De naam xenon (Xe) komt van het Griekse woord ‘xenos’, dat letterlijk ‘vreemd, vreemd’ betekent. Het is een vrij treffende beschrijving van een specifiek element dat, hoewel zeer zeldzaam, ons dagelijks omringt. Beslist ongewoon zijn enkele eigenschappen, toepassingen en ook de effecten op de menselijke gezondheid. Dus wat is het waard om te weten over xenon en zijn potentieel?
- Geschiedenis van xenon
- Eigenschappen van xenon – welke verbindingen vormt het?
- Voorkomen en extractie van xenon
- Toepassingen van xenon
- Gezondheidseffecten van xenon
- Xenon en ecologie
In het Periodiek Systeem der Elementen vinden we in de laatste kolom, groep XVIII genoemd, de vijf belangrijkste edelgassen: helium, neon, argon, krypton en juist xenon (Xe) – het ene zwaarder dan het andere. Van de in de natuur voorkomende elementen is er alleen het hoogradioactieve radon. Hoe valt Xenon op in dit aristocratische gezelschap?
De geschiedenis van xenon
De ontdekking van xenon is de nasleep van een van de vruchtbaarste experimenten in de geschiedenis van de wetenschap, die maar liefst drie nieuwe, voorheen onbekende chemische elementen aan de mensheid heeft gebracht. Het werd uitgevoerd door een duo van Britse chemici – Sir William Ramsey en Morris Travers in 1898 – die de bestanddelen van vloeibare lucht één voor één begonnen te verdampen om vast te stellen wat er eigenlijk in de atmosfeer van de aarde schuilging. Daarbij isoleerden zij eerst krypton en neon, en vervolgens xenon. Ramsey kreeg in 1904 de Nobelprijs voor zijn bijdragen aan de scheikunde.
Het commerciële gebruik van xenon ontwikkelde zich echter pas in de jaren dertig. Het werd eerst gebruikt bij de vervaardiging van fotografische flitslampen en vervolgens als verdovingsmiddel. De eerste menselijke operatie met xenon werd uitgevoerd in 1951.
Xenon drukte zijn stempel op de geschiedenis van de wetenschap op nog een andere bijzondere manier. In 1989 werd het ‘s werelds eerste element waarvan de individuele atomen lineair gerangschikt waren op een plat oppervlak. Deze baanbrekende prestatie, die de deur opende naar vele andere nanotechnologische onderzoeken, is te danken aan het computerbedrijf IBM.
Eigenschappen van xenon – welke verbindingen vormt het?
Zoals andere edelgassen is xenon kleurloos, reukloos en smaakloos – zijn aanwezigheid in de lucht is dus onmerkbaar. Tegelijkertijd is het tot 4,5 keer dichter dan lucht, met zijn één-atoom-deeltjes zeer dicht opeengepakt naast elkaar. Een liter xenon weegt meer dan 5,8 gram.
Bij een temperatuur van
-108 graden C condenseert xenon tot een vloeibare toestand, terwijl het al bij -111,9
graden C verandert het in een vaste stof. Interessant is dat onder druk
140 GPa, begint het een metaalfase te vormen en neemt dan een
blauwe kleur. Deze kleurverandering, die volkomen ongebruikelijk is voor metalen, is het gevolg van de absorptie van rode straling en de transmissie van golven met een andere frequentie. Kleurrijke, lichtgevende effecten worden ook geproduceerd wanneer xenon wordt blootgesteld aan een elektrische stroom, waardoor een blauwe of lavendelachtige gloed ontstaat in een met gas gevulde glazen buis.
Alleen al het feit dat er acht elektronen in de laatste baan zijn, maakt xenon, net als andere edelgassen, tot een edelgas,
chemisch inactief. Bijgevolg ondergaat het element geen
meest typische reacties en, tot de jaren 1960, werd het beschouwd als
werd het niet in staat geacht verbindingen te vormen. In 1962 echter, Neil Bartlett van de
University of British Columbia geproduceerd in het laboratorium
xenonhexafluoroplatinaat door platinahexafluoride te ioniseren met
met xenon. Toegegeven, later bleek dat zijn product een mengsel was,
in plaats van een zuivere chemische verbinding,
maar het experiment opende de weg om de stelling van de inactiviteit van
edelgassen. Sindsdien zijn wetenschappers er al in geslaagd om
een aantal andere xenonhoudende verbindingen, met name fluoriden
(XeF2, XeF4, XeF6) en oxiden (XeO3, XeO4). Deze laatste zijn gevaarlijk omdat zij zich onderscheiden door hun grote explosiviteit.
Nieuwsgierigheid:
Een ballon gevuld met xenon zal zich heel anders gedragen dan een
helium ballon – het zal onmiddellijk op de grond vallen. 
Voorkomen en extractie van xenon
Xenon is een zeer zeldzaam element – in de atmosfeer van de aarde is het
wordt aangetroffen in concentraties van 0,087 ppm (1 molecuul op 20 miljoen). Dezelfde
is ontdekt in de gasmantel rond Mars. Op onze planeet
planeet, xenon zit ook in sommige bronwaters die
die het landoppervlak binnendringen geven het gas af in de lucht. Bovendien,
zijn er ook sporen van het element ontdekt in meteorieten.
Zeven natuurlijk voorkomende, stabiele isotopen van
xenon: Xe-126, Xe-128, Xe-129, Xe-130, Xe-131, Xe-132 en Xe-134.
Bovendien worden veertig onstabiele isotopen beschreven, waarvan
waarvan sommige worden gevormd in kernreactoren. Het is Xe-135 waarvan wordt aangenomen dat het
is grotendeels verantwoordelijk voor de ramp in de kerncentrale van Tsjernobyl.
De enige
rationele methode om het lichtgevende gas te verkrijgen is de fractionele
destillatie van vloeibare lucht, waarvan xenon de minst vluchtige is
deel. De bij dit proces verkregen vloeibare zuurstof bevat kleine hoeveelheden krypton en xenon, en verdere destillatie
maakt het mogelijk ze in zuivere vorm te isoleren. In 2018, meer dan
werd meer dan 17 miljoen liter xenon geproduceerd, en er wordt voorspeld dat in
In 2024 zal dit cijfer oplopen tot bijna 22 miljoen liter. De grootste
producent wereldwijd is tegenwoordig de Franse onderneming Air Liquide.
Xenon toepassingen
Ondanks zijn relatieve zeldzaamheid heeft xenon een aantal interessante toepassingen in de moderne industrie en wetenschap. Eerst en vooral is het een waardevolle grondstof voor de vervaardiging van zaklampen, stroboscopen, lasers en kiemdodende lampen. In de auto-industrie vervangen xenonlampen steeds vaker de klassieke halogeenlampen, waardoor de zichtbaarheid op de weg ‘s nachts aanzienlijk wordt verbeterd. Ze worden ook gewaardeerd om hun uitzonderlijke duurzaamheid. Bovendien geven xenonbooglampen wit licht dat lijkt op zonlicht en worden ze gebruikt in filmprojectoren.
In de geneeskunde fungeert xenon als verdovingsgas, maar het wordt relatief weinig gebruikt vanwege de prijs. In plaats daarvan wordt het gebruikt als preventief en therapeutisch middel bij ischemische beroertes, omdat het veelzijdige cardiovasculaire en neurologische bescherming biedt. Geïnhaleerd is het ook een vorm van sportdoping, omdat het een hormoon activeert dat de productie van rode bloedcellen verhoogt. Het staat momenteel ook op de lijst van verboden stoffen van het Wereld Anti-Doping Agentschap. Daarnaast wordt xenon gebruikt bij diagnostische beeldvorming (bijvoorbeeld bij MRI-scans) en laserchirurgie.
Toepassingen voor xenon zijn ook gevonden door NASA die het edelgas gebruikt om ionenmotoren te bouwen. Deze werden al in de jaren zeventig gebruikt om satellieten van energie te voorzien. In dit verband biedt xenon een aantal voordelen ten opzichte van alternatieve drijfgassen – in de eerste plaats kan het bij de juiste concentratie in vloeibare vorm bij kamertemperatuur worden bewaard en gaat het gemakkelijk over in een dampfase.
Andere interessante toepassingen van xenon omvatten talrijke wetenschappelijke en meetapparatuur zoals nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie, die bijvoorbeeld wordt gebruikt om het watergehalte van producten te bepalen, of een bellenkamer voor het waarnemen van elementaire deeltjes. Ten slotte speelt xenon ook een niet te verwaarlozen rol in de chemische industrie, waar het bij reacties wordt gebruikt als sterk oxidatiemiddel.
Interessant feit: Wetenschappers proberen vloeibare xenon te gebruiken om donkere materiedeeltjes te vinden – tot nu toe zonder succes.
Gezondheidseffecten van xenon
Op zich
Xenon zelf is niet giftig en heeft geen bekende biologische rol.
biologische rol. Bij gebruik in de geneeskunde lijkt het geen
negatieve effecten op het menselijk lichaam. Problematischer zijn echter
xenonverbindingen, die echter een sterk oxiderend effect hebben en
dus een ernstig gezondheidsrisico vormen.
In de uitzonderlijke
situatie, als een persoon zich in een kamer met zeer
geconcentreerd xenon, kan hij stikken, omdat het gas de longen vult,
waardoor het moeilijk is om aan zuurstofgebrek te voldoen. Daarom is er een
de vuistregel is om xenon in gesloten metaal of glas te houden…
containers, in goed geventileerde ruimten.
Xenon en ecologie
Het gebruik van xenon in de industrie heeft een sterke milieu-impact. In tegenstelling tot veel andere grondstoffen, zoals stikstofoxide, vormt het geen risico voor het milieu, zelfs niet wanneer het rechtstreeks in de atmosfeer wordt uitgestoten. Hoewel er studies zijn die suggereren dat het gebruik ervan in raketaandrijving kan leiden tot een verhoogde accumulatie van het gas binnen de aardgasschil, is er tot op heden geen reden om het als een risicofactor te beschouwen. .