Xenon
Xenon (ooltgreeksch: ξένος „frömd“) is en cheemsch Element mit dat Atomteken Xe un de Atomtall 54. So as Helium, Neon, Argon, Krypton un Radon is dat en Eddelgas. Dat bedüüt, dat Xenon nich so licht mit annere Elementen oder sik sülvst reageren kann. Man kennt blots en paar Verbinnen mit Xenon, wovon aver de meisten blots bi ganz siete Temperaturen bestännig blievt. Xenon kummt in de Natur nich as Molekül vör, man blifft en enkelt Atom. 

Dat Gas is dat roorste Element op de Eer, dat nicht radioaktiv is un is in lütte Mengden in de Atmosphäär to finnen. Ofschoonst dat roor is, wat dat op männige Oort un Wies insett, so to’n Bispeel as Füllgas vun Xenon-Gasentladungslampen, de ünner annern in Autolüchten („Xenonlicht“) insett warrt, oder as Narkoosmiddel to’n Inaten.

Historie 
John William Strutt, 3. Baron Rayleigh, un William Ramsay harrn 1894 Argon as dat eerste Eddelgas opdeckt. Een Johr later hett Ramsay dat bit dorhen blots ut dat Sünnspektrum bekannte Helium ut Uranierz isoleert un weer ut de Gesetten vun’t Periodensystem gewohr, dat dat noch annere Elementen von disse Oort geven müss. He hett dorüm siet 1896 eerst mol verschedene Mineralen un Meteoriten un de Gasen, de bi’t Hitt maken oder Oplösen afgeven weern, ünnersöcht. Ramsay un sien Mitarbeiter Morris William Travers harrn dormit aver keen Spood. Se fünnen blots Helium un roor ok Argon. Ok dat Ünnersöken vun hitte Gasen ut Cauterets in Frankriek un ut Iesland hebbt keen Resultaten bröcht.

Denn füngen se an, 15 l Rohargon to ünnersöken un dör Verfletigen un frakschoneerte Destillatschoon optosplitten. Bi’t Verdampen vun’t Rohargon bleev wat torüch, wat se ünnersöken deen. Dorbi hebbt se dat ne’e Element Krypton opdeckt. Nadem se ok Neon opdeckt harrn, füngen Ramsay un Travers in’n September 1898 dormit an, Krypton dör frakschoneerte Destillatschoon wieter to ünnersöken. Dorbi sünd se op en Element stött, dat en högeren Kaakpunkt harr as Krypton. Dat hebbt se denn Xenon nöömt na dat ooltgreeksche xénos (ξένος) för „frömd“.

1939 hett Albert R. Behnke opdeckt, dat Xenon anästhetisch wirken deit. He ünnersöch verscheden Gasen un Gasmischen op Dukers un vermodt ut sien Resultaten, dat Xenon ok bi Normaldruck en narkotisch Wirken hebben müss. Man, he harr nich noog vun dat Gas, üm dat natowiesen. Bestätigt weer dat 1946 an Müüs dör J. H. Lawrence. De eerste Operatschoon ünner Xenon-Narkoos hett Stuart C. Cullen 1951 maakt.

Neil Bartlett hett 1962 mit Xenonhexafluoroplatinat to’n eersten mol en Xenonverbinnen opdeckt, wat de eerste Eddelgasverbinnen överhaupt weer. Blots wenigen Maanden later sünd in’n August 1962 meist to glieken Tiet Xenon(II)-fluorid vun Rudolf Hoppe un Xenon(IV)-fluorid vun en Grupp üm de US-Amerikaner C. L. Chernick un H. H. Claassen synthetiseert worrn.

Vörkamen 
In’t Weltall is Xenon nich roor un kann vun sien Männigkeit mit de vun Barium, Rubidium un Nickel vergleken warrn. Op de Eer tellt dat Element dorgegen to de, de an’n wenigsten vörkamt. Dat is dat roorste bestännige Element. Blots en Reeg vun radioaktive Elementen, de sünners as Twüschenprodukten in Verfallsregen vörkamt, sünd noch roorer.

De gröttste Deel vun’t Xenon is wohrschienlich in de Atmosphäär antofinnen, woneem sien Andeel ruchweg 0,09 ppm bedriggt. Ok de Ozeanen, enkelte Stenen as Granit un Eerdgas-Borns bargt Xenon in lütte Andelen. Entstahn is dat ünner annern dör Spontanverfall vun Uran un Thorium, wat sik dör en afwieken Isotopentosammensetten vun dat atmosphäärsche Xenon nawiesen lett. As Verfallsprodukt vun radioaktive Stoffen warrt Xenon dorüm vundaag ok as Indikater för Atomwapentests bruukt un dör de CTBTO weltwiet meten. Dat geiht över dat Anlagern an Sülverzeolithen in Xenonfallen.

Meteoriten bargt Xenon, dat villicht al siet Entstahn vun’t Sünnsystem in Stenen inslaten is oder dör verschedene sekundäre Vörgäng entstahn sünd, so as de radioaktive Verfall vun’t Jodisotop 129I, Spallatschoonsreakschonen oder dat Karnsplitten vun swore isotopen as 244Pu. Ok op de Eer laat sik Xenon-Produkten vun disse Reakschonen nawiesen, wat anners rüm ok wat över’t Entstahn vun de Eer utseggt. Op’n Maand is Xenon in’n Maandstoff funnen worrn, de woll dör den Sünnwind dor hen transporteert worrn is. In Maandstenen weer Xenon funnen, dat dör Spallatschoon oder Neutroneninfang ut dat Bariumisotop 130Ba stammt.

In Witte Dwargsteerns is Xenon nawiest worrn. Dorbi sünd in’n Vergliek to de Sünn 3800-facke Kunzentratschonen meten worrn. De Grund dorför is opstunns noch nich bekannt.

Winnen 
Xenon warrt opstunns eenzig mit dat Linde-Verfohren ut Luft wunnen. Bi’t Scheden vun Stickstoff un Suerstoff riekert sik dat Eddelgas wegen sien hoge Dicht tosamen mit Krypton in’n fletigen Suerstoff an, de sik in’n Sump vun de Kolonn finnt. De Mischen warrt in en Kolonn bröcht, in de dat op ruchweg 3% Krypton un Xenon anriekert warrt. Dat fletige Kunzentrat vun de Eddelgasen bargt blangen den Suerstoff noch gröttere Mengden an Kohlenwaterstoffen as Methan, fluoreerte Verbinnen as Swevelhexafluorid oder Tetrafluormethan un Sporen vun Kohlenstoffdioxid un Distickstoffmonoxid. Methan un Distickstoffmonoxid künnt över Verbrennen an Platin- oder Palladiumkatalysaters bi 500 °C to Kohlenstoffdioxid, Water un Stickstoff ümsett warrn, de dör Adsorpschoon an Molekularseven afscheedt warrn künnt. Fluorverbinnen künnt op disse Wies aver nich ut de Mischen afscheedt warrn. Dorto kann dat Gas aver mit Mikrobülgen bestrahlt warrn, wobi die Fluor-Binnen opbroken un die Fluoratomen, de dorbi free warrt, in Natronkalk opfangen warrn künnt.
 De Gasmischen kann ok över en Titandioxid-Zirkondioxid-Katalysater bi 750 °C leidt warrn. Dorbi reageert de Flourverbinnen to Kohlenstoffdioxid, Fluorwaterstoff un annere afscheedbore Verbinnen.

Dorna warrt Krypton un Xenon in en wietere Kolonn, de baven hitt maakt un ünnen afköhlt warrt, scheedt. Wiel Krypton un Resten vun’n Suerstoff an’t bövere Enn vun de Kolonn rut geiht, sammelt sik dat Xenon an’n Bodden un kann afschöppt warrn. Vunwegen de hogen Nafraag un dat togliek rore Vörkamen is Xenon dat düerste Eddelgas. De Samtprodukschoonsmengde weer 1998 op 5000 bit 7000 m3 schätzt.

Egenschoppen

Physikaalsch 

Ünner Normalbedingen is Xenon en eenatomig Gas ahn Klöör un Röök, dat bi 165,1 K (−108 °C) fletig warrt un bi 161,7 K (−111,45 °C) verklamt. Jüst so as de annern Eddelgasen – mit Utnahm vun Helium – kristalliseert Xenon in’t kuubsche Kristallsystem mit den Gidderparameter a = 620 pm.

As Eddelgas bargt Xenon blots afslatene Elektronenschalen. Se lett sik verkloren, worüm dat Gas jümmers eenatomig vörliggt und dat Gas so traag mit sik un annere Elementen reageert. Liekers is de Ionisatschoonsenergie vun de butensten Elektronen so siet, dat se sik in’n Gegensatz to de Valenzelektronen vun de lichteren Eddelgasen ok cheemsch afsplitten laat. So sünd ok Xenonverbinnen möglich.

Mit en Dicht vun 5,8982 kg/m3 bi 0 °C un 1013 hPa is Xenon düütlich sworer as de dörsnittliche Luft. In’t Phasendiagramm liggt de Tripelpunkt bi 161,37 K un 0,8165 bar, de kritische Punkt bi 16,6 °C, 5,84 MPa un en kritischen Dicht vun 1,1 g/cm3. Ünner hogen Druck vun 33 GPa un bi en Temperatur vun 32 K verhollt sik Xenon as en Metall un leidt elektrischen Stroom.

Cheemsch 
Jüst as all Eddelgasen reageert Xenon kuum mit annere Elementen, liekers is Xenon tosamen mit Radon dat reaktivste Eddelgas. Wohrhaftig gifft dat en gröttere Tall vun Xenonverbinnen, sogor mehr as vun’t sworere Radon, dat woll de sietere Ionisatschoonsenergie opwiest, man wegen sien Radioaktivität mit korte Halfweertstieten vun sien Isotopen sünd de Radon-Verbinnen tomeist nich bestännig.

Xenon regeert blots mit Fluor direkt. Afhangig vun de Proportschoon vun Fluor un Xenon entstaht dorbi ünner exotherme Reakschoon bi högere Temperaturen Xenon(II)-fluorid, Xenon(IV)-fluorid oder Xenon(VI)-fluorid. Verbinnen mit en poor annere Elementen as Suerstoff oder Stickstoff sünd ok bekannt. Man, se sünd weniger bestännig un künnt blots dör Reakschoon vun Xenonfluoriden oder – as Xenon(II)-chlorid – bi deepe Temperaturen dör elektrisch Entladen wunnen warrn.

Xenon billt Clathraten, bi de dat Atom blots physikaalsch bunnen un in en Hollruum vun Ümgeven Kristall inslaten is. En Bispeel dorför is dat Xenon-Hydrat, bi dat dat Gas in Ies inslaten is. Dat is twüschen 195 un 233 K bestännig. Üm de Ruumtemperatur rüm lett sik Xenon to’n Deel in Water lösen. Mit dat Water gifft dat keen Wesselwirken, man hier stell sik de so nöömte hydrophobe Effekt in, wat de Beweglichkeit vun de Watermolekülen üm dat Xenon bi 25 °C üm ruchweg 30 % minnert. Sünd in de Xenon-Water-Lösen tosätzlich Solten, denn lagert sik grote Anionen, so as Bromid un Iodid an dat Xenon an un billt en Xenon-Anion-Kumplex, de bi’t gröttere Anion starker is. Ok in Fullerenen künnt Xenonatomen inslaten wesen, de denn ok op de Reaktivität vun’t Fulleren wirkt, to’n Bispeel bi de Reakschoon mit 9,10-Dimethylanthracen.

Isotopen 
Vun Xenon sünd alltohopen 37 Isotopen un wietere twölf Karnisomeren bekannt. Dorvun sünd söven Isotopen bestännig (kiek Infobox baven rechts). De beiden Isotopen 124Xe un 136Xe sünd nich bestännig, hebt aver so lange Halfweertstieten, dat se tosamen en düütlichen Andeel vun’t natürliche Vörkamen utmaken doot, ahn en starke Radioaktivität to wiesen. De annern Isotopen un Isomeren hebbt dorgegen korte Halfweertstieten twüschen 0,6  µs bi 110Xe un 36,4 Daag bi 127Xe. Na Tinn is Xenon dat Element mit de meisten bestännigen Isotopen. In’t natürliche Vörkamen hebbt 132Xe mit 26,9 %, 129Xe mit 26,4 % un 131Xe mit 21,2 % de gröttsten Andeelen. Dorna kamt 134Xe mit 10,4 % un 136Xe mit 8,9 %. All anneren kamt blots in lütte Mengden vör.

Xenonisotopen entstaht ünner annern bi’t Karnsplitten in Karnkraftwarken. Vun sünnere Bedüden is dor 135Xe, dat en korte Halfweertstiet hett un in gröttere Megden direkt as Splittprodukt billt warrt oder över 135I ut dat Splittprodukt 135Te tostannen kummt. 135Xe hett en düchtig groten Infangdweersnitt för thermische Neutronen vun 2,9 · 106 Barn, wobi sik dat bannig langlevige 136Xe billt. Disse Infangvörgang minnert de Leistung vun en Reakter, vunwegen dat de Neutronen nu nich mehr för wietere Karnsplitten praat staht. In’n Bedrief vun en Karnkraftwark billt sik en Gliekgewicht vun Verfall un Billn vun 135Xe. Wenn de Reakter dorgegen afschallt warrt, billt sik wieter 135Xe ut de Produkten, de al dor sünd, man för’t Afboen fehlt ne’e thermische Neutronen, so dat de jümmer langsomer löpt. Dat warrt ok as Xenonvergiften betekent, vun wegen, dat dormit en direkt Wedderhoochfohren vun en afschlaten Karnreakter hinnert warrt. Disse Vörgang hett bi de Reakterkatastrooph vun Tschernobyl en Rull speelt.

133Xe warrt in de Nuklearmedizin insett un deent dor vör allen to’n Ünnersöken vun’t Dörblöden vun’n Bregen, Muskeln, Huut un annere Organen. 129Xe warrt as Sond in de Karnspinresonanzspektroskopie to’n Ünnersöken vun Egenschoppen vun Böverflachen bi ünnerscheedlicher Materialen un vun Biomolekülen insett.

Bruuk 

Xenon warrt vör allen as Füllgas vun Lampen insett. Dorto tellt de Xenon-Gasentladungslamp, bi de in Xenongas en Lichtbagen tünnert warrt. De warrt bit to 6000 K hitt. Dorbi gifft dat ioniseerte Gas Strahlen af, de vergliekbor is mit dat Daglicht. Insett warrt disse Lampen to’n Bispeel in Filmprojekters, Blitzlichter oder bi’t Befüern vun Start- un Lannbahnen in Flaaghavens. As so nöömt Xenonlicht sünd disse Lampen ok in Autolüüchten bekannt, woneem se bi glieke elektrische Leistung ruchweg twee’nhalf mol so veel Licht tüügt as en Halogenlamp. Gleihlampen künnt mit Xenon oder Xenon-Krypton-Mischen füllt warrn. Se künnt dordör hitter warrn und bringt dordör mehr Lichtbüüt.

Bito is Xenongas en Lasermedium in Excimerlasers. Dorbi billt sik en Xe2-Dimer, dat nich bestännig is un ünner Utsennen vun Strahlen bi en tyypsche Bülgenläng vun 172 nm in’t ultravigelette Rebeet vun’t Spektrum verfallt. Ok Lasers, bi de Xenon mit annere Halogenen mischt warrt, sünd bekannt. Se hebbt annere afstrahlte Bülgenlängen. To’n Bispeel strahlt de Xe-F-Laser Licht mit en Bülgenlänge vun 354 nm af.

In Ionendriefwarken warrt Xenon faken as Andriefmiddel (Stüttmasse) bruukt. Ionendriefwarken tüügt blots siete Schuuvkräft, sünd aver wegen jemehrn hogen spezifischen Impuls düütlich effizienter as cheemsche Driefwarken. Se warrt dorüm in eenige Satelliten as Korrekturdriefwarken oder as Hööftdriefwark vun Ruumsonden insett, de dormit Telen anstüern künnt, de fröher to wiet weg weern. Xenon warrt insett, vunwegen dat dat as Eddelgas lichter to bruken un bito ümweltfründlicher is as Cäsium oder Quecksülver.

Versöökswies warrt Xenon in Kunzentratschonen bit 35 % as Kuntrastmiddel in de Röntgendiagnostik bruukt, mitünner ok mit Krypton mischt, üm de Absorpschoon to vergröttern. Dör Inaten vun hyperpolariseert 129Xe kann de Lung in’t MRT (NMR)  goot dorstellt warrn.

Bioloogsch Bedüden 
As Eddelgas billt Xenon wegen sien Reakschoonstraagheit keen kovalente Binnen mit Biomolekülen un geiht somit ok nich in’n Stoffwessel in. Man, över induzeerte Dipolen künnt Atomen vun’t Gas mit bioloogsche System wesselwirken. To’n Bispeel wiest Xenon en Narkoos-Wirken ünner Bedeeligen vun Glutamat-Rezepters. De Mechanismus dorachter is noch nich vullstännig kloor. In högere Kunzentratschonen kann dat de Luft mit sien Suerstoff dorin verdrängen un to Sticken föhren.

Nee Utforschen gifft Henwiesen dorop, dat vun Xenon ok neuroprotektiv un analgetisch Wirken utgeiht.

Narkoosmiddel 
Xenon hett en Narkooswirken un kann as Inhalatschoonsanästhetikum insett warrn. Siet 2005 gifft dat en Tolaten för den Insatz bi ASA 1- un 2-Patienten. Wegen de hogen Kosten gifft dat mit dat Narkoosgas aver mit Stand vun März 2010 noch nich veel Insichten. Xenon hett en düchtig sieten Blood-Gas-Verdeelkoeffizient, so dat dat gau an- un affloden deit. Bi’t Affloden kann jüst so as bi’t Lachgas en Diffusionshypoxie vörkamen. Dorüm mutt Xenon mit reinen Suerstoff utwaschen warrn. Gegen dat faken insette Lachgas hett Xenon en poor Vördelen. To’n Bispeel is dat nich gefährlich dormit ümtogahn un Xenon is ok den Driefhuusgas. De Hämodynamik is bi Xenon ok bestänniger as bi annere volatile Anästhetika, d. h. dat de Blooddruck nich afsacken deit. Eher stiggt de Hartfrequenz ’n beten an. En Nadeel is, dat vun Xenon teemlich hoge Kunzentratschonen bruukt warrt, so dat höchstens noch 30–40 % Suerstoff togeven warrn kann. Man, de gröttste Nadeel is de hoge Pries.

Doping 
In’t Ümfeld vun de Olympischen Winterspelen 2014 in Sotschi weer en Naforschen vun’n WDR publiek maakt, de över den Missbruuk vun Xenon as Dopingmiddel berichten de. Dorna schüllt russ’sche Athleten siet de Sommerspelen 2004 in Athen versöcht hebben, jemehr Leistungsvermögen to verbetern. Se schüllt in’t Training de Hälfte vun’n Luftsuerstoff dör Xenongas uttuuscht hebben. Dorto schall vun’n russ’schen Staat en Studie bi’t de Forschungs- un Entwicklungsinrichten Atom-Med-Zentrum in Opdrag geven worrn wesen. Na disse Institutschoon regt Xenon in’n Lief de Produkschoon vun EPO an. In Deerversöken weer de EPO-Produkschoon in een Dag op 160 % anstegen. Glieke Utwirken weer man bi Minschen vermodens. In’n Mai 2014 hett de WADA dorüm Xenon, jüst so as Argon, op de Dopinglist sett. Man, opstunns sünd keen Sporen vun disse Dopingoort in’t Blood natowiesen.

Verbinnen 

Vun Xenon gift dat en Reeg vun Verbinnen in de Oxidatschoonsstopen +2 bit +8. An’n bestännigsten sünd Xenon-Fluor-Verbinnen. Aver dat gifft ok Verbinnen mit Suerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff un eenige Metallen as Gold.

Fluorverbinnen 
Dree Verbinnen mit Fluor sünd bekannt: Xenon(II)-fluorid, Xenon(IV)-fluorid un Xenon(VI)-fluorid. Dat Xenon(II)-fluorid is de bestännigste vun all Xenonverbinnen un hett en lineraren Opbo. Dat is bito de eenzige Xenonverbinnen, de in lütte Mengden ok technisch insett warrt. Se warrt in Laborsynthesen as stark Oxidatschoons- un Fluoreermiddel bruukt, to’n Bispeel üm aromaatsche Verbinnen direkt to fluoreren.

Xenon(II)-fluorid lett sik ahn to verfallen in Water oder Süren lösen un hydrolyseert blots langsom. De beiden annern Verbinnen, de quadraatsch-planar opboet sünd, hydrolyseert dorgegen gau. Se sünd düchtig reaktiv. To’n Bispeel reageert Xenon(VI)-fluorid mit Siliziumdioxid un kann dorüm nich in Glasfatten opbewohrt warrn.

Suerstoffverbinnen un Oxidfluoriden 
Mit Suerstoff kann Xenon de höchst mögliche Oxidatschoonsstoop vun +8 innehmen. Dat is de Fall bi Xenon(VIII)-oxid un Oxifluorid Xenondifluoridtrioxid XeO3F2 as ok in Perxenaten vun de Form XeO64−. Butendem sünd Verbinnen as Xenon(VI)-oxid un de Oxifluoriden XeO2F2 un XeOF4 in de Oxidatschoonsstoop +6 as ok Xenon(IV)-oxid und das Oxifluorid XeOF2 mit veerweertig Xenon bekannt. All Xenonoxiden un -oxifluoriden sünd unbestännig un veele dorvun künnt exploderen.

Annere Xenonverbinnen 
As wietere Halogenverbinnen vun’t Xenon is Xenon(II)-chlorid bekannt. De is aver bannig unbestännig un kann blots bi siete Temperaturen spektroskoopsch nawiest warrn. Jüst so sünd ok mischte Waterstoff-Halogen-Xenon-Verbinnen un de Waterstoff-Sauerstoff-Xenonverbinnen HXeOXeH dör Photolyys in de Eddelgasmatrix herstellt un spektroskoopsch nawiest worrn.

Orgaansche Verbinnen vun Xenon sünd mit verschedene Liganeden bekannt, to’n Bispeel mit fluoreerte Aromaten oder Alkinen. En Bispeel för en Stickstoff-Fluor-Verbinnen is FXeN(SO2F)2.

Ünner supersure Ümstännen kann Xenon Kumplexen mit Metallen as Gold oder Quecksülver billn. Dat Gold liggt dor vör allen in de Oxidatschoonsstoop +2 vör, man ok Gold(I)- un Gold(III)-Kumplexen sünd bekannt.

Borns

Literatur 
 P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: Noble Gases. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2006, doi:10.1002/14356007.a17_485.
 W. Jelkmann: Xenon Misuse in Sports – Increase of Hypoxia-Inducible Factors and Erythropoietin, or Nothing but „Hot Air“? In: Dtsch Z Sportmed. 65, 2014, S. 267–271, doi:10.5960/dzsm.2014.143.

Websteden 

 EnvironmentalChemistry.com: Xenon (engelsch)

Chemisch Element