Nhóm Khí hiếm, Xenon (Xe), Krypton (Kr)

Khí hiếm hay khí quý hoặc
khí trơ : là nhóm các nguyên
tố hóa học trong nhóm nguyên
tố 18, (trước đây gọi là nhóm 0)
trong bảng tuần hoàn. Chuỗi
nguyên tố hóa học này chứa
heli, neon, agon, krypton,
xenon, radon và ununocti (nguyên tố cuối cùng này hiện tại vẫn chưa được đặt tên chính
thức - xem dưới đây). Khí hiếm trước đây được gọi là khí trơ, nhưng thuật ngữ này không
chính xác một cách chặt chẽ do một số trong các nguyên tố này cũng tham gia vào một số
ph
ản ứng hóa học. Thuật ngữ khí hiếm cũng là một tên gọi cũ, mặc dù trên thực tế agon
tạo thành một phần đáng kể (0,93% theo thể tích hay 1,29% theo khối lượng) của khí
quyển Trái Đất. Tên gọi khí quý có lẽ là có liên quan tới các kim loại quý kém hoạt động
hóa học, chúng được gọi như thế là do sự quý báu, khả năng chống ăn mòn cao và có một
sự gắn kết lâu dài với tầng lớp quý tộc, như
ng các khí quý thì không thấy có liên quan gì
đến các yếu tố đã nói như kim loại quý, ngoại trừ một số trong chúng là đắt tiền. Như
vậy, trên thực tế cả ba tên gọi đều không thực sự chặt chẽ và không phản ánh đầy đủ các
tính chất hóa-lý hay lịch sử của nhóm các nguyên tố này.

Do độ hoạt động hóa học cực kỳ yếu của chúng, các khí hiếm đã không được phát hiện
cho đến tận năm 1868, khi heli được phát hi
ện ra trong quang phổ của Mặt Trời. Trên
Trái Đất, mãi đến năm 1895 thì người ta mới cô lập được heli. Các khí hiếm có các lực
tương tác nội nguyên tử cực kỳ yếu, kết quả là chúng có điểm nóng chảy và điểm sôi rất
thấp. Điều này giải thích tại sao tất cả chúng đều ở dạng khí trong các điều kiện bình
thường, thậm chí ngay cả các nguyên tố có nguyên tử lượng lớn hơ
n so với nhiều chất rắn

thông thường khác.

Bảng tuần hoàn chứa một ô trống phía dưới radon, với số nguyên tử bằng 118. Điều này
gián tiếp chỉ ra sự tồn tại, mặc dù có thể chu kỳ tồn tại rất ngắn, của một nguyên tố khí
hiếm vẫn chưa được phát hiện ra, mà hiện nay người ta tạm thời đặt tên là ununocti.

Mặc dù các khí hiếm nói chung là không hoạt động hóa học, như
ng trong một số điều
kiện cụ thể thì chúng vẫn tạo ra các hợp chất (hợp chất của khí hiếm).
1. Thuộc tính vật lý
Số nguyên
tử
Tên nguyên
tố
Tỷ
trọng
Nguyên tử
lượng
Điểm nóng chảy
(°C)
Điểm sôi
(°C)
2
10
18
36
54
86
118


 
 
Krypto
n
Đất dướ
nó thườn
trơ trong
với flo. K
mắc kẹt
1. Đặc
t

Krypto
n
trưng bở
rã hạt nh
là hình l

2. Lịch
s

Krypto
n
Travers
hết mọi
thuật ng
ữ
thay thế
kim pla
t

chu vi T
Heli

Neon
Agon
Krypt
Xeno
Radon
Unun
n (Kr)
K
36
ới dạng dấu
ng được sử
g phần lớn c
Krypton cũ
lại trong lư
trưng nổi b
n, trước đây
ởi quang ph
hân của uran
lập phương
sử
n (tiếng Hy
phát hiện
n
thành phần
ữ của bước
cho mét tiê
tin-iridi (mé

Trái Đất tính
0
0
n

1
ton

3
n

5
n

9
nocti ch
bi
Krypton là m
6. Là một k
vết và được
dụng cùng
các ứng dụn
ũng có thể tạ
ưới các phân
bật
được gọi l
à
ổ màu xanh
n. Krypton
tâm mặt, đ

Lạp krypto
năm 1898 tr
n. Năm 1960
c sóng ánh s
êu chuẩn cũ
ét cũ này đư
h theo hai cự
,1786 4,0
,9002 20,
,7818 39,
,708 82,
,851 130
,970 222
hưa
iết
ch
ư
một nguyên
khí hiếm kh
c cô lập bằn
các khí hiế
ng thực tế n
ạo ra các m
n tử nước.
à một khí tr
h lục và da
ở dạng rắn
ây cũng là
t
s có nghĩa l

rong phần c
0 một thỏa t
sáng phát ra
ũ được đặt ở
ược ước lượ
ực). Vào th
00
,20
,90
,92
0,20
2,40
ưa biết
tố hóa học
ông màu,
k
ng cách chư
ếm khác tron
nhưng ngườ
mắt lưới với
rơ do có độ
cam
rực rỡ.
là chất kết
tính chất ch
là "ẩn") đượ
òn lại của k
thuận quốc
a từ một đồn
ở Paris - là m

ợng bằng m
háng 10 năm
−272,00
−248,52
−189,60
−157,00
−111,50
−71,00
chưa bi
ế
có ký hiệu
krypton có m
ưng cất phân
ng các đèn
ời ta đã biết
nước khi c
á
hoạt động
. Nó là một
tinh màu tr
hung của m
ợc William
không khí lỏ
tế đã xác đ
ng vị của kr
một thanh k
một phần mư
m 1983 thì t
0
2

0
0
0
ết
Kr và số n
g
mặt trong kh
n đoạn khôn
huỳnh quan
rằng nó tạo
ác nguyên t
hóa học rất
t trong các s
rắng với cấu
ọi "khí hiếm
Ramsay và
ỏng khi cho
định độ dài
rypton. Thỏ
kim loại đư
ười triệu của
tiêu chuẩn k
−268,83
−245,92
−185,81
−151,70
−106,60
−62,00
chưa biế
t

guyên tử bằ
hí quyển Tr
ng khí lỏng
ng. Krypton
o ra hợp chấ
tử của nó bị
t yếu, được
sản phẩm ph
u trúc tinh t
m".
à Morris
o bay hơi gầ
của mét the
ỏa thuận này
ược làm từ h
a một phần
krypton này
t
ằng
rái
g, và
n là
ất
ị
đặc
hân
thể
ần
eo
y đã

hợp
tư
y
cũng đã được Bureau International des Poids et Mesures (Ủy ban đo lường quốc tế) thay
thế. Mét hiện nay được định nghĩa như là khoảng cách mà ánh sáng có thể vượt qua trong
chân không trong 1/299.792.458 s.

3. Sự phổ biến
Nồng độ của khí này trong khí quyển Trái Đất là khoảng 1 ppm. Nó có thể tách ra từ
không khí hóa lỏng bằng chưng cất phân đoạn.

4. Hợp chất

Giống như các khí hiếm khác, krypton nói chung được coi là trơ về mặt hóa h
ọc. Tuy
nhiên, các nghiên cứu từ năm 1962 trở đi đã khám phá ra một số hợp chất hóa học của
krypton. Điflorua krypton đã được tạo ra với khối lượng tính bằng gam và có thể sản xuất
bằng một số cách khác nhau. Các florua và muối khác của ôxôaxít krypton cũng đã được
tìm thấy. Các phân tử-ion ArKr+ và KrH+ cũng đã được nghiên cứu và có chứng cứ cho
thấy sự tồn tại của KrXe hay KrXe+.

5. Đồng vị

Krypton nguồn gốc tự nhiên bao gồm 5 đồng vị ổn định và 1 đồng vị phóng xạ nhẹ. Vạch
quang phổ của krypton dễ dàng được tạo ra với một số đường rất sắc nét. Kr81 là sản
phẩm của các phản ứng trong khí quyển của các đồng vị nguồn gốc tự nhiên khác của
krypton. Nó là đồng vị phóng xạ với chu kỳ bán rã 250.000 năm. Giống như xenon,
krypton rất dễ bay hơ
i khi nó gần với nước bề mặt và vì thế Kr81 được sử dụng để xác
định niên đại của nước ngầm cổ (50.000-800.000 năm). Kr85 là đồng vị phóng xạ với

chu kỳ bán rã 10,76 năm, được tạo ra bằng các phản ứng phân rã hạt nhân của uran và
pluton. Các nguồn tạo ra nó bao gồm các thử nghiệm bom nguyên tử, lò phản ứng hạt
nhân và sự giải phóng Kr85 trong quá trình tái chế các thanh nhiên liệu từ các lò phản
ứng hạt nhân. Người ta cũ
ng ghi nhận là có sự chênh lệch về nồng độ của Kr85 ở Bắc cực
và Nam cực là khoảng 30%. Ở Bắc cực nồng độ này cao hơn do một thực tế là phần lớn
đồng vị này được tạo ra ở Bắc bán cầu và sự hòa trộn không khí giữa hai bán cầu diễn ra
tương đối chậm.

6. Laser florua krypton

Một trong các ứng dụng chính của krypton là laser florua krypton. Một lượng năng
lượng nh
ất định được truyền vào để làm cho khí krypton phản ứng với khí flo để tạo ra
florua krypton (KrF2).

Hợp ch
ấ
trình phâ
dưới dạn

7. Linh

Hành ti
n
và phim
Superm
a
 
 

Xenon
(
X
tử
k
k
1. Đặc t

Xenon l
à
trơ. Từ "
phải bỏ
Trong c
á
điện qua
cũng có
của các
p

2. Ứng
d

Khí này
là các đ
è
trường k
trong cá
đến bện
h
độ màu g

Mặt Trờ
ất bị phân hủ
ân hủy, lượ
ng năng lượ
tinh
nh quê hươn
ảnh hoạt h
an,loại đá "
(Xe)
Xenon là mộ
ử bằng 54. L
khí quyển Tr
khí hiếm đầu
trưng nổi b
à thành viên
"khí trơ" đã
do một số n
ác ống chứa
a. Với áp lự
thể tạo ra c
phân tử nướ
dụng
được dùn
g
èn chớp xen
kích hoạt tro
c đèn diệt k
h da liễu. C
gần với ánh
ời, một số hệ

ủy ngay sau
ợng năng lượ
ợng laser mạ
ng của nhân
họa phổ biến
kryptonite"
ột nguyên tố
Là một khí
rái Đất với
u tiên được
bật
n của nhóm
ã được sử dụ
nguyên tố h
a khí thì xen
ực nén hàng
các mắt lướ
ớc.
g rộng rãi nh
non, được s
ong các thiế
khuẩn (hiếm
Các đèn hồ q
h sáng Mặt
ệ thống đèn
u khi việc c
ợng dư thừa
ạnh.
n vật anh hù
n được đặt t

", cũng là từ
ố hóa học tr
hiếm không
một lượng
tổng hợp.
m các nguyê
ụng từ lâu đ
hóa trị 0 cũn
non phát ra
gigapascal
i với nước k
hất và nổi ti
ử dụng tron
ết bị tạo las
m dùng) và
quang xeno
Trời lúc gi
ữ
n chiếu và m
cung cấp nă
a được lưu
ùng "Superm
tên theo ngu
ừ tên gọi củ
rong bảng t
g màu, khô
nhỏ dạng d
ên tố hóa trị
để chỉ nhóm
ng có thể tạo

a ánh sáng m
l thì xenon d
khi các ngu
iếng nhất tr
ng các đèn c
er mà sau đ
sử dụng tro
n liên tục, h
ữa trưa và đ
một số ứng
ăng lượng b
t
rữ trong hợ
man" (siêu
uyên tố này
ủa nguyên tố
tuần hoàn c
ông mùi và r
dấu vết và là
ị 0 được gọi
m các nguyê
o ra hợp ch
màu xanh la
dạng kim lo
uyên tử của
rong các thi
chớp của m
đó sẽ phát s
ong một số ứ
hồ quang ng

được dùng t
dụng đặc bi
ị ngừng lại.
ợp chất sẽ đ
nhân) trong
y. Điểm yếu
ố này.
ó ký hiệu
X
rất nặng, xe
à một phần
i là các khí
ên tố này, so
hất với các n
am khi khí n
oại được tạo
nó bị mắc k
ết bị phát ra
máy ảnh, để
inh ánh sá
n
ứng dụng y
gắn, áp suất
trong các th
iệt khác. Ch
. Trong quá
được thoát r
g các sách b
u của
Xe và số ngu

enon có tron
của hợp ch
hiếm hay k
ong có lẽ cầ
nguyên tố k
này bị phón
o ra. Xenon
kẹt trong lư
a ánh sáng
tạo ra môi
ng giao thoa
y học liên qu
t cao có nhi
hiết bị giả lậ
húng là các
á
ra
báo
uyên
ng
hất
khí
ần
khác.
ng
n
ưới
gọi
a?,
uan

iệt
ập

nguồn rất tốt để tạo ra các tia cực tím có bước sóng ngắn cũng như chúng có các bức xạ
rất mạnh trong các bước sóng gần tia hồng ngoại, được sử dụng trong một số thiết bị
quan sát ban đêm. Các sử dụng khác của xenon bao gồm:

* Được sử dụng như là chất gây mê toàn phần, mặc dù giá thành quá đắt.
* Trong các ứng dụng năng lượng hạt nhân nó được sử dụng trong các buồng bọ
t, máy
dò và trong các khu vực khác mà phân tử lượng lớn cũng như tính trơ là các yêu cầu.
* Các perxenat được sử dụng như là tác nhân ôxi hóa trong hóa phân tích.
* Đồng vị Xe133 là có ích trong vai trò của một đồng vị phóng xạ.
* Việc chụp cộng hưởng từ (MRI) siêu phân cực phổi và các cơ quan nội tạng khác sử
dụng Xe129[1].
* Nhiên liệu thích hợp cho động cơ đẩy dùng ion do phân tử lượng cao, dễ bị ion hóa,
lưu trữ như là chất lỏng ở nhiệ
t độ phòng (với áp suất cao) và dễ dàng chuyển ngược lại
dạng khí để nạp năng lượng cho động cơ, bản chất trơ làm cho nó là thân thiện môi
trường và ít ăn mòn đối với động cơ ion so với các loại nhiên liệu khác, chẳng hạn thủy
ngân hay xêzi. Tuy nhiên, hiện vẫn đang có các ý kiến trái ngược nhau về khả năng phổ
biến trong tương lai về việc sử dụng nó trong công nghiệp thám hiểm vũ tr
ụ, do nó sẽ bị
mất đi vĩnh cửu trong không gian và làm suy giảm nguồn cung cấp hữu hạn trong khí
quyển Trái Đất.
* Được sử dụng phổ biến trong tinh thể học protein. Khi ở áp suất cao (~600 psi) tác
động vào các tinh thể protein thì các nguyên tử xenon liên kết chủ yếu trong các hốc
không ưa nước, thông thường tạo ra dẫn xuất nặng nguyên tử, đồng hình và chất lượng
cao.


3. Lịch sử

Xenon (tiếng Hy Lạp xenon có nghĩa là "k
ỳ dị") được William Ramsay và Morris
Travers phát hiện tại Anh năm 1898 trong phần còn lại sau khi cho các thành phần khác
của không khí lỏng bay hơi.

4. Sự phổ biến

Xenon là khí ở dạng dấu vết trong khí quyển Trái Đất, ở mức 1 phần 20 triệu (0,05 ppm).
Nguyên tố này thu được trong công nghiệp nhờ chiết ra từ phần còn lại của không khí
hóa lỏng. Khí hiếm này trong tự nhiên được tìm thấy như là khí thoát ra từ một số suối
nước khoáng. Xe133 và Xe135 đượ
c tổng hợp bằng chiếu xạ nơtron trong không khí làm
mát các lò phản ứng hạt nhân.

5. Hợp chất