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Xe
Xénon

Alors que William Ramsay et Morris Travers pense avoir réussi à isoler le krypton en 1898, ils se rendent compte qu’un autre élément est présent. Ils le nommèrent alors xénon, du grec xenos étranger, pour souligner le fait que c’est un gaz étranger contenu dans le krypton.

Données physico-chimiques

Données atomiques

Symbole Numéro atomique Masse atomique Configuration électronique Rayon de Van der Waals
Xe 54 131,3 g.mol-1 [Kr] 4d10 5s2 5p6 220 pm

Données physiques

Masse volumique Température de fusion Température d’ébullition Température critique Pression critique Température point triple Pression point triple Conductibilité thermique Solubilité dans l’eau
à l’état gazeux : 5,887.10-3 g.cm-3 -111,9°C -107,1°C 16,59°C 5 842 kPa -111,75°C 81,7 kPa 5,11 W.m-1K-1
  • à 0°C : 24,1 cm3/100 g eau
  • à 50°C : 8,4 cm3/100 g eau

Données thermodynamiques

Xénon gazeux :

  • Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 169,573 J.K-1mol-1
  • Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 20,8 J.K-1mol-1
  • Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 2,3 kJ.mol-1
  • Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 12,6 kJ.mol-1
Xénon en solution aqueuse :

  • Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -17,6 kJ.mol-1
  • Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 13,4 kJ.mol-1

Données industrielles

Le xénon appartient à la famille des gaz rares qui comprend par ordre de teneur décroissante dans l’atmosphère : l’argon, le néon, l’hélium, le krypton, le xénon et le radon, ce dernier étant radioactif. Ils sont, sauf pour l’hélium et le radon, extraits de l’air. L’argon, avec une teneur dans l’atmosphère de 0,93 % en volume, n’est pas rare.

Teneurs de la croûte terrestre et de l’atmosphère en divers gaz :

N2 O2 H2 Ar Ne He Kr Xe Rn
Teneur de la croûte terrestre, en ppm en masse 19

46.104

9.103

4.10-2

7.10-5

3.10-3

1,7.10-10

% en volume dans l’atmosphère terrestre 78,09 20,95 5,0.10-5 0,93 1,8.10-3 5,2.10-4 1,0.10-4 8,0.10-6 6,0.10-18
Le krypton et le xénon sont traités ensembles

Fabrication industrielle

Peu volatils, ils se retrouvent dans le bas de la colonne basse pression, en solution dans le dioxygène liquide. Ils sont récupérés dans des installations auxiliaires par enrichissements successifs puis séparation. Le premier producteur mondial est la société Air Liquide.

Utilisations

Le krypton est utilisé, associé à d’autres gaz rares, principalement dans le remplissage de lampes d’éclairage. Le xénon est réservé à des utilisations demandant une très grande luminosité : les lampes flash, les lampes à éclats pour l’éclairage antibrouillard des pistes d’aérodromes, les lampes d’éclairage de studios photo et de cinéma…

Le xénon est également utilisé dans les lampes pour phares maritimes. Par exemple, le phare de Créac’h, à la pointe de l’île d’Ouessant, utilise 4 lampes de plus de 61 km de portée, l’intensité lumineuse étant de 20 millions de candelas, dans l’axe optique.

Il est également utilisé dans des lasers (mélange xénon, dichlore) et l’isolation de doubles vitrages. Absorbant fortement les rayons X, il est utilisé par inhalation, en présence de dioxygène, en tomographie X afin de mesurer la répartition de la circulation sanguine dans le cerveau. La chambre proportionnelle multifils de Georges Charpak, remplie de xénon, peut être utilisée comme détecteur de rayonnement X et permettre d’effectuer des radiographies à l’aide de doses très faibles de rayonnement.

Le xénon est le gaz anesthésique le plus intéressant pour son absence d’effets secondaires. Malheureusement son coût reste trop élevé pour une utilisation courante. Toutefois, la récupération du gaz expiré par le patient qui atteint plus de 90 % pourrait permettre un développement des utilisations dans ce secteur.

Bibliographie

  • Encyclopédie des gaz, Elsevier, L’Air Liquide, 1976.
  • Documents et informations des producteurs de gaz de l’air (voir le chapitre dioxygène).

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