54. Xenón

Con el xenón terminamos, por fin, la quinta fila de la Tabla Periódica. Ya solo quedan dos filas (Las dos más largas, eso sí). El xenón es el elemento número 54 porque tiene 54 protones en su núcleo (Los isótopos más comunes son el Xe-129 y el Xe-132 con, además, 75 y 78 neutrones cada uno). He de añadir que el xenón tiene 9 isótopos estables y 16 inestables (radiactivos).

El xenón es además el quinto gas noble de la lista. Ya hemos visto el helio, el neón, el argón y el kriptón. Todos ellos tienen 8 electrones en la capa de Valencia y eso es lo que les hace especiales, ya que no van a querer mezclarse con la “plebe” pues no necesitan tomar, ceder o compartir ningún electrón. El xenón no es para menos, aunque lo cierto es que sí forma algunos compuestos, como luego veremos.

El xenón es un gas escaso en la Tierra. Está en la atmósfera, pero es muy poco abundante (tan solo 1 parte por cada 20 millones). Surge de algunos manantiales desde dentro de la Tierra y poco más. Una teoría es que una buena parte del xenón terrestre está en el núcleo de nuestro planeta mezclado con el hierro y el níquel. Otra teoría, quizás con mayor fundamento, es que el Xe se encuentra en el manto, entre los huecos de la estructura Perovskita del silicato MgSiO del mismo. Y además de xenón natural, también tenemos xenón “artificial”, que es el que se genera en los reactores nucleares de nuestras centrales eléctricas (ahora lo veremos).

Ejemplo de estructura perovskita.

La consecuencia de la escasez y la “nobleza” del xenón es que no se descubriera hasta 1898. Lo encontraron los químicos británicos Sir William Ramsay, el padre de los gases nobles, y su ayudante, Morris Travers (quien le ayudó también con el neón y el criptón). Lo hicieron destilando una gran cantidad de aire líquido y estudiando todos sus compuestos. Ese aire líquido lo obtenían gracias a la donación de Ludwig Mond, un empresario con pasta que les regaló una máquina para producirlo. (Donaciones de empresarios ricos que hacen historia. Y falta, muchas veces). El nombre se lo pusieron por la palabra griega “xenos”, que significa “raro” “extraño”. Hoy en día, por cierto, el xenón se obtiene de la misma manera (a partir de aire licuado).

El gran Sir William Ramsay.

Poco podía hacerse con un gas tan escaso, claro. Los primeros experimentos, supongo, acabarían con el xenón metido en un tubo de ensayo e ionizado utilizando una corriente eléctrica. Con ello, igual que pasa con los otros gases nobles, el xenón se ilumina, en este caso con una bonita luz azul-blanquecina. (A mayor presión del gas, más blanquecina es la luz emitida). Esta propiedad hace del xenón un gas muy utilizado en iluminación, ya sea para temas científicos como láseres, artísticos como flashes de fotografía o más del día a día como los faros de xenón de los automóviles, donde en realidad el xenón se utiliza para el encendido. Luego son generalmente sales de sodio o de mercurio lo que se ilumina (Las sales, tras la ionización inicial a alta tensión del xenón, se vuelven conductoras, lo cual hace que se mantenga encendida. Es como que las sales hacen el papel del filamento de la bombilla tradicional).

Funcionamiento luz xenon de coche. 

Respecto a los compuestos de xenón, no fue hasta 1962 cuando Neil Bartlett anunció haber obtenido el primero (Linus Pauling lo había predicho 30 años antes). Lo hizo con uno de los elementos más reactivos de la tabla: El flúor. Era Hexafluoroplatinato de xenón (Xe+PtF6). Si como hemos visto, el xenón puede ionizarse (perder un electrón)... ¿Por qué no?

Hoy en día se conocen más de 100 diferentes compuestos con xenón, floruros, óxidos y oxifloruros, de entre los que destaca el XeF2, por ser el más fácil de producir (Basta con dejar “los ingredientes” al Sol. Sí, a nadie se le había ocurrido antes).

El xenón se utiliza en tecnología punta como en los propulsores de iones de xenón de algunos satélites y sondas espaciales (la cosa empezó en los 60, con el motor iónico de Kauffman, que usaba hidrógeno y helio. En los años 70 y 80 empezaron a utilizar cesio, que es el próximo elemento que veremos y después se pasó a los gases nobles, como el Xe). Se trata de inyectar el gas en la tobera e ionizarlo, lanzándole electrones, con lo que los iones positivos salgan al exterior generando el empuje del satélite en dirección contraria. La gran ventaja de esta tecnología es todo el peso en combustible líquido tradicional que te ahorras.

Funcionamiento de un motor tónico. El xenon entra por la izquierda, se ioniza con los electrones y sale por la derecha.

Aunque ya no sea tecnología punta, el xenón también se utiliza en los televisores de plasma. Las TVs de plasma contienen unas celditas con gases nobles que, cuando les llega electricidad se convierten en un plasma (ni sólido, ni líquido, ni gas: plasma, otro estado de la materia. Los átomos ionizados y conduciendo electricidad la mar de bien) y brillan (Aunque tienen unos fósforos que son los que se iluminan/dan el color, en realidad).

Otra aplicación actual del Xenon es la búsqueda de WIMPs o materia oscura (Dark Matter) utilizando xenón líquido, como por ejemplo el Large Underground Xenon experiment (LUX) de Dakota del Sur (USA), cuyo instrumento constaba de un antiguo tanque de agua a 1500 metros bajo tierra dentro del cual un depósito con 370 kg. líquidos de xenón hacía de sensor ultrasensible o el Xenon1T, en Italia, con 3500kg de xenón a casi -100ºC.

El xenón lo conocen bien los ingenieros nucleares. Lo llaman veneno producto de fisión. Producto de fisión porque es un elemento (Xe-135) que se produce en aproximadamente un 6% de las fisiones del uranio (y además se genera a partir del I-135, también un producto de fisión). Y veneno porque absorbe neutrones, lo cual “frena” la reacción en cadena que es lo que genera el calor en el núcleo del reactor. Existen unas fórmulas que les permiten saber cuánto xenón hay en cada momento en el reactor y cómo afecta éste a la potencia (o a las variaciones de la misma).

Otro isótopo, el Xe-129, también es un producto del decaimiento del Yodo. Pero esto ya es un isótopo natural que, por ejemplo, se encuentra en los meteoritos y se utiliza para su datación. (Quiero remarcar que el hecho de haber más xenón en los meteoritos nos da una idea de que en nuestra atmósfera hay menos Xe del esperado). Es debido a que tiene una vida media de 17 millones de años por lo que, sabiendo cuando hay de uno y de otro en el meteorito, se puede estimar su edad.

Para finalizar, simplemente añadir que el xenón no es un gas tóxico, y que, debido a su escasez, tampoco tenemos en nuestro cuerpo. En realidad no lo queremos porque, al igual que pasaba con el helio, podría matarte, pero por asfixia. Si lo respiras puro te quedas sin oxígeno y mueres al poco tiempo. A veces no queda más remedio y sí nos lo inyectan en el cuerpo: Como anestesia general, aunque si bien es cierto que tiene muchas ventajas sobre el óxido nitroso éste último es mucho más usado por una razón bastante importante: El precio, ya que cuesta unas 2000 veces menos.

Sí que hay que decir que hay gente que sí lo quiere en su cuerpo. Algunos atletas lo han usado como dopante (respirando una mezcla aproximada de 50% oxígeno y 50% xenón). Lo que dicen es que el xenón estimula el HIF-1-alfa o Factor inducible de la hipoxia, que es un factor que estimula la producción de EPO endógena, que es una proteína que estimula a su vez la síntesis de glóbulos rojos, lo que se traduce en una mejora del transporte de oxígeno a los músculos. El tema es que no está muy regulado su uso, aunque según he leído, en el 2014 la Agencia Mundial Antidopaje (AMA) prohibió su uso. Lo que pasa es que es bastante complicado detectar si un atleta lo ha utilizado o no… con lo que la polémica está servida.