キセノン

	ヨウ素 - キセノン - セシウム
外見
	無色気体、高電圧電界中で青色を示す; ; ; 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
族, 周期, ブロック	18, 5, p
原子量	131.293(6) g·mol-1
電子配置	[Kr] 5s2 4d10 5p6
電子殻	2, 8, 18, 18, 8（画像）
物理特性
相	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 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
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
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
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キセノン (英: xenon) は原子番号54の元素。元素記号は 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。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や酸素と反応して、フッ化物や酸化物を形成する。

[編集] 用途

キセノンランプやイオン推進エンジンの推進剤に使用される。断熱性能が空気よりも高く、二層ガラス等の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^[3]。

キセノン135は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」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は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、ダークマターを検出するために-100 °Cの液体キセノンで満たしたセンサーが用いられる。ダークマター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る^[4]^[5]。

[編集] 化合物

化学結合を備えた最初の希ガス化合物として、1962年5月、カナダの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^[6]。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 (12.13eV) 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 XeF₆、2011年には XeO₂ も合成された。

[編集] ハロゲン化物

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 は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。

[編集] 酸化物

六フッ化キセノン XeF₆ または四フッ化キセノン XeF₄ は水と反応し、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、Xe^VIII と Xe⁰ に不均化する。

2 XeO₃ + 4 OH^- → XeO₆^4- + Xe + O₂ + 2 H₂O

また、反応性の高い XeF₆ を石英 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^[7]。

[編集] 有機キセノン化合物

C₆F₅BF₂ と XeF₄を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^[8]。

[編集] 同位体

詳細は「キセノンの同位体」を参照

^131mXe は、半減期約2日で ¹³¹I のベータ崩壊により生成され^[9]、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。

[編集] 参考文献

^ 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.
^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
^ http://www.med.teikyo-u.ac.jp/~anestuih/Xenon/Xe-Anesthesia.html
^ http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/xmass/index.html
^ http://www.yomiuri.co.jp/space/news/20100212-OYT1T00164.htm
^ N. Bartlett, Proc. Chem. Soc. 1962, 218.
^ 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
^ H.-J.Frohn et al., Angew.Chem.Int.Ed., 39, 391 (2000)
^ ヨウ素-131 原子力資料情報室 (CNIC)

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[0] 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.

[1] Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.

[2] ttp://www.med.teikyo-u.ac.jp/~anestuih/Xenon/Xe-Anesthesia.html

[3] ttp://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/xmass/index.html

[4] ttp://www.yomiuri.co.jp/space/news/20100212-OYT1T00164.htm

[5] N. Bartlett, Proc. Chem. Soc. 1962, 218.

[6] 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

[7] H.-J.Frohn et al., Angew.Chem.Int.Ed., 39, 391 (2000)

[8] ヨウ素-131 原子力資料情報室 (CNIC)

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[7]

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キセノン

目次

[編集] 用途

[編集] 化合物

[編集] ハロゲン化物

[編集] 酸化物

[編集] 有機キセノン化合物

[編集] 同位体

[編集] 参考文献

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