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ELM Élément n° 54 sur 118

Xénon (Xe)

Incolore et très rare dans l’air, le xénon est surtout connu pour la lumière intense qu’il produit dans certaines lampes. Sa place parmi les gaz nobles n’empêche pas la formation de composés réactifs, notamment avec le fluor.

Par Claire Delmas · Mis à jour le

Fiche d’identité du xénon

Numéro atomique (Z)
54
Symbole
Xe
Masse atomique
131,293 u
Masse molaire
131,293 g/mol
Famille
Gaz nobles
Période · groupe · bloc
5 · 18 · p
Configuration électronique
[Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p⁶
État à 20 °C
gaz
Température de fusion
-111,79 °C (161,36 K)
Température d’ébullition
-108,12 °C (165,03 K)
Masse volumique
0,005887 g/cm³
Électronégativité (Pauling)
2,6
Rayon atomique (van der Waals)
216 pm
1re énergie d’ionisation
12,13 eV
Affinité électronique
non mesuré
États d’oxydation
0
Découverte
1898, par Morris William Travers, William Ramsay
Nom tiré de
étranger
Abondance dans la croûte terrestre
3 × 10⁻⁵ mg/kg
Abondance dans l’eau de mer
5 × 10⁻⁵ mg/L
Numéro CAS
7440-63-3
Xénon : période 5, groupe 18, famille des gaz nobles.
Xe
Électrons par couche : 2 · 8 · 18 · 18 · 8

Le xénon est un gaz à température ambiante. Son numéro atomique, 54, signifie que son noyau contient 54 protons. Comme les autres gaz nobles, il se trouve dans la dernière colonne du tableau périodique, mais il est moins chimiquement inerte que l’hélium ou le néon. Cette combinaison de rareté, de masse élevée et de propriétés lumineuses explique plusieurs de ses usages.

Où trouve-t-on le xénon et comment le produit-on ?

Le xénon est présent en très faible quantité dans l’atmosphère. Il n’est pas extrait de minerais : les installations qui séparent les gaz de l’air le récupèrent lors de la distillation de l’air liquéfié. L’Élémentarium de la Société chimique de France décrit sa concentration avec le krypton dans une fraction issue de ces unités, puis son enrichissement et sa purification. Comme cette récupération demande de traiter de grandes quantités d’air, le gaz demeure rare et coûteux à produire.

À l’état naturel, le xénon est un mélange de plusieurs isotopes, c’est-à-dire de formes du même élément dont les noyaux n’ont pas le même nombre de neutrons. L’isotope 132Xe est le plus abondant dans les échantillons de composition ordinaire. La masse atomique indiquée pour le xénon, 131,293 u, est une moyenne qui tient compte des masses et des proportions de ses isotopes, et non la masse d’un seul atome. La CIAAW de l’IUPAC détaille leurs abondances et précise que la valeur standard s’appuie sur des mesures de xénon séparé de l’air.

Pourquoi l’utilise-t-on dans des lampes et des moteurs spatiaux ?

Excité par une décharge électrique, le xénon émet une lumière intense, souvent blanche. Cette propriété est exploitée dans des lampes à flash, notamment les stroboscopes, ainsi que dans des sources lumineuses utilisées dans certains dispositifs techniques. La fiche pédagogique du Jefferson Lab mentionne aussi son emploi pour exciter des lasers à rubis.

Sa masse atomique élevée est utile dans une autre application : la propulsion ionique. Dans ce type de moteur, des atomes de xénon sont ionisés, puis les ions sont accélérés pour produire une poussée. Le xénon a notamment servi de propergol expérimental à la sonde Deep Space 1. Il ne s’agit pas d’une combustion : la poussée résulte de l’éjection d’ions.

Ces usages s’expliquent par des propriétés différentes. L’émission lumineuse dépend de l’excitation des atomes, tandis que la propulsion exploite la masse des ions et leur accélération. Le xénon appartient à la famille des gaz nobles, dont les éléments possèdent généralement une couche électronique externe complète.

Le xénon est-il vraiment inerte ?

Sa couche externe complète rend le xénon peu réactif dans de nombreuses conditions courantes, mais « gaz noble » ne signifie pas absolument incapable de réagir. Des composés de xénon ont été préparés, notamment avec le fluor et l’oxygène. Le difluorure de xénon, XeF₂, et l’hexafluorure de xénon, XeF₆, illustrent cette chimie moins attendue. Le récapitulatif de la Société chimique de France souligne que le xénon forme de nombreux composés fluorés.

Il faut distinguer l’élément gazeux de certains de ses composés : leurs propriétés ne sont pas interchangeables. Les composés fortement oxydants, en particulier, exigent une manipulation adaptée en laboratoire. Le xénon n’a pas de rôle biologique établi comme élément nutritif essentiel ; ses usages reposent surtout sur ses propriétés physiques et sur une chimie spécialisée.

Isotopes naturels du xénon

IsotopeMasse (u)Abondance naturelleStabilité
¹²⁴Xe123,9058920(19)0,0952 %radioactif
¹²⁶Xe125,9042983(38)0,089 %stable
¹²⁸Xe127,9035310(11)1,9102 %stable
¹²⁹Xe128,9047808611(60)26,4006 %stable
¹³⁰Xe129,903509349(10)4,071 %stable
¹³¹Xe130,90508406(24)21,2324 %stable
¹³²Xe131,9041550856(56)26,9086 %stable
¹³⁴Xe133,90539466(90)10,4357 %radioactif
¹³⁶Xe135,907214484(11)8,8573 %radioactif

58 isotopes du xénon sont connus, dont 6 stables. Données : NIST et AMDC (AIEA), via PubChem.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire du xénon ?

La masse molaire du xénon est de 131,293 g/mol, d’après la masse atomique standard de 131,293 u retenue par l’IUPAC (CIAAW). Une mole d’atomes de xénon pèse donc environ 131,293 grammes.

Quel est le numéro atomique du xénon ?

Le numéro atomique du xénon est 54 : son noyau compte 54 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est Xe.

Quelle est la configuration électronique du xénon ?

La configuration électronique du xénon est [Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p⁶, soit 2, 8, 18, 18, 8 électrons répartis de la première à la dernière couche. Le xénon appartient au bloc p du tableau périodique.

Pourquoi le xénon est-il plus réactif que certains autres gaz nobles ?

Le xénon possède une couche électronique externe complète, ce qui le rend généralement peu réactif. Toutefois, ses électrons externes sont moins fortement retenus que ceux des gaz nobles plus légers. Dans certaines conditions, des réactifs puissants, comme le fluor, peuvent donc former des composés avec lui. Cette réactivité reste particulière et ne signifie pas que le xénon réagit facilement dans l’air ambiant.

Le xénon utilisé dans les lampes est-il radioactif ?

Le xénon naturel est constitué principalement d’isotopes stables. Il existe aussi des isotopes radioactifs, produits notamment lors de réactions nucléaires, mais leur présence et leur usage relèvent de contextes particuliers. Une lampe au xénon ne doit donc pas être assimilée, du seul fait de son nom, à une source radioactive.

La masse atomique du xénon est-elle sa masse molaire ?

La masse atomique moyenne du xénon est donnée à 131,293 u. La masse molaire correspond à la masse d’une mole d’atomes et s’exprime en grammes par mole ; elle a une valeur numérique très proche, mais les deux grandeurs et leurs unités sont distinctes. La valeur atomique moyenne dépend de la composition isotopique prise en compte.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.