Xeno

Lo xeno è un gas nobile e appartiene quindi al Gruppo 18 che ha numero atomico 54 e configurazione elettronica [Kr] 4d¹⁰5s²5p⁶

I chimici britannici Morris Travers and Sir William Ramsay scoprirono lo xeno nel corso dei loro studi sull’aria liquefatta nel luglio del 1898.

Il chimico e industriale britannico Ludwig Mond fornì  loro un nuovo tipo di macchina ad aria liquida che usarono per estrarre una maggiore quantità di krypton. Reiterando la distillazione isolarono un gas più pesante, che, in un tubo a vuoto, emetteva un bagliore blu. Si resero conto che si trattava di un nuovo elemento appartenente alla famiglia dei gas nobili

Chiamarono il nuovo gas xenon dal greco ξένον che significa straniero. Solo nel 1962 Neil Bartlett, esperto della chimica del fluoro e dei composti che lo contengono ottenne per la prima volta un composto di un gas nobile.

L’ esafluoroplatinato di xeno, Xe [PtF₆] apparve come un composto rivoluzionario che contraddiceva modelli consolidati che ritenevano che i gas nobili fossero del tutto inerti alla combinazione chimica.

Proprietà

È un gas monoatomico, denso, incolore, inodore, che a una pressione, dell’ordine di 155 GPa, forma una fase metallica. In questa fase appare blu cielo perché assorbe la luce rossa e trasmette altre frequenze dello spettro del visibile.

Presentando l’ottetto completo ha una scarsa reattività alle reazioni comuni come la combustione e quindi si presenta, in genere non combinato e con numero di ossidazione zero. Nei suoi composti ha numeri di ossidazione +2, +4, +6, +8

Preparazione

Si  ottiene commercialmente per estrazione dai residui di aria liquefatta. Tuttavia, la scarsa abbondanza di Xe nell’atmosfera terrestre e il costoso processo di distillazione utilizzato per ottenere Xe hanno limitato la portata delle applicazioni di Xe.

Un metodo alternativo consiste nelle tecniche di adsorbimento selettivo utilizzando carbone attivo o zeoliti. Tuttavia negli ultimi tempi si stanno sperimentando i metal organic frameworks (MOFs), materiali porosi che offrono un’area superficiale molto elevata. Per le loro proprietà possono essere progettati per l’adsorbimento selettivo dello xeno

Isotopi dello xeno

Lo xeno presente in natura è costituito da sette isotopi stabili e due isotopi con un tempo di dimezzamento elevato. Sono utilizzati per applicazioni industriali, mediche e a scopo di ricerca.

¹²⁴Xe è usato come precursore per ottenere lo iodio radioattivo 123 utilizzato in medicina nucleare  per la marcatura di alcuni radiofarmaci e per la diagnosi delle malattie della tiroide.

Dallo Xeno 124 si ottiene anche lo iodio radioattivo 125 utilizzato nella diagnostica per immagini e nel rilevamento dell’osteoporosi

¹²⁹Xe è utilizzato per la diagnostica medica per estendere le possibilità e migliorare i risultati della risonanza magnetica mentre ¹³⁶Xe come rivelatore per la ricerca sul doppio decadimento β senza neutrini.

Composti dello xeno

Oltre al già citato esafluoroplatinato di xeno, il gas nobile dà luogo alla formazione di alogenuri in cui presenta diversi numeri di ossidazione.

I composti in cui Xe presenta numero di ossidazione + 2 sono XeBr₂, XeCl₂ e XeF₂ oltre al nitrato di fluoruro di xeno  FXeONO₂ e nitrato Xe(NO₃)₂

Con numero di ossidazione +4 forma il composto di coordinazione pentafluoroxenato di tetrametilammonio N(CH₃)₄XeF₅, l’ossido XeO₂ , l’ossidifluoruro XeOF₂, il tetracloruro XeCl₄ e il tetrafluoruro XeF₄

I composti in cui lo xeno presenta numero di ossidazione + 6 vi sono, tra gli altri, l’ossido XeO₃, il nitrosonio ottafluoroxenato (NO)₂[XeF₈] e l’esafluoruro XeF₆.

Con numero di ossidazione + 8 vi sono i perxenati XeO₆⁴⁻, basi coniugate dell’acido perxenico insatbile e l’ossido XeO₄

Usi

Lo xeno è utilizzato nei flash fotografici, nelle lampade ad arco ad alta pressione per produrre luce ultravioletta.

È utilizzato in strumenti per il rilevamento di radiazioni, ad esempio contatori di neutroni e raggi X e camere a bolle.

I moderni propulsori ionici per i viaggi nello spazio utilizzano gas inerti, in particolare lo xeno, come propellente, perché non vi è alcun rischio di esplosioni associate alla propulsione chimica.