キセノン

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ヨウ素 キセノン セシウム
Kr

Xe

Rn
Element 1: 水素 (H), 非金属
Element 2: ヘリウム (He), 希ガス
Element 3: リチウム (Li), アルカリ金属
Element 4: ベリリウム (Be), 卑金属
Element 5: ホウ素 (B), 金属
Element 6: 炭素 (C), 非金属
Element 7: 窒素 (N), 非金属
Element 8: 酸素 (O), 非金属
Element 9: フッ素 (F), ハロゲン
Element 10: ネオン (Ne), 希ガス
Element 11: ナトリウム (Na), アルカリ金属
Element 12: マグネシウム (Mg), 卑金属
Element 13: アルミニウム (Al), 卑金属
Element 14: ケイ素 (Si), 金属
Element 15: リン (P), 非金属
Element 16: 硫黄 (S), 非金属
Element 17: 塩素 (Cl), ハロゲン
Element 18: アルゴン (Ar), 希ガス
Element 19: カリウム (K), アルカリ金属
Element 20: カルシウム (Ca), アルカリ土類金属
Element 21: スカンジウム (Sc), 遷移金属
Element 22: チタン (Ti), 遷移金属
Element 23: バナジウム (V), 遷移金属
Element 24: クロム (Cr), 遷移金属
Element 25: マンガン (Mn), 遷移金属
Element 26: 鉄 (Fe), 遷移金属
Element 27: コバルト (Co), 遷移金属
Element 28: ニッケル (Ni), 遷移金属
Element 29: 銅 (Cu), 遷移金属
Element 30: 亜鉛 (Zn), 卑金属
Element 31: ガリウム (Ga), 卑金属
Element 32: ゲルマニウム (Ge), 金属
Element 33: ヒ素 (As), 金属
Element 34: セレン (Se), 非金属
Element 35: 臭素 (Br), ハロゲン
Element 36: クリプトン (Kr), 希ガス
Element 37: ルビジウム (Rb), アルカリ金属
Element 38: ストロンチウム (Sr), アルカリ土類金属
Element 39: イットリウム (Y), 遷移金属
Element 40: ジルコニウム (Zr), 遷移金属
Element 41: ニオブ (Nb), 遷移金属
Element 42: モリブデン (Mo), 遷移金属
Element 43: テクネチウム (Tc), 遷移金属
Element 44: ルテニウム (Ru), 遷移金属
Element 45: ロジウム (Rh), 遷移金属
Element 46: パラジウム (Pd), 遷移金属
Element 47: 銀 (Ag), 遷移金属
Element 48: カドミウム (Cd), 卑金属
Element 49: インジウム (In), 卑金属
Element 50: スズ (Sn), 卑金属
Element 51: アンチモン (Sb), 金属
Element 52: テルル (Te), 金属
Element 53: ヨウ素 (I), ハロゲン
Element 54: キセノン (Xe), 希ガス
Element 55: セシウム (Cs), アルカリ金属
Element 56: バリウム (Ba), アルカリ土類金属
Element 57: ランタン (La), ランタノイド
Element 58: セリウム (Ce), ランタノイド
Element 59: プラセオジム (Pr), ランタノイド
Element 60: ネオジム (Nd), ランタノイド
Element 61: プロメチウム (Pm), ランタノイド
Element 62: サマリウム (Sm), ランタノイド
Element 63: ユウロピウム (Eu), ランタノイド
Element 64: ガドリニウム (Gd), ランタノイド
Element 65: テルビウム (Tb), ランタノイド
Element 66: ジスプロシウム (Dy), ランタノイド
Element 67: ホルミウム (Ho), ランタノイド
Element 68: エルビウム (Er), ランタノイド
Element 69: ツリウム (Tm), ランタノイド
Element 70: イッテルビウム (Yb), ランタノイド
Element 71: ルテチウム (Lu), ランタノイド
Element 72: ハフニウム (Hf), 遷移金属
Element 73: タンタル (Ta), 遷移金属
Element 74: タングステン (W), 遷移金属
Element 75: レニウム (Re), 遷移金属
Element 76: オスミウム (Os), 遷移金属
Element 77: イリジウム (Ir), 遷移金属
Element 78: 白金 (Pt), 遷移金属
Element 79: 金 (Au), 遷移金属
Element 80: 水銀 (Hg), 卑金属
Element 81: タリウム (Tl), 卑金属
Element 82: 鉛 (Pb), 卑金属
Element 83: ビスマス (Bi), 卑金属
Element 84: ポロニウム (Po), 金属
Element 85: アスタチン (At), ハロゲン
Element 86: ラドン (Rn), 希ガス
Element 87: フランシウム (Fr), アルカリ金属
Element 88: ラジウム (Ra), アルカリ土類金属
Element 89: アクチニウム (Ac), アクチノイド
Element 90: トリウム (Th), アクチノイド
Element 91: プロトアクチニウム (Pa), アクチノイド
Element 92: ウラン (U), アクチノイド
Element 93: ネプツニウム (Np), アクチノイド
Element 94: プルトニウム (Pu), アクチノイド
Element 95: アメリシウム (Am), アクチノイド
Element 96: キュリウム (Cm), アクチノイド
Element 97: バークリウム (Bk), アクチノイド
Element 98: カリホルニウム (Cf), アクチノイド
Element 99: アインスタイニウム (Es), アクチノイド
Element 100: フェルミウム (Fm), アクチノイド
Element 101: メンデレビウム (Md), アクチノイド
Element 102: ノーベリウム (No), アクチノイド
Element 103: ローレンシウム (Lr), アクチノイド
Element 104: ラザホージウム (Rf), 遷移金属
Element 105: ドブニウム (Db), 遷移金属
Element 106: シーボーギウム (Sg), 遷移金属
Element 107: ボーリウム (Bh), 遷移金属
Element 108: ハッシウム (Hs), 遷移金属
Element 109: マイトネリウム (Mt), 遷移金属
Element 110: ダームスタチウム (Ds), 遷移金属
Element 111: レントゲニウム (Rg), 遷移金属
Element 112: コペルニシウム (Cn), 卑金属
Element 113: ウンウントリウム (Uut), 卑金属
Element 114: フレロビウム (Fl), 卑金属
Element 115: ウンウンペンチウム (Uup), 卑金属
Element 116: リバモリウム (Lv), 卑金属
Element 117: ウンウンセプチウム (Uus), ハロゲン
Element 118: ウンウンオクチウム (Uuo), 希ガス
Xenon has a face-centered cubic crystal structure
54Xe
外見
無色気体、高電圧電界中で青色を示す
Xenon discharge tube.jpg
Xenon Spectrum.jpg
キセノンのスペクトル線
一般特性
名称, 記号, 番号 キセノン, Xe, 54
分類 希ガス
, 周期, ブロック 18, 5, p
原子量 131.293(6)
電子配置 [Kr] 5s2 4d10 5p6
電子殻 2, 8, 18, 18, 8(画像
物理特性
気体
密度 (0 °C, 101.325 kPa)
5.894 g/L
融点 (101.325 kPa)161.4 K, -111.7 °C, -169.1 °F
沸点 (101.325 kPa)165.03 K, -108.12 °C, -162.62 °F
三重点 161.405 K (-112°C), 81.6[1] kPa
臨界点 289.77 K, 5.841 MPa
融解熱 (101.325 kPa)2.27 kJ·mol-1
蒸発熱 (101.325 kPa)12.64 kJ·mol-1
熱容量 (25 °C) 5 R/2 = 20.786 J·mol-1·K-1
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 83 92 103 117 137 165
原子特性
酸化数 8, 6, 4, 2, 1, 0(弱酸性酸化物
電気陰性度 2.6(ポーリングの値)
イオン化エネルギー 第1: 1170.4 kJ·mol-1
第2: 2046.4 kJ·mol-1
第3: 3099.4 kJ·mol-1
共有結合半径 140±9 pm
ファンデルワールス半径 216 pm
その他
結晶構造 面心立方格子構造
磁性 反磁性[2]
熱伝導率 (300 K) 5.65×10-3 W·m-1·K-1
音の伝わる速さ (液体)1090 m/s、(気体)169 m/s
CAS登録番号 7440-63-3
最安定同位体
詳細はキセノンの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
124Xe 0.095% 中性子70個で安定
125Xe syn 16.9 h ε 1.652 125I
126Xe 0.089% 中性子72個で安定
127Xe syn 36.345 d ε 0.662 127I
128Xe 1.91% 中性子74個で安定
129Xe 26.4% 中性子75個で安定
130Xe 4.07% 中性子76個で安定
131Xe 21.2% 中性子77個で安定
132Xe 26.9% 中性子78個で安定
133Xe syn 5.247 d β- 0.427 133Cs
134Xe 10.4% 中性子80個で安定
135Xe syn 9.14 h β- 1.16 135Cs
136Xe 8.86% 中性子82個で安定

キセノン: xenon)は原子番号54の元素元素記号Xe希ガス元素の一つ。ラムゼー (W. Ramsay) とトラバース (M. W. Travers) によって1898年に発見された[3]。ギリシャ語で「奇妙な」「なじみにくいもの」を意味する ξένος (xenos) の中性単数形の ξένον (xenon) が語源。英語圏ではゼノン (/ˈzɛnɒn/, /ˈziːnɒn/) と発音されることが多い。

常温常圧では無色無臭の気体融点-111.9 °C沸点-108.1 °C。空気中にもごく僅かに(約0.087 ppm)含まれる。固体では安定な面心立方構造をとる。

一般に希ガスは最外殻電子が閉殻構造をとるため、反応性はほとんど見られない。しかし、キセノンの最外殻 (5s25p6) は原子核からの距離が離れているため、他の電子による遮蔽効果によって束縛が弱まっており、比較的イオン化しやすい(イオン化エネルギーが他の希ガス元素に比べて相対的に低い)。このため、反応性の強いフッ素酸素と反応して、フッ化物酸化物を形成する。

用途[編集]

キセノンランプに封入されたり、イオン推進エンジンの推進剤に使用される。また断熱性能が空気よりも高いため、複層ガラスに封入する断熱材としても有効である。

麻酔作用を有するため、一部病院では試験的に導入されている。ただし純粋なキセノン自体が高価なこともあり、一般にはまだ普及していない[4]

キセノン135中性子を吸収する能力(中性子吸収能)があり、原子力発電の分野では「毒物質」(原子炉の制御を難しくする物質)として働く。核分裂生成物として発生したキセノン135によるキセノンオーバーライド原子炉の制御に大きな影響を与える。地下核実験では時間が経つにつれて大気中にキセノン133が放出されるので実験の成功・失敗の判断の一部にキセノン133の大気中への放出を調べることがある。

XMASS検出器では、暗黒物質を検出するために-100 °Cの液体キセノンで満たしたセンサーが用いられる。暗黒物質がキセノン原子核と衝突して放つシンチレーション光を光電子増倍管で補捉する仕組みで、東京大学の神岡宇宙素粒子研究施設で2011年春から稼動予定であった[5][6]が、2010年からの試運転の結果、検出器を構成する素材が予想外に多くのバックグランドを含んでいることが判明、そのバックグランドを減らし2013年11月の再運転を目指す為改修中[7][8]

化合物[編集]

化学結合を備えた最初の希ガス化合物として、1962年5月、カナダブリティッシュコロンビア大学のネイル・バートレットとD.H.ローマンによってヘキサフルオロ白金酸キセノン (XePtF6) が合成された[9]。酸素分子 O2 を酸化するヘキサフルオロ白金酸の反応から類推し、O2 (12.2 eV) とほぼ同じイオン化エネルギーを持つキセノン (12.13 eV) を酸化できるのではと考えたことが成功の鍵であった。8月には XeF4 が、同年末は XeF2 と XeF62011年には XeO2 も合成された。

ハロゲン化物[編集]

キセノンはフッ素単体の混合比を調節してニッケル管中で加熱し、急冷すると四フッ化キセノン XeF4 あるいは二フッ化キセノン XeF2 を生成し、加圧条件下で同様に加熱すると六フッ化キセノン XeF6 を与える。

いずれのフッ化物も水に容易に加水分解される。XeF6、XeF4 は強力なフッ素化剤である。XeF4ベンゼンなどの芳香族化合物の水素をフッ素化することができ、XeF6 に至っては石英とさえ反応し SiF4 を与える。また、XeF2 は温和なフッ素化試剤として利用される。

酸化物[編集]

六フッ化キセノン XeF6 または四フッ化キセノン XeF4と反応し、三酸化キセノン XeO3 を与える。

6 XeF6 + 12 H2O → 2 XeO3 + 4 Xe + 24 HF

XeO3 は三角錐型の構造を持ち、爆発性の化合物である。XeO3 はアルカリ条件下、XeVIII と Xe0 に不均化する。

2 XeO3 + 4 OH- → XeO64- + Xe + O2 + 2 H2O

また、反応性の高い XeF6石英 SiO2 と反応させると四フッ化酸化キセノン XeOF4 を生成する。

他の例として、XeO3 と XeOF4 から XeO2F2 が、XeF6 と NaXeO6 から XeO3F2 が生成する。低温で水と混合し、紫外線を照射するとキセノン2原子を含む分子 HXeOXeH が生成する[10]

有機キセノン化合物[編集]

C6F5BF2 と XeF4ジクロロメタン中混合することにより、[C6F5XeF2]+[BF4]- が合成されている[11]

同位体[編集]

  • 131mXe は、半減期約2日で 131I のベータ崩壊により生成され[12]、ベータ線を放出し 131Xe になる。
  • 133Xe は、半減期約5.2日でベータ崩壊し安定同位体の 133Cs になる。
  • 134Xe は、134Cs の崩壊により生成された 134Ba が軌道電子を捕獲し生成される。

関連項目[編集]

参考文献[編集]

  1. ^ Lide, David R. (2004). “Section 4, Properties of the Elements and Inorganic Compounds; Melting, boiling, triple, and critical temperatures of the elements”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (85th edition ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 0849304857. 
  2. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  3. ^ 桜井弘 『元素111の新知識』 講談社1998年、245頁。ISBN 4-06-257192-7 
  4. ^ キセノン麻酔
  5. ^ XMASS実験
  6. ^ http://www.yomiuri.co.jp/space/news/20100212-OYT1T00164.htm
  7. ^ XMASS実験装置の改修 東京大学宇宙線研究所
  8. ^ XMASS-I full volume - 極低バックグラウンド素粒子原子核研究懇談会 (PDF)
  9. ^ N. Bartlett, Proc. Chem. Soc. 1962, 218.
  10. ^ Leonid Khriachtchev et al., "A Small Neutral Molecule with Two Noble-Gas Atoms: HXeOXeH", J. Am. Chem. Soc., 130 (19), 6114–6118, 2008. doi:10.1021/ja077835v
  11. ^ H.-J. Frohn et al., Angew. Chem. Int. Ed., 39, 391 (2000)
  12. ^ ヨウ素-131 原子力資料情報室 (CNIC)