizvod raspada radioaktivnog joda-129. Ovaj izotop sporo nastaje i spalacijom kosmičkim zrakama i nuklearnom fisijom, ali se u većim količinama proizvodi samo u eksplozijama supernova. Kako je vrijeme poluraspada 129I razmjerno kratko na kosmološkoj vremenskoj skali, samo 16 miliona godina, ono pokazuje da je prošlo vrlo malo vremena između neke supernovee i vremena kada su meteoriti postali čvrsti te u sebi "zarobili" 129I. Za ova dva događaja (supernova i očvršćivanje gasnog oblaka) smatra se da su se desili tokom rane historije Sunčevog sistema, pošto je izotop 129I po svemu sudeći nastao prije formiranja Sunčevog sistema, ali te i isuviše davno, te je solarnom gasnom oblaku dodao izotope iz drugog izvora. Ovaj izvor iz supernove također je mogao uzrokovati i kolaps solarnog gasnog oblaka.

Na sličan način, izotopski odnosi ksenona kao što su 129Xe/130Xe i 136Xe/130Xe su također vrlo dobri alati za razumijevanje diferencijacije planeta i prvobitnog otpuštanja gasova. Naprimjer, u atmosferi Marsa postoji slična rasprostranjenost ksenona kao na Zemlji: 0,08 ppm (dijelova na milion), međutim na Marsu je zabilježen veći udio izotopa 129Xe nego na Zemlji ili Suncu. Kako se taj izotop generira radioaktivnim raspadom, rezultat mogu ukazivati da je Mars izgubio svoju prvobitnu atmosferu, možda unutar prvih 100 miliona godina nakon što je nastao. U drugom primjeru, suvišak 129Xe pronađen u gasovitim izvorima ugljik-dioksida u Novom Meksiku možda potječe od raspada gasova nastalih u plaštu nedugo nakon formiranja Zemlje.

 Rasprostranjenost 
Količine ksenona u Zemljinoj atmosferi su zanemarive, otprilike 87±1 nL/L odnosno oko 1 dio ksenona na 11,5 miliona dijelova zraka, a također je pronađen kao komponenta gasova koji izlaze iz nekih mineralnih izvora. Ksenon se komercijalno dobija kao nusproizvod separacije zraka na kisik i dušik. Nakon te separacije, općenito vršene pomoću frakcione destilacije u dvostrukoj koloni, proizvedeni tečni kisik sadrži male količine kriptona i ksenona. U dodatnim koracima frakcione destilacije, tečni kisik se može obogatiti tako da sadrži 0,1 do 0,2% mješavine kriptona i ksenona, koji se izdvajaju bilo apsorpcijom na silika-gel ili destilacijom. Konačno, mješavina dva plemenita gasa se može destilacijom razvojiti na zasebne gasove. Svjetska proizvodnja ksenona 1998. se procjenjivala na 5.000 do 7.000 m3. Zbog njegovog vrlo malog udjela, ksenon je dosta skuplji od laških plemenitih gasova. Tako naprimjer približna cijena manjih količina ksenona u Evropi 1999. je iznosila 10 €/L, dok je kripton koštao 1 €/L, neon 0,20 €/L, dok je cijena mnogo rasprostranjenijeg argona iznosila manje od jednog euro centa po litru.

Unutar Sunčevog sistema, udio jezgara ksenona je 1,56 × 10−8, što je po rasprostranjenosti otprilike jedan dio na 630.000 dijelova po ukupnoj masi. Ksenon je relativno rijedak u Sunčevoj atmosferi, na Zemlji, asteroidima i kometama. Planeta Jupiter ima neuobičajeno veliki udio ksenona u svojoj atmosferi, oko 2,6 viši nego što ima Sunce.Maseni udio je izračunat iz prosječne mase atoma u Sunčevom sistemu od oko 1,29 jedinica atomske mase (u) Ovako velika zastupljenost ksenona na Jupiteru je i dalje nepoznanica a možda je uzrokovana ranijim, brzim nastankom planetezimala, malehnih subplanetarnih tijela, prije nego što se protosolarna maglica počela zagrijavati. (U suprotnom, ksenon ne bi bio zarobljen u ledu planetezimala.) Problem niskog nivoa zemaljskog ksenona možda može biti objašnjen kovalentnim vezivanjem ksenona na kisik unutar kvarca, tako smanjujući "isparavanje" ksenona u atmosferu.

Za razliku od plemenitih gasova nižih masa, tokom normalnog procesa nukleosinteze unutar neke zvijezde ne nastaje ksenon. Elementi masivniji od izotopa željeza-56 imaju neto energetski "trošak" da bi nastali putem fusije, tako da zvijezda ne dobija dodatnu energiju proizvodeći ksenon. Umjesto toga, ksenon nastaje tokom eksplozija supernova, procesom hvatanja sporih neutrona (s-proces), u zvijezdama crvenim divovima koje su iscrpile vodik u svojim jezgrima i ušle u asimptotsku granu giganata, tokom klasičnih eksplozija nova te radioaktivnim raspadom elemenata poput joda, uranija i plutonija.

 Upotreba 
Iako je ksenon rijedak i relativno skup za izdvajanje iz Zemljine atmosfere, on ima veliki broj aplikacija.

Osvjetljenje i optika
Sijalice sa gasnim pražnjenjem
Ksenon se upotrebljava u uređajima koji emitiraju svjetlost zvanim ksenonske bljeskalice, a koje se koriste u fotografskim aparatima i stroboskopskim svjetiljkama; za pobuđivanje aktivnog laserskog medija u laserima koji generiraju koherentno svjetlo; te, nešto rjeđe, u baktericidnim svjetiljkama. Prvi laser čvrstog stanja izumljen 1960. koristio je ksenonsku bljeskalicu kao lasersku pumpu, a laseri korišteni za pogon inercijalnog zadržavanja fuzije također su koristili iste bljeskalice kao pumpe.

Neprekinute, kratkolučne, visokotlačne ksenonske svjetiljke imaju temperaturu boje sličnu kao sunčeva svjetlost u podne, pa se zbog toga koriste u simulatorima Sunca. Drugim riječima, hromatičnost takvih svjetiljki je vrlo bliska zagrijanom crnom tijelu sa temperaturom sličnom kao što je površina Sunca. Nakon što su one prvi put uvedene 1940tih, te svjetiljke su polahko počele zamjenjivati ugljične lučne svjetiljke u filmskim projektorima, a koje su imale znatno kraći vijek trajanja. Ksenonske svjetiljke su korištene i u uobičajenim 35-milimetarskim, IMAX i novim digitalnim projektorima za sisteme filmske projekcije, automobilskim svjetiljkama za pražnjenje visokog intenziteta (HID), visokotehnološkim "taktičkim" bljeskalicama i drugim specijalnim prilikama. Takve lučne svjetiljke su odličan izvor kratkotalasnog ultraljubičastog zračenja i imaju intenzivnu emisiju u blisko-infracrvenom intervalu, koji se koristi u nekim sistemima za noćno posmatranje.

Pojedinačne ćelije u plazma-ekranima koriste mješavinu ksenona i neona koja se pretvara u plazmu pomoću elektroda. Međudjelovanje te plazme i elektroda generira ultraljubičaste fotone, koji dalje pobuđuju sloj fosfora sa prednje strane ekrana.

Ksenon se koristi i kao "pokretački gas" u visokotlačnim natrijevim svjetiljkama. On ima najnižu toplotnu provodljivost i najniži potencijal ionizacije među svim neradioaktivnim plemenitim gasovima. Kao plemeniti gas, ne ometa niti učestvuje u hemijskim reakcijama koje se dešavaju unutar svjetiljke. Niska toplotna provodljivost umanje toplotne gubitke u svjetiljci dok je ona u stanju upotrebe, a niski potencijal ionizacije omogućava da probojni napon u gasu bude relativno nizak u hladnom stanju, što olakšava samo paljenje odnosno pobuđivanje svjetiljke.

Laseri
Godine 1962. grupa istraživača pri Bellovim laboratorijama (Bell Labs) otkrila je lasersko dejstvo u ksenonu, a kasnije je da se laserski snop poboljša ako se u laserski medij doda malo helija. Prvo ekscimerski laseri koristili su dimer Xe2 energetiziran snopom elektrona kako bi dobili stimuliranu emisiju pri ultraljubičastoj valnoj dužini od 176 nm. U ekscimerskim laserima (odnosno tačnije ekscipleksima) također su se koristili i ksenon-hlorid i ksenon-fluorid. Ekscimerski laser sa ksenon-hloridom se koristio u određene dermatološke svrhe.

Medicina
Anestezija
Ksenon se koristi i kao opći anestetik. Iako je relativno skup, mašine za anesteziju koje mogu raditi sa ksenonom pojavile su se na evropskom tržištu iz razloga što se ksenon može reciklirati i ponovno koristiti pa se time postiže i ekonomičnost njegove upotrebe. Ksenon djeluje na mnoge različite receptore i ionske kanale, te poput mnogih, teoretski, višemodalnih inhalacijskih anestetika, ova međudjelovanja su vjerovatno komplementarna. Ksenon je također i antagonist NMDA receptora sa velikim afinitetom na mjestu glicina. Međutim, on se razlikuje od drugih sličnih antagonista koji se klinički koriste po tome što nije neurotoksičan te ima sposobnost da inhibira neurotoksičnost ketamina i dušik-suboksida. Za razliku od ketamina i NO, ksenon ne stimulira efluks iz dopamina iz nucleus accumbensa (centar za zadovoljstvo u mozgu). Slično kao dušik-suboksid i ciklopropan, ksenon aktivira dvopornu domenu kalijevog kanala TREK-1. Sličan kanal TASK-3, također impliciran u djelovanje inhalacijske anestezije, nije osjetljiv na ksenon.

Ksenon inhibira nikotinske acetilholinske α4β2 receptore koji doprinose analgeziji (ublažavanju bolova) kroz leđa. Ksenon je djelotvoran inhibitor proteina Ca2+ ATPaze u ćelijskoj membrani. On inhibira ovaj protein tako što se veže na hidrofobne pore unutar enzima i onemogućava da enzim nastavi sa aktivnim konformacijama. Ksenon je također i kompetitivni inhibitor serotoninskih 5-HT3 receptora. Iako ova aktivnost smanjuje mučninu i povraćanje nastalo zbog anestezije, ona sama po sebi nije anestetična niti antinociceptivna.

Ksenon ima minimalnu alveolarnu koncentraciju (MAC) od 72% kod pacijenata starosti oko 40 godina, što ga čini 44% snažnijim anestetikom od N2O. Stoga se on može koristiti u koncentracijama sa kisikom snižavajući rizik od hipoksije. Za razliku od dušik-suboksida (N2O), ksenon ne spada u stakleničke plinove te se ne smatra štetnim po okolinu. Ksenon koji se ispusti u atmosferu vraća se svom prvobitnom izvoru, pa stoga nema nikakvog utjecaja na zagađenje zraka.

Neuroprotektant
Ksenon izaziva snažnu kardio- i neurozaštitu putem raznih mehanizama djelovanja. Putem njegovog utjecaja na Ca2+, K+, KATP\HIF i NMDA antagonizme, ksenon je neurozaštitan kada se upotrijebi prije, tokom i nakon tranzitornih (prolaznih) ishemičnih napada (TIA). Ksenon je također i antagonist viskog afiniteta na glicinskom mjestu NMDA receptora. On je i kardiozaštitan u ishemično-reperfuzijskim uslovima tako što izaziva farmakološke neishemične preduslove. Ksenon je i kardiozaštitan tako što aktivira PKC-epsilon i dalje p38-MAPK (p38 mitogen-aktiviranu proteinkinazu).

Ksenon imitira neuronalne ishemične preduslove tako što aktivira kalijeve kanale osjetljive na ATP. Ovaj gas alosterijski smanjuje aktiviranje inhibicije ATP upravljanih kanala nezavisno od podjedinice sulfonilurea receptora 1, produžavajući vrijeme otvorenosti KATP kanala i povećavajući frekvenciju. Ksenon ushodno regulira transkripcioni faktor 1 alfa koji inducira hipoksiju (HIF1a).

Gas ksenon je dodat kao sastojak mješavini za disanje za novorođene bebe u bolnici sv. Mihaela u Bristolu, Engleska, jer su imale vrlo male šanse za preživljavanje. Pošto je taj postupak bio uspješan, postepeno je doveo do potvrde za upotrebu ksenona u kliničkim ispitivanjima kod sličnih slučajeva. Ovaj tretman je rađen istovremeno sa snižavanjem tjelesne temperature na .

Doping
Udisanje mješavine ksenona i kisika aktivira proizvodnju transkripcijskog faktora HIF-1-alfa, koji dovodi do povećane proizvodnje eritropoetina. Za ovaj hormon je poznat da povećava proizvodnju crvenih krvnih ćelija te se time i znatno pojačava izdržljivost i snaga sportista. U ovu svrhu udisanje ksenona se koristi u Rusiji počev od 2004. godine. Međutim, 31. augusta 2014. Svjetska antidoping agencija (WADA) dodala je ksenon (i argon) na spisak zabranjenih supstanci i metoda, mada do danas ne postoji pouzdan test za dokazivanje zloupotrebe ovog gasa na sportskim takmičenjima.

 Spojevi 
Nakon otkrića Neila Bartletta 1962. da ksenon može graditi određene hemijske spojeva, otkriven je i proučen veliki broj ksenonovih spojeva. Gotovo svi poznati ksenonovi spojevi sadrže elektronegativne atome fluora ili kisika.

Halidi
Poznata su tri fluorida ksenona: ,  i . Za XeF se teoretiše da je nestabilan. Fluoridi ksenona su polazna tačka za sintezu gotovo svih ostalih ksenonovih spojeva.

Čvrsti, kristalni difluorid  nastaje kada se mješavina fluora i gasovitog ksenona izloži ultraljubičastom svjetlu. Za tu reakciju dovoljno je i izlaganje dnevnom svjetu. Dugotrajno zagrijavanje  na visokim temperaturama uz  kao katalizator daje . Piroliza  u prisustvu natrij-fluorida (NaF) daje veoma čisti .

Ksenonovi fluoridi se ponašaju i kao primaoci i kao donori fluorida, gradeći soli koje sadrže takve katione kao što su  i  i anione poput ,  i . Zeleni, paramagnetični  formira se redukcijom  sa gasovitim ksenonom. Spoj  je u mogućnosti graditi i koordinacijske komplekse sa ionima prelaznih metala. Do danas je sintetizirano i opisano preko 30 takvih kompleksa.

Iako su ksenonovi fluoridi relativno dobro proučeni, ostali halidi nisi poznati, uz jedini izuzetak dihlorida, XeCl2. Za ksenon-dihlorid navedeno je da je endotermički, bezbojni, kristalni spoj koji se raspada na elemente pri temperaturi od 80 °C, a stvara se visokofrekventnim ozračivanjem mješavine ksenona, fluora i silicij- ili ugljik-tetrahlorida. Međutim, postoji određena sumnja da li se kod  uopće radi o realnom spoju ili se radi o van der Waalsovoj molekuli koja se sastoji iz slabo povezanih Xe atoma i molekula . Teoretski izračuni ukazuju da je linearna molekula  manje stabilna od van der Waalsovog kompleksa.

Oksidi i oksohalidi
Poznata su tri oksida ksenona: ksenon-trioksid () i ksenon-tetroksid (), koji su opasno eksplozivni i izuzetno jaka oksidacijska sredstva, te ksenon-dioksid (XeO2), koji je otkriven 2011. a ima koordinacijski broj četiri.

XeO2 nastaje kada se ksenon-tetrafluorid pospe preko leda. Njegova kristalna struktura mu daje sposobnost da zamijeni silicij u silikatnim mineralima. Kation XeOO+ je identificiran pomoću infracrvene spektroskopije u uzorcima čvrstog argona.

Ksenon je reagira direktno sa kisikom, trioksid nastaje hidrolizom :
 + 3  →  + 6 HF

 je slabo kiseo, rastvara se u bazama dajući nestabilne soli ksenate koje sadrže anion . Ove nestabilne soli vrlo lahko disproporcioniraju u gasoviti ksenon i perksenatne soli, koje sadrže  anion.

Barij-perksenat, kada se tretira sa koncentriranom sumpornom kiselinom, daje gasoviti ksenon-tetroksid:

  + 2  → 2  + 2  + 

Da bi se spriječilo raspadanje, ksenon tetroksid koji se tako dobije, odmah se hladi čime nastaje svijetlo žuti prah. Na temperaturi iznad −35,9 °C eksplodira raspadajući se na gasovite ksenon i kisik.

Poznato je više ksenonovih oksifluorida, uključujući , ,  i .  nastaje reakcijom kisik-difluorida () sa gasovitim ksenonom pri niskim temperaturama. Također se može dobiti i djelimičnom hidrolizom . On disproporcionira pri −20 °C na  i .  nastaje djelimičnom hidrolizom , ili reakcijom  sa natrij-perksenatom , . Ova druga reakcija također daje i manje količine .  reagira sa CsF dajući anion , dok XeOF3 reagira sa fluoridima alkalnih metala KF, RbF i CsF dajući anion .

Drugi spojevi
Od nedavno, postoji interes za ksenonovim spojevima gdje je on direktno vezan za neki slabije elektronegativniji element od fluora ili kisika, naročito ugljik. Grupe koje preuzimaju elektrone, poput grupa sa supstitucijom fluora, neophodne su da bi se stabilizirali ovi spojevi. Do danas opisan je veliki broj takvih spojeva kao što su:
 , gdje je C6F5 pentafluorofenilna grupa.

 , gdje je X CN, F ili Cl.
 , gdje je R  ili tert-butil.



Drugi spojevi koji sadrže ksenon spojen na slabije elektronegativniji element uključuju  i . Ovaj drugi se sintetizira iz dioksigenil-tetrafluoroborata, , pri temperaturi od −100 °C. Neobični ion koji sadrži ksenon je kation tetraksenonzlato(II), , koji sadrži veze između zlata i ksenona. Taj ion se javlja u spoju , a zanimljiv je što u sebi ima direktne hemijske veze između dva atoma poznata po svojoj nereaktivnosti, ksenona i zlata, gdje ksenon djeluje kao ligand prelaznih metala.

Spoj  sadrži vezu Xe-Xe, najdužu poznatu vezu između dva elementa (iznosi 308,71 pm = 3,0871 Å).

Godine 1995. M. Räsänen sa saradnicima, naučnicima sa Univerziteta u Helsinkiju, Finska, objavili su da su dobili ksenon-dihidrid (HXeH), a nešto kasnije i ksenon-hidridhidroksid (HXeOH), hidroksenoacetilen (HXeCCH) i druge molekule koje sadrže ksenon. Khriachtchev i drugi su objavili dobijanje HXeOXeH pomoću fotolize vode unutar kriogene ksenonove matrice. Dobijene su također i deuterizirane molekule HXeOD i DXeOH.

Klatrati i ekscimeri
Pored spojeva u kojima ksenon gradi hemijske veze, on također može graditi i klatrate, supstance gdje su ksenonovi atomi "zarobljeni" unutar kristalne rešetke nekog drugog spoja. Primjer je ksenon-hidrat (Xe•5,75 H2O), gdje atomi ksenona zauzimaju praznine u rešetki molekula vode. Ovakav klatrat ima tačku topljenja od 24 °C. Također je dobijena i deuterizirana verzija ovog hidrata. Takvi klatrati hidrata se mogu naći i u prirodi u uslovima visokog pritiska, kao što je jezero Vostok ispod vječnog leda na Antarktiku. Formacija klatrata se može koristiti da se frakcionalno destilira ksenon, argon i kripton.

Ksenon također može graditi endohedralne fulerenske spojeve, gdje je atom ksenona uhvaćen unutar molekule fulerena. Tako uhvaćeni atom u fulerenu se može nadgledati pomoću 129Xe NMR spektroskopije. Upotrebom ove tehnike, mogu se analizirati hemijske reakcije na molekuli fulerena, zbog osjetljivosti hemijskog pomaka atoma ksenona na svoje okruženje. Međutim, atom ksenona također ima određeni elektronski utjecaj na reaktivnost fulerena.

Dok su atomi ksenona u svom osnovnom energetskom stanju, oni se između sebe odbijaju i ne grade međusobne veze. Međutim, kada se ti atomi energetiziraju, mogu formirati ekscimere (pobuđene dimere) sve dok se elektroni ne vrate u osnovno stanje. Ovakva supstanca nastaje zbog toga što njegovi atomi teže da popune svoju krajnju vanjsku elektronsku ljusku i mogu to učiniti vrlo kratki period tako što dodaju elektron iz susjednog atoma ksenona. Tipični životni vijek ksenonovih ekscimera iznosi 1–5 ns, te se raspada otpuštajući fotone talasne dužine između 150 i 173 nm. Ksenon također može graditi ekscimere sa drugim elementima, poput halogenih broma, hlora i fluora.

 Reference 

 Vanjski linkovi 

 Xenon na The Periodic Table of Videos (Univerzitet u Nottinghamu)
 WebElements.com – Ksenon
 USGS Periodic Table – Xenon 
 EnvironmentalChemistry.com – Ksenon
 Ksenon kao anestetik
 Sir William Ramsay's Nobel-Prize lecture (1904)

Kategorija:Hemijski elementi
Kategorija:Opći anestetici