Xenon - Xe

Xenon: caratteristiche, composti, utilizzo e metodo di produzione dello Xenon

Fu scoperto nel 1898 da W. Ramsay e M.W. Travers come impurezza presente nel kripton. È raro in natura: presente in 0,086 ppm in volume nell'atmosfera e in tracce nelle rocce e negli oceani. Lo Xenon è un gas a molecola monoatomica, incolore e inodore, molto più pesante dell'aria, facilmente liquefabile e notevolmente solubile in numerosi solventi. Facendo parte dei cosiddetti gas nobili, è un elemento che possiede una notevole inerzia chimica; dato però che i valori dell'energia di ionizzazione e della distanza energetica tra l'ultimo livello occupato e il primo successivo libero sono i più bassi tra quelli dei gas nobili, è in grado di interagire in opportune condizioni con diverse sostanze, formando sia composti di inclusione e clatrati (con acqua, fenoli ecc.) sia veri composti chimici stabili (per esempio con il fluoro). È stato inoltre dimostrato che nello xenon gassoso in vicinanza del punto di liquefazione dall'1 al 5% degli atomi è associato in molecole biatomiche.

Xenon: composti

Fino al 1962 erano conosciuti solo diversi clatrati e composti di inclusione, stabili a bassa temperatura, nei quali gli atomi di xeno sono trattenuti nel reticolo cristallino della sostanza ospitante da forze di Van der Waals. Dal 1962 in poi furono sintetizzati diversi composti più complessi, nei quali generalmente lo xeno è legato ad atomi o gruppi di atomi con elevata elettronegatività e presenta soprattutto gli stati di ossidazione +2, +4, +6 e +8: pertanto tutti gli elettroni dello strato più esterno nella configurazione dello xeno possono partecipare alla formazione di legami.

Il difluoruro di xeno XeF2, è un solido incolore a elevata tensione di vapore, stabile in ambiente inerte, solubile in acqua e in diversi solventi organici. Proprietà analoghe ha il tetrafluoruro XeF4, caratterizzato però da maggiore reattività e volatilità. L'esafluoruro di xeno XeF6, si ottiene per sintesi diretta degli elementi. E' un solido incolore, più volatile e molto più reattivo degli altri due fluoruri. Reagisce violentemente con l'idrogeno formando acido fluoridrico, con l'acqua e con quasi tutti gli ossidi (compresa la silice infatti non può essere mantenuto in recipienti di vetro o quarzo) formando gli ossofluoruri di xeno (VI) (XeOF4 e XeO2F2) e il triossido di xeno XeO3.

Il triossido di xeno XeO3 è un solido cristallino, stabile solo in assenza di umidità che esplode facilmente per sfregamento, compressione o riscaldamento. È igroscopico e la sua soluzione acquosa è debolmente acida.

Xenon: utilizzo

Dato anche il suo alto costo, lo xenon non ha impieghi molto vasti: viene utilizzato (spesso in miscela con il kripton, meno costoso) per il riempimento di lampade a filamento a lunga durata, o lampade a gas per usi particolari (fari marittimi, flash fotografici, proiettori, illuminazione stradale): infatti per eccitazione elettrica lo xenon emette una luce molto intensa a spettro quasi continuo simile a quello solare. Date le sue proprietà anestetiche, lo xenon ha avuto anche limitate applicazioni in medicina.

Xenon: metodo di produzione

Lo xenon viene ottenuto esclusivamente dall'atmosfera, come sottoprodotto della liquefazione dell' aria, dato che si accumula insieme con il kripton nell'ossigeno liquido: quest'ultimo viene distillato frazionatamente, per cui in coda si ottiene ossigeno fortemente arricchito nella miscela di xenon e kripton. Da questa frazione viene eliminata la maggior parte dell'ossigeno e vengono separati cripton e xenon per adsorbimento su gel di silice a bassa temperatura. Dalla miscela dei due si può quindi ottenere lo xenon o per liquefazione e distillazione (lo xenon passa in coda poiché meno volatile), o tramite processi di adsorbimento-desorbimento in zeoliti sintetiche del cripton rispetto allo xenon.