Xenônio (Xe)

O xenônio, número atômico 54, é um gás nobre de baixa ocorrência na atmosfera terrestre. Descoberto quase acidentalmente, foi encontrado pela primeira vez no ano de 1898. Embora os gases nobres sejam reconhecidos por sua inércia química, foi com o xenônio que se iniciou o estudo dos compostos de gases nobres, quando foi percebida a sua reação com o PtF₆, em 1962.

Ao sofrer descarga elétrica, o xenônio emite um brilho azul característico. Sua obtenção comercial se dá por meio da liquefação fracionada. Por conta de suas características luminosas, o xenônio é principalmente empregado na fabricação de lâmpadas, como bactericidas, estroboscópicas e de veículos automotores.

Leia também: Césio-137 — o isótopo radioativo de característico brilho azul que foi o causador de um grave acidente

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o xenônio
• 2 - Propriedades do xenônio
• 3 - Características do xenônio
• 4 - Onde o xenônio pode ser encontrado?
• 5 - Aplicações do xenônio
• 6 - História do xenônio
• 7 - Exercícios resolvidos sobre xenônio

Resumo sobre o xenônio

• O xenônio é um gás nobre de número atômico 54.

• Seu nome é derivado do termo grego que significa “estrangeiro”.

• Sob um campo elétrico, apresenta brilho azul característico.

• A primeira substância composta de gás nobre obtida foi a de xenônio.

• O elemento é extremamente raro na atmosfera da Terra.

• É principalmente empregado na fabricação de lâmpadas.

• Foi descoberto em 1898 por William Ramsay e Morris Travers.

Propriedades do xenônio

• Símbolo: Xe.

• Número atômico: 54.

• Massa atômica: 131,293 u.m.a.

• Eletronegatividade: 2,6.

• Ponto de fusão: -111,74 °C.

• Ponto de ebulição: -108,09 °C.

• Densidade: 5,887 g.L^-1 (gás); 2,95 g.cm^-3 (líquido, -109 °C).

• Configuração eletrônica: [Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p⁶.

• Série Química: grupo 18, gases nobres.

Características do xenônio

O xenônio é um elemento pertencente ao grupo dos gases nobres. Assim como todos os gases nobres, ele é incolor e inodoro. Esses gases eram reconhecidos como inertes, ou seja, que não reagem. Contudo, essa ideia caiu em 1962.

Isso porque, naquele ano, Neil Bartlett percebeu que o xenônio era oxidado espontaneamente por vapores (coloração vermelha e intensa) de hexafluoreto de platina (PtF₆) para formar um sólido amarelo-alaranjado. Meses depois, os fluoretos de xenônio, XeF₄ e XeF₂, foram sintetizados em outros laboratórios, o que deu início à Química dos gases nobres.

Atualmente, são conhecidos, além de XePtF₆ e XeRhF₆, diversos compostos de xenônio, como:

• hidratos;

• sais perxenatos (como o perxenato de sódio);

• deuteratos;

• fluoretos;

• óxidos.

Para se ter uma noção da extensa química do xenônio, mais de 80 compostos de xenônio ligado ao flúor ou ao oxigênio já são conhecidos. Existem, atualmente, nove isótopos naturais do xenônio conhecidos, além de 35 isótopos instáveis caracterizados. É importante destacar que quando em um tubo de vácuo, o xenônio produz brilho azul ao sofrer ação de descarga elétrica.

Onde o xenônio pode ser encontrado?

A presença do xenônio na atmosfera é de cerca de uma parte em 20 milhões. Contudo, em Marte, a presença de xenônio é maior: cerca de 0,08 ppm (partes por milhão, ou mg por kg).

Alguns levantamentos recentes de difração de raios X sugerem que o xenônio pode substituir o silício no quartzo, em condições de alta pressão e temperatura. Com isso, especula-se que haja xenônio covalentemente ligado ao oxigênio na crosta terrestre.

Comercialmente, sua obtenção é a mesma da dos demais gases nobres: por liquefação fracionada do ar. Nessa técnica, o ar atmosférico é resfriado, e os gases presentes são separados pela diferença dos pontos de condensação (ou liquefação). O preço do litro do xenônio (em gás) é de cerca de US$ 20.

Veja também: Háfnio — um elemento químico pouco presente na crosta terrestre

Aplicações do xenônio

O xenônio é capaz de emitir brilho azul quando sofre descarga elétrica em um tubo de descarga. Por isso, suas aplicações são relacionadas a essa propriedade. Assim, o xenônio pode ser empregado na confecção de lasers, porém ele é encontrado principalmente na constituição de diversas lâmpadas, como as:

• estroboscópicas;

• bactericidas;

• automotivas.

A Resolução nº 384 do Conselho Nacional de Trânsito (Contran), de 2 de junho de 2011, declarou a proibição do uso de lâmpadas de xenônio em carros no Brasil a partir daquela data, ao fazer alterações na Resolução nº 292. Assim, mesmo que seja solicitada a regulamentação e legalização do seu uso no Departamento Estadual de Trânsito (Detran) de um estado, o pedido é indeferido.

Já a Resolução nº 667 do Contran, de 18 de maio de 2017, que começou a valer em 1º de janeiro de 2021, trouxe mais normas sobre a utilização de lâmpadas não originais nos veículos. No artigo 2º, parágrafo 5º, a resolução diz:

“É proibida a substituição de lâmpadas dos sistemas de iluminação ou sinalização de veículos por outras de potência ou tecnologia que não seja original do fabricante.”

Assim, os proprietários não podem mais modificar seus faróis e instalar lâmpadas de xenônio em seus veículos, a não ser que sejam originais do fabricante. Os defensores do farol de xenônio alegam que o dispositivo traz mais segurança, já que é muito mais potente e garante maior visibilidade.

Além disso, as lâmpadas de xenônio são mais duradouras, o que diminui custos com substituição, e consomem menos energia. Contudo, se mal reguladas, elas trazem riscos à segurança dos outros condutores, pois seu brilho pode ofuscar a visão alheia.

Caso um veículo seja identificado utilizando faróis de xenônio, o condutor é multado segundo o artigo 230 do Código Brasileiro de Trânsito, recebendo cinco pontos na carteira (multa grave), mais a dívida de R$ 195,23.

O xenônio também vem sendo utilizado como propulsor de naves espaciais da Agência Espacial Norte-americana (Nasa). A nave Dawn, lançada em 2007 para estudar os distantes asteroides Vesta e Ceres, utilizou essa tecnologia.

O impulso causado pelo xenônio é de apenas 0,1 newton, basicamente o peso de um pedaço de papel, mas ele pode aumentar a velocidade da espaçonave gradualmente em 15.000 km.h^-1. Isso permite a diminuição dos custos dos lançamentos, uma vez que não são necessários muitos elementos químicos pesados para isso.

História do xenônio

Os gases nobres não foram incluídos por Mendeleev na primeira versão da Tabela Periódica em 1869. Isso teve que mudar em 1894, quando Lord Rayleigh e William Ramsey isolaram o argônio. Posteriormente, Ramsey continuou isolando outros gases nobres, sendo então creditado como o descobridor dos elementos:

• hélio (1895);

• radônio (1908).

Com Morris Travers, Ramsey ainda conseguiu isolar os gases:

• criptônio (1898);

• xenônio (1898).

Muito se debateu sobre a posição dos gases “inertes” na Tabela Periódica, em decorrência da sua suposta falta de propriedades químicas. Em 1894, o próprio Mendeleev chegou a contestar a existência do argônio. Mesmo assim, Ramsay posicionou os gases nobres entre os halogênios e metais alcalinos, os grupos 17 e 1, respectivamente, e foi posteriormente laureado, em 1904, com o Prêmio Nobel de Química por causa da sua contribuição com esses elementos.

A descoberta do xenônio foi quase acidental. Sendo bem mais pesado que o argônio e o criptônio, ele não era previsto. Além disso, ele era suficientemente raro para não ser detectado ao acaso. Travers passou meses liquefazendo de forma fracionada o ar atmosférico, mas ao obter os gases nobres mais leves, ele eventualmente ignoraria qualquer componente volátil adicional.

Porém, em dada ocasião, ele coletou o gás remanescente em seu aparato. O resíduo tinha um volume de apenas 0,3 mL e, ao ser investigado, revelou o brilho azul característico do xenônio. Desse modo, em relação aos demais gases nobres, sua raridade e alta densidade foram além do comum. Por esse motivo, seu nome vem de uma palavra grega que significa “estrangeiro”.

Saiba mais: Quais são os novos elementos da Tabela Periódica?

Exercícios resolvidos sobre xenônio

Questão 1

(UCS-RS 2012) Os dias dos carros com luzes azuis estão contados, pois desde 1º de janeiro de 2009 as lâmpadas de xenônio (Xe) não podem mais ser instaladas em faróis convencionais. Mesmo que as lâmpadas azuis possibilitem três vezes mais luminosidade do que as convencionais, elas não se adaptam adequadamente aos refletores feitos para o uso com lâmpadas convencionais, podendo causar ofuscamento à visão dos motoristas que trafegam em sentido contrário e possibilitando, assim, a ocorrência de acidentes.

Quantos elétrons o gás xenônio apresenta na camada de valência?

A) 2

B) 6

C) 8

D) 10

E) 18

Resolução:

Alternativa C

O gás xenônio apresenta a seguinte distribuição eletrônica: [Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p⁶. Com isso, podemos concluir que sua camada de valência é a 5s² 5p⁶, com oito elétrons (dois no 5s e mais seis no 5p). Aliás, todos os gases nobres possuem oito elétrons na camada de valência. Essa característica é a base da regra do octeto, uma das teorias para explicar a estabilidade química.

Questão 2

(Enem 2019) Por terem camada de valência completa, alta energia de ionização e afinidade eletrônica praticamente nula, considerou-se por muito tempo que os gases nobres não formariam compostos químicos. Porém, em 1962, foi realizada com sucesso a reação entre o xenônio (camada de valência 5s²5p⁶) e o hexafluoreto de platina . Desde então, mais compostos novos de gases nobres vêm sendo sintetizados. Tais compostos demonstram que não se pode aceitar acriticamente a regra do octeto, na qual se considera que, em uma ligação química, os átomos tendem a adquirir estabilidade assumindo a configuração eletrônica de gás nobre. Dentre os compostos conhecidos, um dos mais estáveis é o difluoreto de xenônio, no qual dois átomos do halogênio flúor (camada de valência 2s²2p⁵) se ligam covalentemente ao átomo de gás nobre para ficarem com oito elétrons de valência.

Ao se escrever a fórmula de Lewis do composto de xenônio citado, quantos elétrons na camada de valência haverá no átomo do gás nobre?

A) 6

B) 8

C) 10

D) 12

E) 14

Resolução:

Alternativa C

O difluoreto de xenônio possui a fórmula XeF₂. É um composto linear, cuja estrutura de Lewis é a seguinte:

Com isso, é possível perceber que ficam 10 elétrons na camada de valência do gás nobre:

• 6 não ligantes;

• 4 ligantes (da ligação covalente Xe–F).

Crédito de imagem

[1] Ivan Kurmyshov / Shutterstock

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química