氙

氙（英語：xenon，符号：Xe，原子序数为 54）是一种化学元素，属于稀有气体（惰性气体）族。常温常压下为无色、无味的惰性气体，在地球大气层中的含量极低。

名称与发现

“氙”（xenon）一词源自希腊语“ξένον”（xenon），意为“陌生的、奇异的”。1898 年，英国化学家威廉·拉姆齐（William Ramsay）与莫里斯·特拉弗斯（Morris Travers）在液化空气残余物中分离出氙，与氦、氖、氩、氪一起完善了稀有气体家族。

物理性质

• 标准状况下为无色无味气体，略比空气重得多。
• 熔点约为 −111.8 ℃，沸点约为 −108.1 ℃。
• 在高电压放电时，氙会发出蓝紫色的辉光，因此常用于放电灯和闪光灯。
• 在极端条件下（高压、低温），氙可以形成固体晶体，并呈现不同的晶型。

化学性质

传统上稀有气体被认为“完全惰性”，但氙是最早被证实能够形成稳定化合物的稀有气体之一。其化学性质特点包括：

• 在常温常压下反应性很低，不与多数物质反应。
• 在高温、高压或强氧化剂存在下，可与氟、氧等形成氙化物。
• 已确认的多种化合物包括：

 * 六氟化氙（XeF6）
 * 四氟化氙（XeF4）
 * 二氟化氙（XeF2）
 * 氙氧化物，如 XeO3、XeO4 等

这些化合物在无机化学和化学键理论研究中具有重要意义。

同位素

氙有多种稳定同位素，其中常见的包括：

• ¹²⁹Xe
• ¹³¹Xe
• ¹³²Xe
• ¹³⁴Xe
• ¹³⁶Xe

某些氙同位素参与放射性衰变链，可用于地球与行星演化研究以及地质年代学中的年代测定。

生产与存在

氙在地球大气中的体积分数约为 0.0000087%，属于极端稀少的气体。工业上制取氙通常步骤为：

1. 将空气液化并进行低温分馏，先获得液态氧、氮等主要成分；
2. 对分馏残余气体进一步精馏，得到含有氙、氪等的混合物；
3. 再分离提纯，分别得到高纯氙和高纯氪。

由于产量有限，氙的价格远高于常见工业气体，如氧气、氮气和氩气。

主要用途

照明与光源

• 氙气灯：包括车用氙气大灯、电影放映机光源等，具有亮度高、色温接近日光的特点。
• 闪光灯管：摄影闪光灯常使用氙气放电管，能在极短时间内放出强烈光束。
• 某些高压汞灯与特殊紫外线灯中也会掺入少量氙。

航天推进

氙由于原子质量较大、电离相对容易，被用作离子推进器和霍尔推进器的工质。 在航天器中，氙被电离并在电场加速喷出，可实现高比冲、长寿命的电推进系统，已应用于多颗深空探测和通信卫星。

医学与麻醉

• 氙在特定条件下可作为吸入麻醉剂，具有起效快、苏醒快等特点。
• 由于价格昂贵且设备要求较高，目前仅在少数国家和高端医疗机构中有限使用。

核科学与探测

• 液态氙被用于高灵敏度暗物质与中微子探测器的探测介质。
• 氙同位素（如 ¹³⁵Xe）在核反应堆物理中扮演重要角色，与反应堆毒物问题密切相关。

安全性

• 在一般浓度下，氙被认为毒性极低且相对惰性。
• 高浓度氙会取代空气中的氧气，导致窒息风险，因此在密闭空间使用氙时需注意通风和氧气监测。
• 氙化合物（尤其是高价态氧化物）可能具有强氧化性和爆炸性，实验条件下须特别小心。

参见

• 稀有气体
• 氦
• 氖
• 氩
• 氪
• 氡