高纯氙气

氙(xenon),化学符号Xe,是一种稀有气体,元素周期表中第18族元素之一,原子序数54。无色、无臭、无味,化学性质极不活泼。存在于空气中(每100ml空气含氙0.0087mL),也存在于温泉的气体中
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saf
 

氙元素参数

原子半径

4.05Å

共价半径

209pm;1.31Å

沸点

-108.10℃(101.325kpa)

三相点

16.130K

气体密度

5.89kg/m³(273.15K,101.325kpa)

液体密度

3057kg/m³(-108.10℃,101.325kpa);

气液体积比

518.9

介电常数

1.001238(298K,101.325kpa)

磁化率

-43×10?¹cgs·mol?¹(298K,101.325kpa)

折射率

1.000702(g,273K,101.325KPa,5893A)

比容

0.180m³·kg?¹(294.3K,101.325kPa)

临界温度

289.74K

临界压力

5764kPa

临界密度

1100.0kg·m?³

熔化热

17.49kJ·kg?¹(161.4K,81.6kPa)

气化热

96.30KJ·kg?¹(165.1K,101.325kpa)

比热容

Cp=160.03J/(kg·K)(g,298K,101.325kpa);Cv=96.41J/(kg·K)(g,298K,101.325kpa);

比热比

Cp/Cv=1.67(g,298K,101.325kpa)

蒸气压

2634kPa(253K);4175kPa(273K);5147kPa(283K);

粘度

0.02110mPa·S(g,273K,101.325kPa);0.528mPa·S(l,289.74k);

表面张力

18.7mN·m?¹(163K)

导热系数

0.005192W·m?¹·K?¹(273K,101.325kPa);165.014kh0.07322W·m?¹·K?¹(l);

 

氙气产品参数

序号

名称

符号

纯度(%)

钢瓶容积(L)

压力(Mpa)

充装量(m³)

螺纹出口

钢瓶尺寸(mm)

钢瓶皮重(kg)

1

高纯氙气

Xe

99.999

8L

6±0.5

1.0

W21.8

140×880

10

2

40L

6±0.5

5.5

G5/8

232×1430

50

3

50L

6±0.5

6.0

CGA580

320×1650

 


 

氙气技术指标(GB/T 5828-2006)

项目

指标

高纯氙

纯氙

一等品

合格品

一等品

合格品

氙气Xe纯度(体积分数)/10^(-2)     ≥

99.9995

99.999

99.995

99.99

氮气N2含量(体积分数)/10^(-6)    ≤

1.5

2.5

8

20

氧气O2氩气Ar含量(O2+Ar)(体积分数)/10^(-6)                                   ≤

0.5

1.5

4

5

氢气H2含量(体积分数)/10^(-6)   ≤

0.5

0.5

1

2

一氧化碳CO含量(体积分数)/10^(-6)                                  ≤

0.1

0.2

0.4

1

二氧化碳CO2含量(体积分数)/10^(-6)                                  ≤

0.1

0.3

0.8

1

甲烷CH4含量(体积分数)/10^(-6)  ≤

0.1

0.3

0.8

1

水分H2O含量(体积分数)/10^(-6)  ≤

1

2

3

3

氪气Kr含量(体积分数)/10^(-6)      ≤

1

2

20

50

氧化亚氮N2O含量(体积分数)/10^(-6)                                  ≤

0.1

0.2

1

1

氟化物C2F6含量(体积分数)10^(-6)   ≤

0.1

0.5

10

15

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点击查询氙气MSDS(化学品安全说明书)

一、化学性质

1、数据

电子排布:[Kr]5s²5p?;

电负性:2.60(泡林标度);

化学键能:Xe-O:84kJ ·mol?¹;

氧化态:Xe(0), Xe(II), Xe(IV), Xe(VI), Xe(VIII);

晶体结构:面心立方晶胞;a = 620.23 pm;

电离能(kJ /mol):I?:1170.4;I?: 2046;I?: 3097;I?: 4300;I?: 5500;I?: 6600;I?: 9300;I?: 10600;I?:19800;I??: 23000。

氙的电子构型非常稳定,且它的电离能相对较大,因此在化学上显惰性,只与强的氧化剂反应。

2、氟化反应与氟化氙

    氙气与氟气直接混合,可以得到无色的XeF?,XeF?与XeF?晶体,氙与氟的比例不同,得到的主产物不同:Xe:F?=2:1,1273K,1.03×10?Pa或298K,紫外线光照:Xe:F?=1:5,873K,6.18×10?Pa:Xe:F?=1:20,573K,6.18×10?Pa:

    若使用镍、钴和钙的氟化物作为催化剂能显著提高上述反应速率,使用Ag?O或Ni?O?则可以在零度时引起氟和氙的爆炸反应。一些氟化物则对反应催化具有选择性,例如在Xe:F?=1:10,温度为120℃时,使用氟化镁作为催化剂,产物只有XeF?,若使用二氟化镍作为催化剂,产物则只有XeF?。氙的三种氟化物在室温下都能稳定存在。若将XeF?溶于水中,则与水缓慢反应,又得到氙气:XeF?与水反应时,一半发生反应,另一半则歧化为Xe(0)与Xe(VI):,反应过程中有疑似XeOF?的黄色中间产物。

XeF?与水发生的是水解反应:生成的XeOF?则进一步与水反应,直到完全水解:。生成的XeO?可以溶解于水并稳定存在,不会进一步氧化水。碱性时,XeF?会歧化为不溶解的高氙酸盐与氙气。氙的氟化物都是强的氧化剂与氟化剂,在工业生产上有实际用途,例如一些有机物的氟化,使用的就是XeF?。

2、含氧化合物

    氙的氧化物有XeO?与XeO?,对应的酸根为氙酸根(HXeO??)与高氙酸根(XeO???)。

    XeO?可用XeF?或XeF?与水反应制得,XeO?在酸性与中性溶液中稳定,在碱性溶液中以HXeO??形式存在,并且不稳定,易分解或歧化。

    XeO?可由高氙酸钡与硫酸复分解制得:XeO?是一种稳定性差,易爆炸的黄色固体,氧化性极强。

    除上边所述的XeF?歧化制法,高氙酸盐亦可通过XeO?的碱溶液与臭氧反应制得。

3、复合氟化物

    在氙的化合物的发现史上,复合氟化物占有重要的地位。氙的第一个真正意义上的化合物正是复合氟化物氟铂酸氙(Xe?PtF??),它是用Xe与强氧化剂PtF?混合产生的。随着Xe与PtF?的用量的不同,氟铂酸氙的组成可以在Xe?:PtF??=0.5:1之间变化。氟铂酸氙是一种发粘的橙黄色固体,在室温下稳定,遇水分解出氙,氧气,氟化氢和二氧化铂(IV)。其他一些金属的六氟化物也可以与氙反应生成形如XeMF?的化合物。将氙、氟和固态PF?混合并辉光放电,可以生成不稳定的XePF?,同时氙、氟和玻璃仪器反应产生Xe?SiF?。将二氟化氙和一些金属的五氟化物反应也可以生成XeMF?型的化合物。 

4、其它化合物

    含有Xe-N键与Xe-C的化合物均被发现,典型代表是FXeN(SO?F)?与[Xe(C?F?)]·[C?F?BF?]。

氙还有氢醌包合物形式的化合物,其中氙被捕集至氢醌的晶格之中。

二、同位素

    氙的同位素中,¹¹?Xe至¹??Xe均被实验室制得,其中能稳定存在的是¹²?Xe,¹²?Xe,¹²?Xe~¹³²Xe,¹³?Xe与¹³?Xe,自然界中丰度最大的是¹³²Xe。

三、元素分布

    1、空气中含量:约90ppm;

    2、地壳中含量:2×10??ppm;

    3、元素在海水中的含量:1×10??ppm;

    4、大气中的Xe主要来自原始生成,岩石圈、小行星、陨石通过风化作用释放出其中的稀有气体。宇宙射线和其他高能粒子的核反应也能产生少量Xe。

四、制备方法

    氙在空气中的储量达到19.5亿吨,因此通过分馏液态空气是制取氙的良好途径。氙是空分工业的副产物。

    首先液化空气,分馏出液氧,稀有气体即富集于其中,通过进一步分馏,提纯可分离出稀有气体的混合液。173K时使用活性炭吸附,Ar,Kr与Xe被吸附,通过改变温度及其他条件,可以获得氙。

五、主要用途

    1、氙广泛用于电子、光电源工业,还用于气体激光器和等离子流中。

    2、用氙气充的灯泡与相同功率的充氩灯泡相比具有发光率高、体积小、寿命长、省电等优点。氙气灯有极高的发光强度,一盏六万瓦的氙灯的亮度,相当于九百只一百瓦的普通灯泡。

    3、由于氙具有几乎连续的光谱,因此可以在高压电弧放电作用下产生类似日光的明亮白光,这种长弧氙灯俗称“人造小太阳”,由于透雾能力特别强,可用作有雾导航灯。

    4、氙闪光灯的色彩好,用于拍摄彩色电影。

    5、氙灯可以放出紫外线,医疗上对此有所应用。

    6、氙的同位素被用于测量脑血流量与研究肺功能、计算胰岛素分泌量等。

    7、氙灯凹面聚光后可生成2500℃高温,可用于焊接或切割难熔金属,如钛、钼等。

    8、氙还是一种没有副作用的深度麻醉剂,它能溶于细胞质的油脂中,引起细胞的膨胀和麻醉,从而使神经末梢的作用暂时停止。人们曾试用4/5的氙气和1/5的氧气组成混合气体,作为麻醉剂,效果很好。只是由于氙气很少,所以这种方法不能广泛应用。

    9、由于可以吸收X射线,氙也被用作X射线的屏蔽。

    10、此外,氙在原子核反应堆和高能物理方面也有很多用途。