జెనాన్

జెనాన్ పరమాణు సంఖ్య 54. అంటే, దాని కేంద్రకంలో 54 ప్రోటాన్‌లను ఉంటాయి. ప్రామాణిక ఉష్ణోగ్రత, పీడనం వద్ద, స్వచ్ఛమైన జెనాన్ వాయువు సాంద్రత 5.894 kg/m^3. సముద్ర మట్టం వద్ద భూమి వాతావరణ సాంద్రతకు (1.217 kg/m³⁾ ఇది 4.5 రెట్లు. ^[17] ద్రవంగా, జెనాన్ సాంద్రత 3.100 g/mL వరకు ఉంటుంది. గరిష్ట సాంద్రత ట్రిపుల్ పాయింట్ వద్ద ఉంటుంది. ద్రవ జెనాన్ దాని పెద్ద పరమాణు వాల్యూమ్ కారణంగా అధిక ధ్రువణతను కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఒక అద్భుతమైన ద్రావకం. ఇది హైడ్రోకార్బన్లు, జీవ అణువులను, నీటిని కూడా కరిగించగలదు. అదే పరిస్థితుల్లో, ఘన జెనాన్ సాంద్రత, 3.640 g/cm ^3. ఇది గ్రానైట్ సగటు సాంద్రత (2.75 g/cm³) కంటే ఎక్కువ. ^[18] గిగాపాస్కల్స్ స్థాయి పీడనం వద్ద జెనాన్ ఒక లోహ దశను ఏర్పరుస్తుంది.

జెనాన్ సున్నా- వాలెన్స్ ఉండే మూలకాలలో సభ్యురాలు. వీటిని ఉత్కృష్ట లేదా జడ వాయువులు అంటారు. ఇది చాలా సాధారణ రసాయన ప్రతిచర్యలకు జడత్వం (ఉదాహరణకు, దహనం వంటివి) వహిస్తుంది. ఎందుకంటే బాహ్య వాలెన్స్ షెల్ ఎనిమిది ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటుంది. ఇది స్థిరమైన, కనిష్ట శక్తి కాన్ఫిగరేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. దీనిలో బాహ్య ఎలక్ట్రాన్లు గట్టిగా కట్టుబడి ఉంటాయి. ^[19]

గ్యాస్ నిండిన ట్యూబ్‌లో, జెనాన్ ఎలక్ట్రికల్ డిశ్చార్జ్ ద్వారా ఉత్తేజితమైనప్పుడు నీలం లేదా లావెండరిష్ వెలుగును విడుదల చేస్తుంది. జెనాన్ విజువల్ స్పెక్ట్రమ్‌లో విస్తరించి ఉండే ఉద్గార రేఖల బ్యాండ్‌ను విడుదల చేస్తుంది. ^[20] అయితే అత్యంత తీవ్రమైన రేఖలు బ్లూ లైట్ ప్రాంతంలో ఏర్పడతాయి.

జెనాన్ భూమి వాతావరణంలో అరుదుగా ఉండే వాయువు. దీని వాల్యూమ్ భిన్నం 87±1 nL/L (parts per billion). ఇది దాదాపు 11.5 ppm కు సమానం. ఇది కొన్ని ఖనిజ బుగ్గల నుండి విడుదలయ్యే వాయువులలో ఒక భాగంగా ఉంటుందని కూడా కనుగొన్నారు. వాతావరణం మొత్తం ద్రవ్యరాశి 5.15×10¹⁸ కిలోగ్రాములు (1.135×10¹⁹ పౌ.) లో జెనాన్ ద్రవ్యరాశి 2.03 gigatonnes (2.00×10⁹ long tons; 2.24×10⁹ short tons) ఉంటుంది. ఇది 394 మాస్ ppb కి సమానం.

గాలిని ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్‌గా విభజించడం ద్వారా జెనాన్‌ను వాణిజ్యపరంగా ఉప-ఉత్పత్తిగా పొందుతారు. ఈ విభజన తర్వాత, సాధారణంగా డబుల్-కాలమ్ ప్లాంట్‌లో ఆంశిక స్వేదనం ద్వారా, ఉత్పత్తి చేయబడిన ద్రవ ఆక్సిజన్‌లో చిన్న పరిమాణంలో క్రిప్టాన్, జెనాన్ లుంటాయి. అదనపు ఆంశిక స్వేదనం ద్వారా, ద్రవ ఆక్సిజన్‌లో 0.1–0.2% క్రిప్టాన్/జెనాన్ మిశ్రమం ఉండేలా సుసంపన్నం చేయవచ్చు. సిలికా జెల్‌పై శోషణ ద్వారా లేదా స్వేదనం ద్వారా దీన్ని సంగ్రహిస్తారు. చివరగా, క్రిప్టాన్/జెనాన్ మిశ్రమాన్ని మరింత స్వేదనం చేయడం ద్వారా క్రిప్టాన్, జెనాన్‌లుగా విభజించవచ్చు. ^[21]

సౌర వ్యవస్థలో, జెనాన్ యొక్క న్యూక్లియోన్ భిన్నం 1.56 × 10⁻⁸. మొత్తం ద్రవ్యరాశిలో దాదాపు 6,30,000 లలో ఒక భాగం ఉంటుంది. ^[22] సూర్యుని వాతావరణంలో, భూమిపై, గ్రహశకలాలు, తోకచుక్కలలోనూ జెనాన్ చాలా అరుదు. బృహస్పతి గ్రహ వాతావరణంలో జెనాన్ సమృద్ధి అసాధారణంగా ఎక్కువగా, సూర్యుని కంటే 2.6 రెట్లు ఎక్కువగా, ఉంది. ^[23] ఈ సమృద్ధికి కారణం తెలియరాలేదు. అయితే ప్రీసోలార్ డిస్కు వేడెక్కడానికి ముందు చిన్న, గ్రహఖండికలు వేగంగా రూపొందడం వల్ల ఇది సంభవించి ఉండవచ్చు. (లేకపోతే, జెనాన్ గ్రహాల మంచులో చిక్కుకుపోయి ఉండేది కాదు.) భూమైపై జెనాన్ తక్కువగా ఉన్న సమస్యను క్వార్ట్జ్ లోపల ఆక్సిజన్‌తో జెనాన్ యొక్క సమయోజనీయ బంధం ద్వారా వివరించవచ్చు.

తక్కువ ద్రవ్యరాశి గల ఉత్కృష్ట వాయువుల లాగా నక్షత్రం లోపల జరిగే సాధారణ నక్షత్ర న్యూక్లియోసింథసిస్ ప్రక్రియలో జెనాన్‌ ఏర్పడదు. ఐరన్-56 కంటే భారీ మూలకాలు కేంద్రక సంలీనంలో విడుదలయ్యే శక్తి కంటే వినియోగించుకునే శక్తి ఎక్కువగా ఉంటుంది. జెనాన్ సంశ్లేషణ వలన నక్షత్రానికి ఎటువంటి శక్తి చేకూరదు. బదులుగా, సూపర్నోవా విస్ఫోటనాల సమయంలో, క్లాసికల్ నోవా పేలుళ్లలో, స్లో న్యూట్రాన్-క్యాప్చర్ ప్రక్రియ (s-ప్రాసెస్) ద్వారా ఎర్ర జెయింట్ స్టార్‌లలో వాటి కోర్ హైడ్రోజన్‌ను ఖాళీ చేసి, అసింప్టోటిక్ జెయింట్ బ్రాంచ్‌లోకి ప్రవేశించినప్పుడు జెనాన్ ఏర్పడుతుంది. రేడియోధార్మిక క్షయం నుండి, ఉదాహరణకు అంతరించిపోయిన అయోడిన్-129 యొక్క బీటా క్షయం, థోరియం, యురేనియం, ప్లూటోనియం ల ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి ద్వారా జెనాన్ ఉత్పత్తి అవుతుంది.. ^[24]

సహజంగా సంభవించే జెనాన్‌కు ఏడు స్థిరమైన ఐసోటోపులున్నాయి. అవి: ¹²⁶Xe, ^128–132Xe, ¹³⁴Xe. ¹²⁶Xe, ¹³⁴Xe అనే ఐసోటోప్‌లు ద్వంద్వ బీటా క్షీణతకు లోనవుతాయని సిద్ధాంతం ద్వారా అంచనా వేసారు. అయితే దాన్ని ఎప్పుడూ గమనించలేదు కాబట్టి వాటిని స్థిరమైనవి గానే పరిగణిస్తారు. ^[25] అదనంగా, 40 కంటే ఎక్కువ అస్థిర ఐసోటోప్‌లను అధ్యయనం చేసారు. ఈ ఐసోటోప్‌లలో ఎక్కువ కాలం జీవించినవి ప్రిమోర్డియల్ ¹²⁴Xe, ఇది 1.8 × 10²² yr, అర్ధ-జీవితంతో డబుల్ ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్‌కు లోనవుతుంది. ¹³⁶Xe 2.11 × 10²¹ yr అర్ధ-జీవితంతో డబుల్ బీటా క్షీణతకు లోనవుతుంది. 2.11 × 10²¹ yr . ^{[10] 129} I బీటా క్షయం చెంది ¹²⁹Xe ఉత్పత్తి అవుతుంది. దీని అర్ధ జీవితం 16 మిలియన్ సంవత్సరాలు. ^131mXe, ¹³³Xe, ^133mXe, ¹³⁵Xe లు ²³⁵U, ²³⁹Pu యొక్క విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులు ^[24] అణు పేలుళ్లను గుర్తించడానికి, పర్యవేక్షించడానికీ వీటిని ఉపయోగిస్తారు.

భూమి వాతావరణం నుండి జెనాన్‌ను తీయడం చాలా అరుదు, సాపేక్షంగా ఖరీదైనది. అయినప్పటికీ, దీనికి అనేక అప్లికేషన్లు ఉన్నాయి.

జెనాన్‌ను కాంతి-ఉద్గార పరికరాలలో ఉపయోగిస్తారు. ఫ్లాష్ ల్యాంప్స్, ఫోటోగ్రాఫిక్ ఫ్లాష్‌లు, స్ట్రోబోస్కోపిక్ ల్యాంప్‌లలో జెనాన్‌ను ఉపయోగిస్తారు. ^[26] తర్వాత పొందికైన కాంతిని ఉత్పత్తి చేసే లేజర్‌లలో క్రియాశీల మాధ్యమాన్ని ఉత్తేజపరిచేందుకు, ^[27] అప్పుడప్పుడు బాక్టీరిసైడ్ దీపాలలోనూ జెనాన్‌ను వాడతారు. ^[28] 1960లో కనుగొన్న మొట్టమొదటి ఘన-స్థితి లేజరును, ఒక జెనాన్ ఫ్లాష్ ల్యాంప్ ద్వారా పంప్ చేసారు. ^[29] జడత్వ నిర్బంధ ఫ్యూజన్‌కు శక్తినివ్వడానికి ఉపయోగించే లేజర్‌లు కూడా జెనాన్ ఫ్లాష్ ల్యాంప్‌ల ద్వారా పంప్ చేయబడతాయి. ^[30]

1962లో, బెల్ లాబొరేటరీస్‌లోని పరిశోధకుల బృందం జెనాన్‌లో లేజర్ చర్యను కనుగొంది. ^[31] లేసింగ్ మాధ్యమానికి హీలియంను జోడిస్తే లేజర్ మెరుగుపడిందని తరువాత కనుగొన్నారు. ^{[32] [33]} మొదటి ఎక్సైమర్ లేజర్ 176 nm అతినీలలోహిత తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద ఉద్దీపన ఉద్గారాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఎలక్ట్రాన్ల పుంజం ద్వారా శక్తినిచ్చే జెనాన్ డైమర్ (Xe ₂)ను ఉపయోగించింది. ^[34] జెనాన్ క్లోరైడ్, జెనాన్ ఫ్లోరైడ్ లను కూడా ఎక్సైమర్ (మరింత ఖచ్చితంగా, ఎక్సిప్లెక్స్) లేజర్‌లలో ఉపయోగించారు. ^[35]

జెనాన్‌ను సాధారణ మత్తుమందుగా ఉపయోగిస్తారు. అయితే ఇది సాంప్రదాయిక మత్తుమందుల కంటే ఖరీదైనది. ^[36]

జెనాన్ అనేక విభిన్న గ్రాహకాలు, అయాన్ ఛానెల్‌లతో సంకర్షణ చెందుతుంది. అనేక సిద్ధాంతపరంగా బహుళ-మోడల్ ఇన్‌హేలేషన్ మత్తుమందుల వలె, ఈ సంకర్షణలు పరిపూరకరమైనవి. ^[37] అయితే, జెనాన్ కొన్ని ఇతర NMDA గ్రాహక విరోధుల కంటే భిన్నంగా ఉంటుంది - ఇది న్యూరోటాక్సిక్ కాదు, ఇది కెటామైన్, నైట్రస్ ఆక్సైడ్ (N₂O) ల న్యూరోటాక్సిసిటీని నిరోధిస్తుంది, న్యూరోప్రొటెక్టివ్ ప్రభావాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ^{[38] [39]} కెటామైన్, నైట్రస్ ఆక్సైడ్ కాకుండా, జెనాన్ న్యూక్లియస్ అక్యుంబెన్స్‌లో డోపమైన్ ప్రవాహాన్ని ప్రేరేపించదు. ^[40]

జెనాన్ వాయువును ప్రామాణిక ఉష్ణోగ్రత, పీడనం వద్ద సాధారణ మూసివున్న గాజు లేదా మెటల్ కంటైనర్లలో సురక్షితంగా ఉంచవచ్చు. అయితే, ఇది చాలా ప్లాస్టిక్‌లు, రబ్బరులో తక్షణమే కరిగిపోతుంది. ఆ పదార్థాలతో సీలు చేసిన కంటైనర్ నుండి క్రమేణా తప్పించుకుంటుంది. జెనాన్ విషపూరితం కాదు. అయితే ఇది రక్తంలో కరిగిపోతుంది. రక్తం-మెదడు అవరోధంలోకి చొచ్చుకుపోయే పదార్ధాలలో ఇదీ ఒకటి. ఆక్సిజన్‌తో పాటు అధిక సాంద్రతలో పీల్చినప్పుడు తేలికపాటి నుండి పూర్తి అనస్థీషియాకు దారితీస్తుంది. ^[41]