معلومات عن عنصر الزينون
عنصر الزينون هو عنصر كيميائي يتميز بكونه غازًا عديم اللون والرائحة، ويتم استخدامه في تقنية فلاش الكاميرا بناءً على انعكاس رمز الفلاش الكهربائي. وعادةً ما يكون ذلك عبارة عن أنبوب مملوء بغاز الزينون، يحتوي على قطب كهربائي في كل طرف ولوحة زناد معدنية في منتصف الأنبوب.
استخدامات عنصر الزينون
عند تعرض زينون للتفريغ الكهربائي، يخلق توهجًا أزرق أو لافندر، وتضيء المصابيح التي تستخدم زينون بشكل أفضل من المصابيح التقليدية، مثلما يتم في الأمثلة
- المصابيح الستروبوسكوبية ، ومصابيح الفلاش الفوتوغرافية .
- تستخدم المصابيح القوسية عالية الكثافة لعرض الصور المتحركة .
- تستخدم بعض المصابيح للمراقبة في أعماق البحار .
- ومصابيح مبيدة للجراثيم ، ومصابيح التشمس .
- وقوس الضغط العالي، تستخدم جميعها هذا الغاز .
- في الواقع، قد ترى مصابيح زينون بشكل منتظم. تستخدم بعض مصابيح السيارة الأمامية الزينون. إذا رأيت مصابيح أمامية تضيء بتوهج أزرق ناعم، فمن المرجح أنها مصنوعة من الزينون.
- الغاز له استخدامات أخرى أيضا، فهو يستخدم في محطات الطاقة النووية ولملء الأنابيب التلفزيونية والإذاعية.
- يتم استخدام ثنائي فلوريد الزينون لحفر المعالجات الدقيقة للسيليكون، ويتم استخدام أنظمة دفع الأيونات الزينون في بعض الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية الأخرى في المدار.
- يستخدم الزينون أيضًا في إنتاج دواء يسمى 5-فلوروراسيل، الذي يستخدم في علاج بعض أنواع السرطان، وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء.
أهمية عنصر الزينون بيولوجيا
لا يوجد دور بيولوجي معروف لعنصر الزينون، وهو ليس سامًا بذاته، ولكن مركباته شديدة السمية لأنها عوامل مؤكسدة قوية.
ندرة عنصر الزينون
يعد الزئبق غازًا نادرًا جدًا في الغلاف الجوي للأرض ويوجد بمعدل جزء واحد منه لكل 20 مليون جزء، وفقًا لمختبر لوس ألاموس الوطني. ويمكن العثور عليه أيضًا في جو المريخ بمعدل 0.08 جزء في المليون.
يمكن العثور على الغاز النبيل زينون على الأرض أيضًا، حيث يتم الحصول عليه من بعض الينابيع المعدنية، وتحصل الشركات على الغاز للاستخدام التجاري من المنشآت الصناعية التي تستخرجه من الهواء السائل.
يمكن العثور على الزينون أيضا في الأرض. لفترة طويلة، كان العلماء يشتبهون في أن 90٪ من الغاز الموجود في الغلاف الجوي للأرض هو زينون، استنادا إلى معرفتهم بالغازات النبيلة الأخرى. قال يانمينغ ما، الفيزيائي الحسابي والكيميائي في جامعة جيلين في تشانغتشون، الصين: “اختفاء الزينون كانت مسألة طويلة الأمد.” [من: الزينون المفقود في الغلاف الجوي موجود في قلب الأرض.
في نهاية المطاف ، وجد العلماء ، بما في ذلك ما ، أدلة على أن الغاز المفقود قد يوجد في قلب الأرض. قد تؤدي درجات الحرارة والضغوط القصوى الموجودة في قلب الأرض إلى ارتباط الزينون بالحديد والنيكل الموجود في قلب الأرض ، وتخزين الغاز هناك. وقال ما: نأمل فعلًا في إجراء تجارب مستقبلية عالية الضغط لتأكيد توقعاتنا.
اكتشاف عنصر الزينون
تم اكتشاف الزينون في يوليو 1898 من قبل ويليام رامزي وموريس ترافرز في كلية لندن الجامعية، حيث استخرجوا بالفعل النيون والأرجون والكريبتون من الهواء السائل وتساءلوا عن وجود غازات أخرى فيه.
أهدى الصناعي الثري لودفيج موند آلة هواء سائل جديدة واستخدموها لاستخراج المزيد من غاز الكريبتون النادر. ومن خلال تقطيره بشكل متكرر، تمكنوا في النهاية من عزل غاز أثقل، وعندما قاموا بفحصه في أنبوب فراغي، أعطى توهجًا أزرقًا جميلًا.
لقد أدركوا أنه كان عنصرا آخر في مجموعة العناصر الخاملة، كما كان معروفا في ذلك الوقت بسبب عدم قدرته على التفاعل الكيميائي. قاموا بتسمية الغاز الجديد بـ زينون. وصنفوا الغاز الجديد على أنه خامل وأطلقوا عليه اسم زينون، مأخوذ من الكلمة اليونانية “زينوس” والتي تعني “غري.
على الرغم من أنه في البداية كان يُعتقد أن الزينون هو عنصر خامل، إلا أن نيل بارتليت أثبت في عام 1962 أن الزينون ليس خاملًا ويمكنه أن يتفاعل مع مركبات أخرى، حيث قام بصنع مركب الفلور المشتق من الزينون، ومنذ ذلك الحين تم تصنيع أكثر من 100 مركب زينون، بحسب الجمعية الملكية للكيمياء .
يحتوي الزينون الطبيعي على تسعة نظائر مستقرة و 20 نظيرًا غير مستقر. تشمل بعض المركبات التي يمكن تشكيلها باستخدام زينون ثنائي فلوريد ، زينوت ديوتيرات ، ثالث أكسيد زينون ، بيركسينات الصوديوم ، هيدرات زينون ، رباعي فلوريد وسداسي فلوريد. مركب آخر مثير للاهتمام هو زينون معدني تم إنشاؤه باستخدام كميات هائلة من الضغط.
الزينون في الجدول الدوري
- العدد الذري: 54
- الوزن الذري: 131.293
- درجة الغليان: بلغت درجة الحرارة 165.03 كلفن (-108.12 درجة مئوية أو -162.62 درجة فهرنهايت)
- نقطة الانصهار: 161.36 كلفن (-111.79 درجة مئوية أو -169.22 درجة فهرنهايت)
- المرحلة في درجة حرارة الغرفة: غاز
- الكثافة: 0.005887 جرام لكل سنتيمتر مكعب
- تصنيف العنصر: غير معدن
- رقم الفترة: 5
- رقم المجموعة: 18
- اسم المجموعة: غازان نبيلة
دراسات حول عنصر الزينون
هناك العديد من الدراسات التي تركز على زينون. يقوم مشروع Xenon Dark Matter ، على سبيل المثال ، بتجربة كاشف زينون سائل للبحث عن المادة المظلمة. توصف المادة المظلمة بأنها غراء غير مرئي يجمع الكون معًا. في هذه التجربة ، يوضع الزينون السائل في غرفة إسقاط زمني. عندما تعمل الجسيمات في الغرفة بطريقة لا يجب أن يكون هذا علامة على تفاعل المادة المظلمة مع الجسيم.
تجربة Xenon الكبير تحت الأرض (LUX) تشبه الخبرة التي يستخدم فيها كاشف المادة المظلمة زينون سائل، حيث لم يتم العثور على أي شيء ولكن البحث قد أعاد تشكيل الأفكار حول المادة المظلمة.
حقائق حول عنصر الزينون
- يمكن أن يتحول اليود المشع 131 إلى الزينون المستقر، كما حدث في فوكوشيما .
- زينون ليس الغاز النبيل الوحيد، وإنما النيون والأرجون والكريبتون والهليوم والرادون هي أيضًا من غازات النبيلة.
- بالمثل مع الهيليوم، يمكن ملء البالونات بالزينون، ولكنها باهظة الثمن وتجعل البالون ثقيلًا جدًا بسبب كثافة الغاز. يمكن أن يحمل البالون العادي حوالي 40 رطلاً (18.1 كيلوجرام) من الزينون، وفقًا لتجربة الجمعية الملكية للكيمياء.
- تُستخدم ذرات الزينون المضافة إلى الهيليوم السائل لمراقبة الأعاصير الكمومية.
خصائص عنصر الزينون الكيميائية
كان من المعتقد أن الغازات النبيلة كانت خاملة كيميائيًا حتى عام 1962، عندما قام الكيميائي البريطاني نيل بارتليت بإنتاج أول مركب غاز نبيل، وهي مادة صلبة برتقالية صفراء يمكن تصنيعها بشكل أفضل من خلال خليط من [XeF +] [PtF 6 -]، [XeF +] [Pt 2 F 11 -]، و PtF 5 .
الزينون يحتوي على معظم العناصر في المجموعة 18 للجدول الدوري ويتفاعل بتأكسدية +1/2، +2، +4، +6، و+8 لتكوين مركبات مختلفة. منذ اكتشاف هذا الغاز النبيل، تم اكتشاف مركبات الزينون بما في ذلك الهاليدات، الأكاسيد، أكسيدات الفلوروكسين والأملاح الأكسدة، والعديد من المشتقات التي تتفاعل مع عدة مركبات أخرى متعددة الذرات وتم تصنيفها ووصفها من الناحية الهيكلية.
كما هو متوقع من ترتيب زينون في الجدول الدوري، فإن مركبات الزينون تكون أكثر فقرا كعوامل مؤكسدة من مركبات الكريبتون. وبالتالي، فإن الكيمياء المعروفة حاليا للزينون تنطوي بشكل كبير على تفاعلاتها مع حموض قوية من لويس وأيونات الفلوريد والأكسوفلوريد لتشكيل مجموعة متنوعة من أيونات الفلورو والأكسوفلورو ومشتقاتها. ومن أمثلة مركبات الزينون المعروفة تشارك بشكل تساهمي في التفاعلات مع الفلور والأكسجين والنيتروجين والكربون.
تشمل ثلاثة فلورايد من زينون XeF 2 وXeF 4 وXeF 6، وهي مواد صلبة مستقرة وعديمة اللون وبلورية يمكن رؤيتها تحت التفريغ عند درجة حرارة 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت)، ومثل KrF 2، فإن XeF 2 هو جزيء متماثل خطي .
ثنائي فلوريد الزينون XeF4 هو جزيء ذو هندسة مربعة، وفلوريد الزينون السائل XeF6 هو جزيء ذو ثمانية وجوه مشوهة نتيجة وجود زوج `إضافي` من الإلكترونات غير المرتبطة في المدار الخارجي للزينون. هاليدات أخرى مثل ثنائي كلوريد الزينون XeCl2 وفلوريد كلوريد الزينون XeClF وثنائي بروميد الزينون XeBr2 ورباعي كلوريد الزينون XeCl4 غير مستقرة حراريا وتم اكتشافها بكميات ضئيلة فقط.
تم إنتاج أنواع غير مستقرة وقصيرة العمر من أحادي الهاليدات XeF و XeCl و XeBr و XeI في مرحلة الغاز، ولها أهمية كبيرة مثل الأنواع التي تنتج الضوء في أشعة الليزر.