Ксенон

Применение:

В светотехнике признание получили ксеноновые лампы высокого давления. В таких лампах светит дуговой разряд в ксеноне, находящемся под давлением в несколько десятков атмосфер. Свет в ксеноновых лампах появляется сразу после включения, он ярок и имеет непрерывный спектр — от ультрафиолетового до ближней области инфракрасного.
Ксеноновые лампы применяются во всех случаях, когда правильная цветопередача имеет решающее значение: при киносъемках и кинопроекции, при освещении сцены и телевизионных студий, в текстильной и лакокрасочной промышленности.
Ксеноном пользуются и медики — при рентгеноскопических обследованиях головного мозга. Как и баритовая каша, применяющаяся при просвечивании кишечника, ксенон сильно поглощает рентгеновское излучение и помогает найти места поражения. При этом он совершенно безвреден. Радиоактивный изотоп элемента № 54, ксенон-133, используют при исследовании функциональной деятельности легких и сердца.
В виде фторидов ксенона удобно хранить и транспортировать и дефицитный ксенон, и всеразрушающий фтор. Соединения ксенона используются также как сильные окислители и фторирующие агенты.

Самоволова О.

Применение

Ксеноновая лампа-вспышка

Прототип ионного двигателя на ксеноне.

Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:

• Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания).
• Радиоактивные изотопы (127Xe, 133Xe, 137Xe и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.
• Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
• Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия-133, является высокоэффективным рабочим телом для электрореактивных (главным образом — ионных и плазменных) двигателей космических аппаратов.
• В конце XX века был разработан метод применения ксенона в качестве средства для наркоза и обезболивания. Первые диссертации о технике ксенонового наркоза появились в России в 1993 г. В 1999 году ксенон был разрешён к медицинскому применению в качестве средства для ингаляционного наркоза.
• В наши дни[уточнить] ксенон проходит апробацию в лечении зависимых состояний.
• Жидкий ксенон иногда используется как рабочая среда лазеров.
• Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а также в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.
• В изотопе 129Xe возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния, называемого гиперполяризацией.
• Для , проявляющего сильные окисляющие свойства.

Получение

Ксенон получают как побочный продукт производства жидкого кислорода на металлургических предприятиях.

В промышленности ксенон получают как побочный продукт разделения воздуха на кислород и азот. После такого разделения, которое обычно проводится методом ректификации, получившийся жидкий кислород содержит небольшие количества криптона и ксенона. Дальнейшая ректификация обогащает жидкий кислород до содержания 0,1—0,2 % криптоно-ксеноновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией. В дальнейшем ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделён дистилляцией на криптон и ксенон, подробнее см. .

Из-за своей малой распространенности ксенон гораздо дороже более легких инертных газов.

Принцип работы ксеноновых фар

Обычные галогенные лампы пропускают электричество через вольфрамовую нить внутри лампы. Поскольку колба также содержит газообразный галоген, он взаимодействует с вольфрамовой нитью, тем самым нагревая ее и позволяя светиться.

Ксеноновые фары работают по-другому. Ксеноновые лампы не содержат нити накала, вместо этого происходит ионизации газа ксенона внутри колбы.

1. Зажигание
   Когда вы включаете ксеноновую фару, электричество проходит через балласт к электродам колбы. Это зажигает и ионизирует ксенон.
2. Нагревание
   Ионизация газовой смеси приводит к быстрому повышению температуры.
3. Яркий свет
   Ксеноновый балласт обеспечивает постоянную мощность лампы около 35 Вт. Это позволяет лампе работать в полную силу, обеспечивая яркий белый свет.

Получение

Ксенон получают как побочный продукт производства жидкого кислорода на металлургических предприятиях.

В промышленности ксенон получают как побочный продукт разделения воздуха на кислород и азот. После такого разделения, которое обычно проводится методом ректификации, получившийся жидкий кислород содержит небольшие количества криптона и ксенона. Дальнейшая ректификация обогащает жидкий кислород до содержания 0,1—0,2 % криптоно-ксеноновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией. В дальнейшем ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделён дистилляцией на криптон и ксенон, подробнее см. .

Из-за своей малой распространенности ксенон гораздо дороже более легких инертных газов.

Применение

Ксеноновая лампа-вспышка

Прототип ионного двигателя на ксеноне.

Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:

• Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания).
• Радиоактивные изотопы (127Xe, 133Xe, 137Xe и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.
• Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
• Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия-133, является высокоэффективным рабочим телом для электрореактивных (главным образом — ионных и плазменных) двигателей космических аппаратов.
• В конце XX века был разработан метод применения ксенона в качестве средства для наркоза и обезболивания. Первые диссертации о технике ксенонового наркоза появились в России в 1993 г. В 1999 году ксенон был разрешён к медицинскому применению в качестве средства для ингаляционного наркоза.
• В наши дни[уточнить] ксенон проходит апробацию в лечении зависимых состояний.
• Жидкий ксенон иногда используется как рабочая среда лазеров.
• Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а также в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.
• В изотопе 129Xe возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния, называемого гиперполяризацией.
• Для , проявляющего сильные окисляющие свойства.

Примечания

1. ↑
2. ↑ Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 548—549. — 671 с. — 100 000 экз.
3. Ramsay, W.; Travers, M. W. (1898). «On the extraction from air of the companions of argon, and neon». Report of the Meeting of the British Association for the Advancement of Science.
4. Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2 (Даф-Мед). — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.
5. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Неорганическая химия в реакциях. Справочник. — 2. — Москва: Дрофа, 2007. — С. 609. — 640 с.

Как проверить лампу на исправность

Новые иномарки оснащаются стоковым ксеноном с обязательным омывателем фар, поскольку при загрязненном стекле отражение ухудшается и лампа повреждается. Кроме того, заводом-изготовителем устанавливается автокорректор высоты светового луча. Проверить его легко, качнув машину с запущенным двигателем.

Если одна из фар под ксенон не горит, на ее место можно поставить другую лампу. При отсутствии света и с ней следует заподозрить неисправность проводки или блока розжига. Этот элемент соединяет штатную электросеть автомобиля с ксеноновой лампой. Работоспособность блока проверяется мультиметром или осциллографом. Эти приборы позволяют измерить силу тока, сопротивление и напряжение в электроцепи.

Чтобы проверить ксеноновую лампу, необходимо определить исправность блока. Процедура проводится после подсоединения проводов тестера к гнездам устройства – черный устанавливается на минусовую клемму, красный – на плюсовую. Больше данных можно получить при использовании осциллографа.

Как проверить блок розжига ксенона:

1. Очистить поверхность устройства спиртом, устранив ржавчину.
2. Осмотреть корпус на наличие трещин. Выявленные повреждения загерметизировать и после высыхания клеящего состава вновь проверить устройство на работоспособность.
3. Если после ремонта корпуса прибор не заработает, вскрыть его и осмотреть различные элементы.

Проверка исправности транзисторов проводится при помощи тестера. Для этого необходимо красный щуп подключить к базе элемента, а черный – к коллектору. Так проверяется работа p-n перехода в прямом подключении – при проведении тока. На дисплее измерительного прибора появляется показатель пробивного напряжения. Затем необходимо подключить черный щуп к эмиттеру, оставив красный на базе. На дисплее снова должно быть показано то напряжение, которое было при подсоединении щупа к коллектору.

Чтобы определить функциональные выводы транзистора – базу, коллектор и эмиттер – стоит подключить плюсовой щуп к среднему из них (базе), а минусовой – к любому другому. Большее сопротивление будет показано на дисплее при измерении перехода «база – эмиттер».

При проверке конденсатора тестером на дисплее не должна сразу появиться цифра «1». Это означает, что конденсатор неисправен. Единица появляется только после определенного промежутка времени. При этом значение на дисплее при исправном конденсаторе будет увеличиваться.

Неисправности и ремонт

Готовые комплекты ксенона состоят из 4 элементов – 2 блока розжига и 2 лампы. Существует несколько причин неработающих фар:

Падение напряжения или низкий заряд аккумулятора. Если ни одна из фар не функционирует, стоит выключить освещение, запустить двигатель и снова включить свет. Разгорание фары свидетельствует о необходимости зарядить батарею или осмотреть проводку на предмет окислений и скруток.
Окисление стержней в разъемах проводов, которыми соединена лампа с блоком розжига. В редких случаях возможно их полное выгнивание. Иногда случается подгиб стержня – при включении света из фары будет слышен отчетливый треск

Если мерцает ксенон, стоит обратить внимание именно на состояние стержней.
При подозрении на обрыв проводки стоит подать напряжение 12В непосредственно от аккумулятора на блок.

Поскольку в процессе свечения ксенон выгорает, стоит менять лампы парой. Диагностика биксеноновых фар проводится в таком же порядке.

История

Открыт в 1898 году британскими учёными Уильямом Рамзаем и Морисом Траверсом, которые подвергли медленному испарению жидкий воздух и спектроскопическим методом исследовали его наиболее труднолетучие фракции. Ксенон был обнаружен как небольшая примесь к криптону. За открытие инертных газов (в частности ксенона) и определение их места в периодической таблице Менделеева Рамзай получил в 1904 году Нобелевскую премию по химии.

Происхождение названия

Рамзай предложил в качестве названия элемента древнегреческое слово ξένον, которое является формой среднего рода единственного числа от прилагательного «чужой, странный». Название связано с тем, что ксенон был обнаружен как примесь к криптону, и с тем, что его доля в атмосферном воздухе чрезвычайно мала.

Преимущества и недостатки светодиодных фар:

Светодиодные фары относятся к оптике, которая использует в качестве источников освещения светодиоды. Светодиоды сегодня широко применяются в автомобильной отрасли благодаря ряду преимуществ: яркости, насыщенному свету, низкому энергопотреблению и длительному сроку службы. 

Преимущества светодиодных автомобильных фар

1. Энергосбережение: высокая эффективность и низкое энергопотребление. Уровень использования энергии светодиодного источника света достигает 80% и более. 

2. Защита окружающей среды: нет ультрафиолетовых и инфракрасных лучей в спектре, нет тепла, нет излучения, небольшие блики, используемые лампы (отходы) могут быть переработаны, нет загрязнения окружающей среды, нет ртути, к лампам можно прикасаться, высокое качество света, экологически чистый продукт.

3. Длительный срок службы: как правило, до десятков тысяч или даже 100 000 часов. Некоторые люди думают, что если в автомобильных фарах используются светодиоды, менять LED-оптику не потребуется в течение всего срока эксплуатации автомобиля. 

4. Высокая яркость: яркость светодиодов может достигать 3500 люмен.

5. Маленький размер: маленький размер – это еще одно преимущество. Благодаря компактному размеру диодов у дизайнеров больше свободы при создании стиля фар. Маленький размер означает больше места для каких-то дизайнерских решений при проектировании и создании оптики. Например, благодаря небольшому размеру светодиодов дизайнеры могут оснастить переднюю фару множеством компактных линз нестандартного размера. 

6. Стабильность и устойчивость к вибрациям: структура LED-фары проста. Как правило, фара окружена прозрачным уплотнением из эпоксидной смолы. LED-оптика хорошо устойчива к встряскам и вибрациям. 

7. Быстрый отклик: когда светодиодные лампы включаются, происходит мгновенный отклик (пауза всего несколько наносекунд). 

Недостатки светодиодных фонарей

1. Высокая стоимость: стоимость в несколько раз превышает стоимость галогенной лампы.

2. Тепловыделение: светодиод использует диодный источник света, который является источником холодного света, который практически не выдает тепло. Тем не менее тепло, конечно же, выделяется. Также нагревается и плата, на которую закреплены диоды в фаре. К сожалению, тепло влияет на срок службы LED-оптики. В итоге чем хуже в фаре система тепловыделения, тем меньше срок службы оптики. 

3. Нет единого стандарта: в настоящее время в мире нет единых соответствующих правил для светодиодных автомобильных фар. Требования к производству четко не регламентированы, в результате чего многие автопроизводители в настоящее время не особо заботятся о качестве светодиодной оптики. В итоге качество LED-продукции оставляет желать лучшего. Именно поэтому на рынке часто встречаются автомобили с заводским браком LED-оптики. 

4. Высокие затраты на переоснащение автомобилей LED-оптикой: из-за различий между типом излучения света автопроизводителю для оснащения ксеноновых автомобилей светодиодной оптикой приходится затрачивать большие деньги на переоборудование. К сожалению, эти две технологии несовместимы. Даже фары с линзами под ксенон не подходят под LED-лампы. В итоге если автопроизводитель хочет оснастить какую-либо модель LED-оптикой, ему приходится ставить совершенно иные блок-фары, а также связанное с работой светодиодов электрооборудование. 

5. Дороговизна и сложность ремонта светодиодных фар: к сожалению, большинство автодилеров не занимаются ремонтом светодиодных фар. Обычно если в вашей машине выходит из строя LED-оптика дилер предлагает установить новую фару. 

Как выбрать хороший комплект ксенона?

Подбор подходящего ксенонового источника освещения для машины должен опираться на два фактора: известность и надёжность фирмы-производителя и необходимую яркость ламп.

Из чего должен состоять комплект ксенона?

Комплектация газоразрядных лампочек для головного света или противотуманных фар включает в себя:

• источники освещения, рассчитанные на определенную мощность и обладающие конкретной маркировкой;
• устройство розжига;
• комплект проводов и элементов для подключения и фиксации ламп.

Блок розжига представляет собой модуль, предназначенный для подачи определенной величины напряжения, требующегося для активации, на световые источники. Более дорогие блоки обладают усложненной конструкцией, что позволяет им контролировать большее количество процессов. Если устройство высококачественное, оно сможет обеспечить длительную и бесперебойную работу световых элементов. Это обусловлено тем, что при розжиге ламп соблюдаются основные технические параметры в необходимом диапазоне.

Маркировка ксенона

Маркировка газоразрядных устройств может быть 5000К, 6000К и т. д. Этот параметр определяет цветовую температуру, то есть яркость и оттенок свечения лампочки. Если маркировка устройств составляет 4300К, то свет будет более белым и иметь желтоватый оттенок. Использование таких источников актуально в ПТФ и головной оптике. Они более эффективны при езде по мокрому дорожному полотну.

Устройства, рассчитанные на 5000К, обладают белым цветом свечения. Их мощность выше, а сам свет более приятен для восприятия человеческим глазом. Лампочки на 6000К обладают голубым оттенком и в результате низкой светоотдачи уступают предыдущим вариантам по мощности. Тем не менее, этот тип устройств более популярен среди наших соотечественников. Штатно при производстве авто компании устанавливают ксеноновые лампы, рассчитанные на 4200-5000К.

Канал AvtoGSM в ролике распаковал и сделал краткий обзор комплектации ксенона от производителя Шоу-Ми.

Какой ксенон лучше?

Не факт, что дорогой комплект газоразрядных лампочек будет функционировать качественно и эффективно

При покупке блока розжига также рекомендуется обращать внимание на стоимость

Надо выбирать устройство, соответствующее техническим параметрам машины. Например, если автомобиль не оборудован модулем для контроля напряжения лампочек, то бессмысленно покупать ксенон с «обманкой». Это никак не повлияет на качество его работы.

Нецелесообразно приобретать тонкие блоки розжига, называющиеся «слим», если в моторном отсеке много места для монтажа стандартного устройства. Стоимость таких «девайсов» более высокая. А если блок дешевый, то как правило, он изготовляется из низкокачественных материалов, сборка также оставляет желать лучшего.

Наиболее популярные производители ксеноновых ламп

Изготовители газоразрядных источников освещения, положительно зарекомендовавшие себя среди потребителей:

Канал Test Lab рассказал о нюансах, которые позволят отличить оригинал ксенона Осрам от подделки.

Установка биксенона своими руками

Вместо двух комплектов ксенона можно установить биксенон. Если на автомобиле имеется штатный блок розжига, монтаж будет совсем несложным, но потребуется доработка самой фары. Итак, устанавливаем биксенон сами:

Сначала надо полностью снять передний бампер или хотя бы отогнуть его (нижние крепления можно не откручивать).

Разобрать фары.

Снять все пружинки и скобы.

Обломать два выступа (посадочное место под лампу трогать не нужно).

Выскоблить весь штатный герметик (можно слегка подогревать его феном). Далее надо просто высверлить на дефлекторе отверстие под проводку. Это отверстие расположено за штатной шторкой, и после установки линз в фары его не будет видно.

Вставить лампу, протянуть в отверстие провода (в инструкции по установке биксенона есть подробная схема).

Выровнять линзу и зафиксировать гайкой с обратной стороны. Залить в щель между посадочным местом лампы и шайбой специальный термоклей, склеить плафон и фару герметиком.

Завершив монтаж биксенона, можно выполнить установку переднего бампера.

Атом и молекула ксенона. Формула ксенона. Строение атома ксенона:

Ксенон (лат. Xenon, от греч. ξένος – «чужой, странный») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Xe и атомным номером 54. Расположен в 18-й группе (по старой классификации – главной подгруппе восьмой группы), пятом периоде периодической системы.

Ксенон – неметалл. Относится к группе инертных (благородных) газов.

Как простое вещество ксенон при нормальных условиях представляет собой инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

Молекула ксенона одноатомна.

Химическая формула ксенона Xe.

Электронная конфигурация атома ксенона 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6. Потенциал ионизации (первый электрон) атома ксенона равен 1170,35 кДж/моль (12,1298436(15) эВ).

Строение атома ксенона. Атом ксенона состоит из положительно заряженного ядра (+54), вокруг которого по пяти оболочкам движется 54 электрона. При этом 46 электронов находятся на внутреннем уровне, а 8 электронов – на внешнем. Поскольку ксенон расположен в пятом периоде, оболочек всего пять. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья и четвертая – внутренние оболочки представлены s-, р- и d-орбиталями. Пятая – внешняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. На внешнем энергетическом уровне атома ксенона на 5s-орбитали находятся два спаренных электрона, на 5p-орбитали находятся шесть спаренных электрона. В свою очередь ядро атома ксенона состоит из 54 протонов и 77 нейтронов. Ксенон относится к элементам p-семейства.

Радиус атома ксенона (вычисленный) составляет 108 пм.

Атомная масса атома ксенона составляет 131,293(6) а. е. м.

Содержание ксенона в земной коре составляет 2,0×10-9 %, в морской воде и океане – 5,0×10-10 %.

Ксенон – химически инертный химический элемент.

Примечания

1. ↑
2. ↑ Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 548—549. — 671 с. — 100 000 экз.
3. Ramsay, W.; Travers, M. W. (1898). «On the extraction from air of the companions of argon, and neon». Report of the Meeting of the British Association for the Advancement of Science.
4. Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2 (Даф-Мед). — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.
5. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Неорганическая химия в реакциях. Справочник. — 2. — Москва: Дрофа, 2007. — С. 609. — 640 с.

История открытия:

После того как были открыты гелий, неон, аргон и криптон, завершающие четыре первых периода таблицы Менделеева, уже не вызывало сомнений, что пятый и шестой периоды тоже должны оканчиваться инертным газом.
Но найти их удалось не сразу. Это и не удивительно: в 1 м3 воздуха всего лишь 0,08 мл ксенона.
Рамзай совместно с Траверсом переработали около 100 т жидкого воздуха и получили 0,2 мл газа, который голубовато светился в электрическом разряде и давал своеобразный спектр с характерные спектральными линиями от оранжевой до фиолетовой области. Так был открыт новый инертный газ. Его назвали, ксеноном, что в переводе с греческого значит «чужой».

Изотопы

Для ксенона известны изотопы с массовыми числами от 110 до 147, и 12 ядерных изомеров. Из них стабильными являются изотопы с массовыми числами 124, 126, 128, 129, 130, 131, 132, 134, 136. Остальные изотопы радиоактивны, самые долгоживущие — 127Xe (период полураспада 36,345 суток) и 133Xe (5,2475 суток), период полураспада остальных изотопов не превышает 20 часов. Среди ядерных изомеров наиболее стабильны 131Xem с периодом полураспада 11,84 суток, 129Xem (8,88 суток) и 133Xem (2,19 суток).

Изотоп ксенона с массовым числом 135 (период полураспада 9,14 часа) имеет максимальное сечение захвата тепловых нейтронов среди всех известных веществ — примерно 3 миллиона барн для энергии 0,069 эВ, его накопление в ядерных реакторах в результате цепочки β-распадов ядер теллура-135 и иода-135 приводит к эффекту так называемого отравления ксеноном (см. также Иодная яма).

Теперь собственно о том, что такое биксенон?

Время не стоит на месте и на смену ксенону пришли более совершенные и высокотехнологичные лампы, именуемые биксеноном. Биксеноновые лампы, как вы понимаете из названия, являются преемниками все того же ксенона, однако в отличии от предшественников имеют ряд существенных отличий. В последнее время биксенон стал более популярным, чем ксенон, и причин этому несколько, в основном они касаются конструктивных особенностей. Биксенон имеет более сложное устройство и функционал, однако при этом позволяют не разделять ближний и дальний свет, используя вместо этого лишь одну лампочку. Ксеноновые же лампы чаще всего используются в случаях, когда на дальний и ближний стоят две отдельные лампы.

Биксенон отличается тем, что может переключать режим свечения лампы, тем самым продуцируя то ближний, то дальний свет в зависимости от необходимости и дорожной ситуации. Биксеноновые фары способны изменять геометрию потока света и его границу, посредством специальной шторки или колбы. Передвигаясь, шторка способна в считанные секунды менять свет с дальнего на ближний и на оборот, не теряя время на розжиг газоразрядных ламп. В конструкции биксеноновых фар чаще всего используется электромагнит, который собственно и приводит в движение колбу или шторку.