Ксенон (-{Xe}-, ) племенити је гас -{VIII}-A групе. Име потиче од грчке речи -{ksénos}- што значи стран. Количина ксенона у ваздуху износи 0,085 -{ppm}- (). Ксенон су 1898. године открили Сер Вилијам Ремзи и Морис Траверс (Енглеска). Ксенон је инертан према свим елементима и хемикалијама, осим гасовитог флуора с којим ствара ксенон-флуорид. Ксенон је једноатомски гас без боје, мириса и укуса. Он није потпуно инертан елемент и под одређеним условима може дати више веза. Тако на пример под притиском од 0,1 -{MPa}- и при температури од 0 °C лакше ствара хидрате од аргона. Из ових веза се могу створити многе друге везе попут оксида, киселина и соли. Ксенон има малу комерцијалну употребу, али се у истраживањима користи као суперкритична течност.
Ксенон се добија из течног ваздуха. Ксенон се добија фракцијском дестилацијом течног ваздуха. Користи се у просторијама за тестирање ракетних погона дизајнираних за рад у вакууму, тј. за истраживања свемира. Као и криптон, може се добити фракцијском дестилацијом течног ваздуха (кисеоника) или селективном адсорпцијом на активном угљенику. Ксенон који се јавља у природи састоји се из седам стабилних изотопа. Осим њих постоји и преко 40 нестабилних, радиоактивних изотопа. Однос између изотопа ксенона је важан алат за проучавање ране историје Сунчевог система. Радиоактивни изотоп ксенон-135 се добија из јода-135 као резултат нуклеарне фисије, делујући као најзначајнији апсорбер неутрона у нуклеарним реакторима.
Примене ксенона ограничене су само на специјалне намене. Употребљава се за пуњење посебних лампи, и као општи анестетик. Електрични одводник у вакуумским цевима даје плаво светлуцање што указује на положај хемијских линија у спектру зрачења. Први ексимерски ласер користио је ксенонске димерне молекуле (Xe2) као активни ласерски медијум, а првобитни ласери су користили ксенонске бљескалице као ласерске пумпе. Због велике масе атома погодан је за пуњење мехуричастих комора за детекцију јонизујућег зрачења. Из истог разлога је посебно интересантан као радни гас у будућим јонским пропулзивним моторима. Изотоп 133Xe користи се као радиоизотоп у радиолошким истраживањима.
Историја
Ксенон је откривен у Енглеској, а открили су га шкотски хемичар Вилијам Ремзи и енглески хемичар Морис Траверс 12. јула 1898. врло брзо након што су открили елементе криптон и неон. Они су ксенон пронашли у остацима након што су испариле компоненте течног ваздуха. Ремзи је за овај гас предложио назив -{xenon}- према грчкој речи ξένον [-{xenon}-], једнини средњег рода речи ξένος [-{xenos}-], што значи „странац”, „непознати” или „гост”. Године 1902. Ремзи је извршио процену удела ксенона у Земљиној атмосфери од једног дела у 20 милиона делова ваздуха.
Током 1930-их, амерички инжењер Харолд Еџертон почео је да истражује технологију стробоскопских светала за фотографију велике брзине. То га је довело до изума ксенонских бљескалица, у којима се светлост генерише слањем електричне струје у виду импулса кроз цев напуњену гасом ксеноном. Еџертон је 1934. успео помоћу ове методе да добије блицеве у трајању од једне микросекунде.
Амерички лекар Алберт Р. Бенки млађи почео је 1939. да истражује узроке „опијености” уочене код рониоца који су ронили у великим дубинама. Проучавао је ефекте разних мешавина ваздуха за дисање на рониоцима, те је открио да су оне узроковале да рониоци примете промене у дубинама. На основу резултата његових истраживања закључио је да би гас ксенон могао послужити као анестетик. Мада је руски токсиколог Николај В. Лазарев наводно већ проучавао кориштење ксенона у ове сврхе још 1941. Бенки је ипак први објавио свој извештај док је потврда открића уследила 1946. када је амерички медицински истраживач Џон Х. Лоренс експериментисао на мишевима. Ксенон је први пут употребљен као анестетик при једној операцији 1951. када је амерички анестезиолог Стјуарт К. Кален успешно оперисао два пацијента.
Дуго времена су се ксенон и други племенити гасови сматрали потпуно хемијски инертним и да нису у могућности да граде било које једињење. Међутим, док је предавао на Универзитету Британска Колумбија, хемичар Нил Бартлет је открио да је гас платина хексафлуорид (-{PtF}-6) врло јако оксидационо средство које може да оксидује гасовити кисеоник (O2) дајући диоксигенил хексафлуороплатинат (-{O2+[PtF6]−}-). Пошто O2 и ксенон имају готово идентичне прве енергије јонизације, Бартлет је схватио да би се платина-хексафлуорид могао такође употребити за оксидирање ксенона. Тако је 23. марта 1962. он помешао два гаса добивши прво познато једињење неког племенитог гаса, ксенон хексафлуороплатинат.
Бартлет је сматрао да је састав његовог једињења -{Xe+[PtF6]−}-, али су каснији радови довели до закључка да се вероватније ради о мешавини различитих соли које садрже ксенон. Од тада, откривен је још велики број других ксенонових једињења, а упоредо су откривена и нека једињења других племенитих гасова аргона, криптона и радона, укључујући аргон флуорохидрид (-{HArF}-), криптон дифлуорид (-{KrF}-2) и радон флуорид. До 1971, било је познато више од 80 једињења ксенона.
У новембру 1999. тим научника из компаније ИБМ демонстрирао је технологију која је у могућности да манипулише појединачне атоме. Програм назван ИБМ у атомима користио је скенирајући тунелски микроскоп да би аранжирао 35 појединачних атома ксенона на супстрат од изузетно охлађеног кристала никла, тако да су тим атомима написали три слова компаније ИБМ. Био је то први случај да су атоми прецизно распоређени на некој равној површини.
Особине thumb|лево|Ксенонска бљескалица170pxАнимација
Ксенон има атомски број 54, што значи да његово језгро садржи 54 протона. При условима стандардне температуре и притиска, чисти гасовити ксенон има густину од 5,761 -{kg/m}-3, што је око 4,5 пута више од густине Земљине атмосфере при површини, 1,217 -{kg/m}-3.
Као течност, густина ксенона износи 3,100 -{g/mL}-, а највећу густину достиже на тројној тачки. Под истим условима, густина чврстог ксенона износи 3,640 -{g/cm}-3, што је више од просечне густине гранита, 2,75 -{g/cm}-3. При притисцима од неколико гигапаскала (-{GPa}-), ксенон се може превести у металну фазу. Чврсти ксенон прелази из равански центриране кубне структуре (-{fcc}-) у хексагоналну густо паковану (-{hcp}-) кристалну фазу под притиском од 155 -{Gpa}- те почиње да прелази у метал, без приметне промене запремине у -{hcp}- фази. У потпуни метални изглед прелази при 155 -{GPa}-. Када се метализује, ксенон поприма плаву боју попут неба, јер апсорбује црвену светлост и емитује друге видљиве фреквенције. Такве особине су необичне за метал, а објашњавају се релативно малом ширином електронских трака у металном ксенону.
Ксенон је члан елемената са нултом валенцом а који се називају племенити или инертни гасови. У већини уобичајених хемијских реакција он је инертан (попут сагоревања), јер његова спољашња валентна љуска садржи осам електрона. То му даје стабилну конфигурацију са минималном енергијом у којој су спољашњи електрони чврсто везани. У цеви за електрично пражњење, ксенон емитује плаву или љубичасту светлост када се побуди електричним пражњењем. Ксенон емитује емисијске (спектралне) линије које обухватају видљиви спектар, а најинтензивније линије се налазе у подручју плавог дела спектра, што му и даје обојеност.
Изотопи
Ксенон у природи састављен је из седам стабилних изотопа, што је више или исто од свих других познатих хемијских елемената изузев калаја, који их има десет. Калај је једини познати елемент који има више од седам стабилних изотопа. За изотопе <sup>126>/sup>-{Xe}- и 134-{Xe}- се претпоставља да се распадају двоструким бета распадом, али то никад није доказано па се убрајају у стабилне изотопе. Осим ових стабилних, постоји преко 40 нестабилних изотопа који су добро истражени. Међу нестабилним изотопима најдуже „живући” је 136-{Xe}-, за који је доказано да се распада двоструким бета распадом уз време полураспада од 2,11×1021 година. Изотоп 129-{Xe}- настаје бета распадом 129-{I}-, а има време полураспада од 16 милиона година, док су 131-{m}--{Xe}-, 133-{Xe}-, 133m-{Xe}- и 135-{Xe}- неки од фисијских производа изотопа 235-{U}- и 239-{Pu}- па се као такви користе као индикатори нуклеарних експлозија. Сада је доказана и радиоактивност изотопа 124-{Xe}-.
Језгра два стабилна изотопа ксенона, 129-{Xe}- и 131-{Xe}-, имају интринсични угаони моменат различит од нуле (нуклеарни спин, погодан за НМР). Нуклеарни спинови се могу поравнати изнад нивоа уобичајене поларизације помоћу циркуларно поларизоване светлости и паре рубидијума. Тако постигнута поларизација спина атомског језгра ксенона може прекорачити за 50% своје максималне вредности, значајно прелазећи вредност термалне равнотеже коју налаже парамагнетна статистика (обично 0,001% највише вредности при собној температури, чак и у присуству најснажнијих магнета). Такво слагање спинова изван равнотеже је привремена ситуација и назива се хиперполаризација. Процес хиперполаризације ксенона назива се оптичко пумпање (иако се сам процес знатно разликује од „пумпања” код ласера).
Пошто језгро изотопа 129-{Xe}- има спин 1/2, па стога има нулти електрични квадруполни момент, оно не показује било какве квадруполне међуреакције током судара са другим атомима, те се његова хиперполаризација може одржавати током дужег временског периода, чак и када се ласерски сноп прекине или искључи а алкалне паре уклоне кондензацијом са површине при собној температури. Поларизација спина 129-{Xe}- може се одржати од неколико секунди код атома ксенона растворених у крви па до неколико сати у гасној фази и неколико дана у дубоко смрзнутом чврстом ксенону. За разлику од њега, изотоп 131-{Xe}- има вредност нуклеарног спина од и квадруполни момент различит од нуле, тако да су његова времена релаксације -{t}-1 у распонима од милисекунде до секунде.
Неки радиоактивни изотопи ксенона, на пример 133-{Xe}- и 135-{Xe}-, настају неутронском радијацијом фисијског материјала унутар нуклеарних реактора. Изотоп 135-{Xe}- је од посебног значаја у процесима који се одвијају у нуклеарним фисијским реакторима. 135-{Xe}- има енормно велики попречни пресек за термалне неутроне од 2,6×106 барна, те тако он делује као апсорбер неутрона или „отров” који може успорити или потпуно зауставити ланчану нуклеарну реакцију након одређеног периода. Ова појава је откривена код првих нуклеарних реактора који су направљени у склопу америчког пројекта Менхетн за производњу плутонијума. Касније су научници начинили промене у дизајну реактора да би повећали реактивност у њима (број неутрона по фисији који даље учествују у фисији других атома нуклеарног горива). „Тровање” реактора са 135-{Xe}- играло је значајну улогу у Чернобиљској катастрофи. Гашење или смањење снаге реактора може бити резултат акумулирања 135-{Xe}- и преласка реактора у такозвану „јодну јаму”.
У екстремним, нежељеним условима, релативно високе концентрације радиоактивних изотопа ксенона се могу наћи да излазе из нуклеарног реактора због отпуштања фисионих производа насталих од оштећених шипки нуклеарног горива или фисије уранијума у води за хлађење.