كزينون

الزينون Xenon، عنصر كيميائي برمز Xe ورقم ذري 54 في الجدول الدوري،كتلته الذرية 131.293 جرام/مول، رقمه الدوري 5، حالته القياسية غاز عند درجة حرارة 298 كلفن. هذا العنصر غاز نبيل ثقيل لا لون ولا رائحة له. يوجد في الغلاف الجوي للأرض (بكميات قليلة جدا على هيئة مقادير خطية رغم أنه ليس له رد فعل عامة، يستطيع تحمل بعض التفاعلات الكيميائية كتركيب سداسي فلورو بلاتينات الزينون xénons hexafluorople أول غاز نبيل مركب يمكن تركيبه. عنصر الزينون الموجود طبيعيا يتكون من تسعة نظائر مستقرة. هناك أيضا أكثر من 40 نظير غير مستقر تخضع للتحلل الإشعاعي. تعد نظائر الزينون وسيلة هامة لدراسة تاريخ النظام الشمسي. زينونن-135 ينتج عن الانشطار النووي ويعمل كماص للنيوترونات في المفاعلات النووية. يستعمل الزينون في مصابيح الفلاش والمصابيح المقوسة وكذا التبنيج أو التخدير العام كما أن أول نموذج ليزر إكسيمر استعمل جزيء زينون ثنائ الوحدات (Xe2) كوسيط ليزري.
محتويات [أخف]
1 تاريخ
2 الخصائص
3 المواصفات الفيزيائية
4 الوقوع والإنتاج
5 النظائر المشعة ودراسات النظائر (الاسوتوبات والدراسات الاسوتوبية)
6 مركبات الزينون
6.1 الأكسيد والأكسوهاليد
6.2 مركبات أخرى
7 الاستخدامات
8 تطبيقات
8.1 الإضاءة والبصريات
8.1.1 مصابيح تفريغ الغاز
8.1.2 ليزر
8.2 طبية
8.2.1 التخدير
8.2.2 التصوير
8.3 رنين المغناطيسي النووي للزنون
9 إستعملات أخرى للزينون
10 الاحتياطات
11 فوائد الزينون
12 عيوب الزينون
13 المراجع
[عدل]تاريخ

تم اكتشاف عنصر " زينون " في إنجلترا من قبل ويليام رامساي وموريس كرافرس في 12 جويلية 1898 فقط بعد اكتشافهما للعنصرين" كريبتون ونينون" لهذا الغاز. وجداه في البقايا المتبخرة لعناصر سائل جوي. اقترح رامساي اسم " زينون " لهاذ الغاز من الكلمة اليونانية xenon مفردها xenes الذي يعني غريب أو ضيف في سنة 1902 توقع رامساي ان جزء من " زينون "في جو الأرض هو 1 من 20 مليون. خلال الثلاثينيات من القرن الماضي المهندس هارولد ادجرتون بدا في بحث تكنلوجيا الضوء strbe للتصوير العالي السرعة. أدى هذا به إلى اختراع المصباح الوامض المشغل بعنصر " زينون " الذي ينتج الضوء بإرسال تيار كهربائي سريع عبر أنبوب مليء بغاز " زينون " في 1934. ادجرتون كان قادرا على إنتاج ومضات قصيرة كجزء صغير من الثانية مايكرو ثانية بهذه الطريقة. في 1939 بدا البرت وجوفير يبحث عن اسباب السكر للغطاسين في عمق البحر. اختبر التأثيرات المتنوعة الأمزجة المستنشقة على مواضيعه واكتشف أن ذلك سبب للغطاسين تغيرا عن الولوج في العمق. من خلا ل نتائجه استنتج ان غاز " زينون " يمكن استعماله كمخدر. رغم أن لزهراف في روسيا على ما يبدو درس تخدير غاز " زينون " في 1941 أول تقري منشور يؤكد التخدير بغاز " زينون " كان في 1946 من قبل ج.ه لورانس الذي جرب واختبر على الفئران. استعمل عنصر " زينون " لاول مرة كمخدر للجراحة في 1951 من طرف ستيوارت. كالن الذي اجري عمليات جراحية ناجحة على مريضين. عنصر " زينون "والغازات النبيلة الأخرى اعتبروا المدة طويلة أنهم كيميائيا وغير قادرة على التركيب أو إنتاج عناصر مركبة.لكن خلال التدريس في جامعة كولومبيا بريتش، اكتشف بارتلر ان غاز بلاتينيوم هيكسافلوريد (ptf6) عبارة عن عنصر اوكسيديزين قوي يستطيع اكسدة غاز الاكسجين O2 لتشكيل أو تركيب ديو كسجنيل هيكسا فيلوربلاتينات ((ptf6) O2.بما ان O2 و" زينون " لهما تقريبا نفس القدرة الأيونية الأولى، بارتلر تحقق أو استخلص أن بلاتين يوم هيكسافلوريد ربما يمكنه أيضا أكسدة " زينون ". في 23 مارس 1962 اعتقد بارتلر ان تركيبته تكون (ptf6) X2. رغم ان عمله فيما بعد اكد احتمال كبير ان يكون مزيجا من عدة عناصر " زينون " تحتوي على أملاح. من ثم مركبات زينونية أخرى تم اكتشافها سويا مع بعض مركبات من غازات نبيلة. أرغون كريبتون رادون. إضافة إلى أرغون فليروهيديد (HA1F) كريبتون ديفيليوريد (K1 F2) واردون فليوريد حوالي سنة 1971 أكثر من 80عنصر زينوني مركب تم التعرف عليها. في 1960 اكتشف الفيزيائي جون رينولدز أن أجزاء من نيازك احتوت على كميات غزيرة من نظائر شاذة في التركيبة من النظير زينون-129 واستنتج ان هذه الكمية هي ناتج اضمحلال للنظير المشع يود-129. نتج هذا النظير ببطء بواسطة الأشعة الكونية وانشطارات نووية، ولكن هذه الكمية من هذا النظير لا تتوفر إلا من خلال انفجار نجم. مع أن عمر النصف للنظير يود-129 قصير نسبيا بالمقارنة مع الفترات الزمنية للكون, عمر النصف لهذا النظير يبلغ 16 مليون سنة فقط، هذا يثبت أنه لم يمر إلا وقت قصير بين انفجار النجم وبين تجمد النيزك واحتجازه للنظير يود-129، هذين السببين (انفجار النجم وتجمد سحابة الغازات) يدلان على حدوث هذا في التاريخ المبكر للنظام الشمسي، وأيضا النظير يود-129 من المحتمل تكونه قبل تكون النظام الشمسي، ولكن ليس قبله بفترة طويلة، وقام ببذر أيونات سحابة الغازات الشمسية مع نظائر من مصدر آخر، ربما يكون انفجار النجم سببا لانهيار سحابة الغازات الشمسية. كان الاعتقاد السائد لفترة طويلة بأن الزينون والغازات النبيلة الأخرى خاملة كيميائيا وليست قادرة على الدخول في مركبات، على الرغم من ذلك، اكتشف نيل بارتليت خلال تدريسه في جامعة كولومبيا البريطانية أن غاز سداسي فلوريد البلاتين (PtF6) هو عامل أكسدة قوي يستطيع تحويل غاز الأكسجين (O2)إلى ثاني أكسيد سداسي فلوريد البلاتين [O2[PtF6، وبما أن جهد التأين الأول لكل من الأكسجين والزينون متقارب، أدرك بارتليت أن سداسي فلوريد البلاتين ربما يكون قادرا على إجراء تفاعل مع الزينون. في 23 مارس 1962، قام بارتليت بخلط الغازين معا وأنتج أول مركب كيميائي معروف لغاز نبيل: سداسي فلوريد بلاتين الزينون، اعتقد بارتليت خلال عملية التحظير هذا المركب أنه من الممكن وجود العديد من أملاح الزينون. منذ ذلك الحين، تم اكتشاف العديد من مركبات الزينون وتم التعرف على مركبات لغازات الكريبتون والرادون والأرجون مثل هيدرو فلوريد الآرجون (HArF) وثاني فلوريد الكريبتون (KrF2) وفلوريد الرادون (RnF)
[عدل]الخصائص



Xenon فلاش
وميض / بريق زينون : ذرة زينون هي معرفة بأنها تحتوي على نواة ب 54 بروتون تحت درجة حرارة وضغط قياسيين، غاز زينون النقي له كثافة ك 5.761 كغ/ م3 حوالي 45 مرات الكثافة السطحية لجو الأرض 1.217 كغ/ م3 كسائل >.[4] " زينون "له كثافة تساوي او تفوق 3.100 غ/ل مع كثافة قصوى تحدث عند النقطة الثلاثية. تحت نفس الظروف كثافة زينون وهو صلب تعادل 3.640غ/ سم3وهي أعلى من كثافة المتوسطة للغرانيت 2.75 غ/ سم3 باستعمال giga pascal للضغط يتم اقحام " زينون " في مرحلة المعادنphase يتحول عنصر " زينون " الصلب من تكعيب وجه مركز ((hcp) (fcc هيكساغونال باكت وهي مرحلة كريستالية تحت الضغط تبدا بالتحول إلى معدنية في حوالي 140 gpa دون ملاحظة تغير في الحجم في مرحلة hcp. هي معدن بالكامل 155 gpa. عند التمعدن عنصر " زينون " يبدو ازرقا سماويا لأنه يمتص الضوء الأحمر ويحول ترددات مركبة أخرى. هذا السلوك غير عادي بالنسبة لمعدن ويمكن شرحه بقصر سمك الروابط الالكترونية نسبيا في عنصر زينون المعدني. " زينون " هو عضو من العناصر ذات valence الخارجية تحتوي على ثمانية الكترونات. هذا ينتج رسم بيان ادني وثابت للطاقة الذي من خلاله الالكترونات الخارجية مرتبطة بإحكام.إلا أن عنصر " زينون " يمكن أن يؤكسد بعوامل أو عناصر مؤكسدة قوية وعدة مركبات كزينونية تم تركيبها. في انبوب مليء بالغاز كزينون يبعث بريقا أو خزامى عندما يثار الغاز بإفراغ كهربائي يبعث أو يخرج كزينون مجموعة من اسطر أو خطوط الانبعاث التي تقرن الطيف المرئي إلا أن أغلب الخطوط الشديدة تظهر أو تحدث في منطقة اللون الأزرق الذي ينتج التلوين.
[عدل]المواصفات الفيزيائية

ينتج الزينون المعدني بتسليط ضغط بعِدّة مئات كيلو بار. والزينون غاز نبيل أَو غاز خامل يوجد بكميات قليلة في الجوّ وبنسبة (أقل مِنْ 1 جزء بالمليون حجما), كما يوجد في جو المريخ بحدود حوالي 0.08 جزء بالمليون. من صفات الزينون أنه عديم الرائحةُ وعديم اللون.
قبل عام 1962 اعتقد بأنّ غاز الزينون وبقية الغازات النبيلةِ الأخرى لا يمكن تَشكيل المركّبات منها. ومركّبات الزينون المعروفة الآن هي (الهيدرات، فوق زينتات الصوديوم، ديوتيرات، ثنائي الفلوريد، رباعي الفلوريد، سداسي الفلوريد)، (XePtF6) ،(XeRhF6) والمتفجر العالي الانفجار المعروف ب (ثلاثي أكسيد الزينون، XeO3).
يعطي أنبوب الزينون المفرغ من الهواء وهج أزرق عندما يهيج بالتفريغ الكهربائيِ ويستعمل في المصابيح ذات الضوء القوي الوهاج Strobe Lamp.
الزينون يحصل عليه كناتج عرضي مِنْ تسيل وتجزيئه الهواء تحت ضغط عالي. وهذا لا يُجرى عادة في المختبرات, والزينون متوفرُ بشكل تجاري ويجهز في أسطوانات ذات ضغط عاليِ.
[عدل]الوقوع والإنتاج

كزينون هو غاز اثر في جو الأرض إحداث أو تقع عند 1+-87 جزء من المليار أو تقريبا جزء من 11.5 مليون جزء ويوجد أيضا في الغازات المنبعثة من بعض الينابيع المعدنية. كزينون يتحصل عليه تجاريا كإنتاج مزدوج من تقسيم الهواء إلى أكسجين ونيتروجين بعد هذا الانقسام عادة ينجز بالتقطير الجزئي في نبات ذو عمودين الأكسجين السائل المحصل عليه سيحتوي على كميات قليلة من الكريبتون والكزينون. بواسطة خطوات إضافية للتقطير الجزئي. الأكسجين السائل يمكن تغذيته للحصول 0.1-02٪من مزيج الكريبتون والكزينون الذي يستخلص اما عن طريق الامتصاص على silicagel أو بالتقطير أخير. مزيج الكريبتون والكزينون يمكنه عزله إلى الكريبتون والكزينون عبر التقطير استخلاص لتر واحد من الكزينون من الجو يستلزم 220 سا/واط. الإنتاج العالمي للكزينون في 1998 قدر ب 5000-7000م3 بسبب نقص وفرته.كزينون اغلى من الغازات النبيلة الاخف وزنا الاثمان التقريبية لشراء كميات قليلة في أوروبا 1999 10 اورو بالنسبة لعنصر الكزينون و 1 أوروا /ل للكريبتون و 0.20 اورو/ل للنيون. داخل النظام الشمسي جزء النوى للكزينون هو 1.56x 10-8 لتوفير جزء في 64 من الكتلة الكلية. كزينون نادر رئيسيا في جو الشمس على الأرض وفي المذنبات والنيازك لكوكب المشتري وفرة عالية غير عادية من عنصر الكزينون في جزه حوالي 206 مرات أكثر من التي حول الشمس. هذه الوفرة العالية تبقي غير مفهومة وتكون غالبا نتيجة بناء قديم وسريع للكويكبات قبل اشتعال presolar disk مشكل الكيزون الأرضي المنخفض يمكن شرحه covalent bonding من كزينون إلى أوكسجين داخل quartz مما يؤدي إلى انخفاض الغاز الكزينون المنبعث إلى هواء. عكس الغازات النبيلة ذات الكتل القليلة العملية العادية ل stellar نيكليو سينتاسيس داخل نجم لا تشكل كزينون عناصر أكثر كتلة من الحديد irom56 عندها مقدار الطاقة صافي الإنتاج عبر الذوبان. إذن ليس هناك ربح للطاقة لنجم عند إنتاج كزنون عوضا من ذلك يشكل كزينزن خلال انفجارات بواسطة عملية الحصول على النيترون sprocess للنجوم الحمراء العملاقة التي تبعث الهيدروجين إلى بواطنها وتدخل asymptoptic giand branch الجدر العملاق الاسيمتوبتيكي في الانفجارات الكلاسيكية novae وتشكل تآكلا إشعاعيا لعناصر مثل الايودين واليورانيم والبلوتو نيم.
[عدل]النظائر المشعة ودراسات النظائر (الاسوتوبات والدراسات الاسوتوبية)

وجود كزينزن طبيعيا مكون من تسعة نظائر ثابتة جامدة الأكثر من أي عنصر باستثناء tih الذي يتكون من عشرة كزينون و tim هما فقط العنصران الذي لهما أكثر من سبعة اسوتوبات ثابتة. اسوتوبات Xe124 ,Xe134، Xe136، يتنبا انهما تستطيع تحمل تآكل beta المزدوج لكن هذا لم يلحظ قط لهذا يعدون عناصر ثابتة إضافة إلى هذه الأشكال الثابتة هناك أكثر من 40اسو توب غير ثابة تتم دراستها. ينتج بتآكل beta I129 الذي يملك نصف حياة 16 مليون سنة في حين ان ,Xe131M 135 Xe133M ,Xe134، Xe133 هب بعض من منتجات FISSION لكل من U235 و Pu39 واذن تستعمل كدلائل أو مشيرات للانفجارات النووية. نويات اثنين من النظائر والكزينون الثابتة X2 129 و X2 131 لها non zero intrissic anguler montent. الدورات النووية يمكن ترتيبها ما وراء مستويات الاستقطاب العادية بواسطة ضوء الاستقطاب الدائري وبخار rudbiridium الاستقطاب الدائري الناتج عن نويات الكزينون يمكن أن تفوق 50 من قيمتها القصوى الممكنة. سابقة القيمة القصوى لدرجة حرارة غرفة ،حتى في أقوى المغانط. هذا الترتيب الغير متوازن للدورات هو ظرف أني ويسمى hyperpolarisation هذه العملية للكزينون تسمى opticapunping رغم أن هذه العملية مختلفة عن ضخ أشعة الليزر. لان نوى 139 Xeله دوران1/2 وعليه zéro Electric quadra pole moment لحظة صفر الكهرباء، نوى 139 Xe لا يختبر أي تفاعل quadra pole خلال التصادم مع ذرات أخرى. ولهذا hyperpolarisation خاصته يمكن السيطرة عليه لفترات طويلة من الوقت حتى بعد إطفاء شعاع الليزر وإخلاء أو تفريغ بخار alkaliبالتكثيف على مساحة درجة حرارة الغرفة. الدوران الاستقطاب 139 Xeيمكنه الصمود لبضعة ثوان بالنسبة لذرات الكزينون المنحلة في الدم لبضع ساعات في مرحلة الغاز ولعدة أيام في الكزينون الصلب الشديد البرودة. على العكس 131 Xeل