What is زينون?
زينون (symbol Xe) is element 54 on the periodic table, a غاز نبيل in period 5, group 18. A noble gas heavy enough to be an anaesthetic, and bright enough to flash a camera. At room temperature it is a gas.
القصة
ما هو زينون، وكيف اكتشفناه
يُستخدم في الإضاءة المتخصصة وكعامل تخدير.
The discovery of زينون
Sir William Ramsay وMorris Travers (1898)
يمثل اكتشاف الزينون ذروة ثورة الغازات النبيلة التي غيّرت فهمنا للجدول الدوري. اكتشف Sir William Ramsay ومعاونه الشاب Morris Travers الزينون في University College London عام 1898، بعد ثلاث سنوات فقط من اكتشاف Ramsay لآرغون الذي أذهل العالم العلمي.
بحلول عام 1898، كان Ramsay قد اكتشف بالفعل ثلاثة غازات نبيلة - آرغون (1894) وهيليوم (1895) ونيون وكريبتون (1898). وباستخدام التحليل الطيفي، لاحظ وجود فجوة في الجدول الدوري حيث ينبغي أن يوجد غاز نبيل آخر. وقد أظهر النهج المنهجي الذي استخدمه Ramsay وTravers قوة تنبؤات مندليف الدورية.
اختراق التقطير التجزيئي
تطلب الاكتشاف معالجة كميات هائلة من الهواء السائل. جمع Ramsay وTravers الجزء الأثقل والأقل تطايرًا المتبقي بعد إزالة الأكسجين والنيتروجين والآرغون والنيون والكريبتون. وباستخدام عينة من الهواء السائل حجمها 15 لترًا، أجريا تقطيرًا تجزيئيًا دقيقًا لعزل 3.5 سنتيمتر مكعب فقط من الغاز المجهول.
في 12 يوليو 1898، لاحظا للمرة الأولى الخطوط الطيفية المميزة للزينون. كان الغاز ثقيلًا وغير تفاعلي إلى درجة أنه بالكاد ظهر في أجهزتهما. وكتب Travers لاحقًا أنهما اعتقدا في البداية أن جهازهما معطل لأن الغاز بدا خاليًا تمامًا من أي خصائص كيميائية.
تسمية «الغريب»
يأتي اسم «xenon» من الكلمة اليونانية «xenos»، التي تعني غريب أو أجنبي. اختار Ramsay هذا الاسم لأن الغاز كان خاملًا وغير تفاعلي إلى درجة جعلته يبدو غريبًا تمامًا عن كل الكيمياء المعروفة. ولم يتخيل أحد آنذاك أن هذا الغاز «الخامل» سيكوّن في النهاية مركبات كيميائية.
كانت البصمة الطيفية للزينون مختلفة عن أي شيء لوحظ سابقًا. فعند إثارتة كهربائيًا، أنتج الزينون توهجًا أزرق جميلًا بخطوط طيفية مميزة أثبتت بصورة قاطعة أنه عنصر جديد. وأكمل هذا الاكتشاف عائلة الغازات النبيلة كما كانت مفهومة في القرن 19.
التقدير العلمي والأثر
اعترفت جائزة Ramsay Nobel في الكيمياء (1904) باكتشافه عائلة الغازات النبيلة بأكملها، بما فيها الزينون. وقد أحدث هذا الإنجاز ثورة في الكيمياء، إذ كشف أن جدول مندليف الدوري يتسع لمجموعة جديدة كاملة من العناصر التي كانت مجهولة تمامًا.
لقد تحدى اكتشاف الزينون الافتراضات الأساسية المتعلقة بالتفاعل الكيميائي. ولأكثر من 60 عامًا، اعتُبر الزينون خاملًا تمامًا، إلى أن أثبت Neil Bartlett عام 1962 أنه يستطيع تكوين مركبات. وقد قلب هذا الاختراق مفهوم الغازات «الخاملة» وفتح آفاقًا جديدة في الكيمياء.
تحديات البحث المبكر
جعلت صعوبات العزل الزينون أصعب الغازات النبيلة دراسة. فندرته الشديدة كانت تعني أن الباحثين يعملون بكميات ضئيلة، كما أن وزنه الذري المرتفع جعله يتصرف بصورة مختلفة عن الغازات الأخف. وتطلبت التجارب المبكرة تطوير تقنيات جديدة تمامًا للتعامل مع كميات ضئيلة من الغازات غير التفاعلية.
ظل الإنتاج التجاري للزينون مستحيلًا حتى تطوير مصانع فصل الهواء واسعة النطاق في منتصف القرن 20. وقد عنى هذا الندرة أن الزينون بقي فضولًا مختبريًا لعقود قبل العثور على تطبيقات عملية له في الإضاءة والدفع الفضائي.