Plik krypton Jest to gaz szlachetny, który jest reprezentowany przez symbol Kr i znajduje się w grupie 18 układu okresowego. Jest to gaz, który występuje po argonie, a jego obfitość jest tak mała, że uznano go za ukryty; stąd jego nazwa. Nie występuje prawie w kamieniach mineralnych, ale w masach naturalnych gazów i prawie nie rozpuszcza się w morzach i oceanach.
Już samo jego imię przywołuje obraz Supermana, jego planety Krypton i słynnego kryptonitu, kamienia, który osłabia superbohatera i pozbawia go supermocy. Możesz także pomyśleć o kryptowalutach lub kryptowalutach, gdy o tym usłyszysz, a także o innych terminach, które w swej istocie są dalekie od tego gazu..
Jednak ten szlachetny gaz jest mniej ekstrawagancki i „ukryty” w porównaniu z figurami wymienionymi powyżej; chociaż jego brak reaktywności nie odbiera całego potencjalnego zainteresowania, które może wzbudzić w badaniach skoncentrowanych na różnych dziedzinach, zwłaszcza fizycznej.
W przeciwieństwie do innych gazów szlachetnych, światło emitowane przez krypton pod wpływem pola elektrycznego jest białe (górne zdjęcie). Z tego powodu znajduje różnorodne zastosowanie w przemyśle oświetleniowym. Może zastąpić praktycznie każdy neon i emitować własne, które wyróżnia się żółtawozielonym kolorem..
Występuje w naturze jako mieszanina sześciu stabilnych izotopów, nie wspominając o niektórych radioizotopach przeznaczonych dla medycyny nuklearnej. Aby uzyskać ten gaz, powietrze, którym oddychamy, musi zostać skroplone, a powstająca w ten sposób ciecz jest poddawana destylacji frakcjonowanej, podczas której krypton jest następnie oczyszczany i rozdzielany na składowe izotopy..
Dzięki kryptonowi możliwy był postęp w badaniach nad syntezą jądrową, a także w zastosowaniach laserów do celów chirurgicznych.
W 1785 roku angielski chemik i fizyk Henry Cavendish odkrył, że powietrze zawiera niewielką ilość substancji, nawet mniej aktywnej niż azot..
Sto lat później angielski fizyk Lord Rayleigh wyodrębnił z powietrza gaz, który uważał za czysty azot; ale potem okazało się, że jest cięższy.
W 1894 roku szkocki chemik Sir William Ramsey współpracował przy izolacji tego gazu, który okazał się nowym pierwiastkiem: argonem. Rok później wyodrębnił hel, ogrzewając mineralny cleveite.
Sam Sir William Ramsey, wraz ze swoim asystentem, angielskim chemikiem Morrisem Traversem, odkryli krypton 30 maja 1898 roku w Londynie..
Ramsey i Travers wierzyli, że w układzie okresowym między pierwiastkami argonu i helu jest przestrzeń i nowy pierwiastek musiał wypełnić tę przestrzeń. Ramsey, miesiąc po odkryciu kryptonu, czerwiec 1898, odkrył neon; pierwiastek wypełniający przestrzeń między helem a argonem.
Ramsey podejrzewał istnienie nowego pierwiastka ukrytego w jego poprzednim odkryciu, argonu. Ramsey i Travers, aby przetestować swój pomysł, zdecydowali się pobrać z powietrza dużą ilość argonu. W tym celu musieli spowodować upłynnienie powietrza.
Następnie destylowali ciekłe powietrze, aby rozdzielić je na frakcje i zbadać w lżejszych frakcjach pod kątem obecności pożądanego pierwiastka gazowego. Ale popełnili błąd, najwyraźniej przegrzali skroplone powietrze i odparowali dużo próbki..
Ostatecznie mieli tylko 100 ml próbki i Ramsey był przekonany, że obecność pierwiastka lżejszego od argonu w tej objętości jest mało prawdopodobna; zdecydował się jednak zbadać możliwość istnienia pierwiastka cięższego od argonu w pozostałej objętości próbki.
Idąc za jego myślami, usunął tlen i azot z gazu za pomocą rozgrzanej do czerwoności miedzi i magnezu. Następnie umieścił próbkę pozostałego gazu w rurze próżniowej, przykładając do niej wysokie napięcie, aby uzyskać widmo gazu..
Zgodnie z oczekiwaniami, obecny był argon, ale zauważyli pojawienie się w widmie dwóch nowych jasnych linii; jeden żółty, a drugi zielony, których nigdy nie zaobserwowano.
Ramsey i Travers obliczyli zależność między ciepłem właściwym gazu przy stałym ciśnieniu a jego ciepłem właściwym przy stałej objętości, uzyskując wartość 1,66 dla tej zależności. Wartość ta odpowiadała gazowi utworzonemu przez pojedyncze atomy, co wskazuje, że nie był to związek.
Dlatego znajdowali się w obecności nowego gazu i odkryto krypton. Ramsey zdecydował się nazwać to Krypton, słowo wywodzące się od greckiego słowa „krypto”, które oznacza „ukryty”. William Ramsey otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1904 roku za odkrycie tych szlachetnych gazów.
Jest to bezbarwny gaz, który w polu elektrycznym ma żarzący się biały kolor..
83,798 u
36
-157,37 ° C
153,415 ° C
W warunkach standardowych: 3,949 g / l
Stan ciekły (temperatura wrzenia): 2,413 g / cm3
2,9 w stosunku do powietrza o wartości = 1. Oznacza to, że krypton jest trzykrotnie gęstszy od powietrza.
59,4 cm3/ 1000 g w 20 ° C
115,775 K i 73,53 kPa
209,48 K i 5,525 MPa
1,64 kJ / mol
9,08 kJ / mol
20,95 J / (mol K)
W temperaturze 84 K ma ciśnienie 1 kPa.
3.0 w skali Paulinga
Pierwsza: 1350,8 kJ / mol.
Po drugie: 2350,4 kJ / mol.
Po trzecie: 3565 kJ / mol.
Gaz (23 ºC): 220 m / s
Ciecz: 1120 m / s
9,43 10-3 W / (mK)
Diamagnetyczny
Krypton, będąc gazem szlachetnym, jest mało reaktywny i nie traci ani nie zyskuje elektronów. Jeśli uda mu się uformować bryłę o określonym składzie, jak to się dzieje w przypadku klatratu Kr8(H.dwaLUB)46 lub jego wodorek Kr (H.dwa)4, Mówi się wtedy, że uczestniczy w liczbie lub stopniu utlenienia 0 (Kr0); to znaczy, że jego neutralne atomy oddziałują z matrycą cząsteczek.
Jednak krypton może formalnie tracić elektrony, jeśli tworzy wiązania z najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem ze wszystkich: fluorem. W KrFdwa jego stopień utlenienia wynosi +2, więc zakłada się istnienie dwuwartościowego kationu Krdwa+ (Krdwa+fadwa-).
W 1962 roku synteza difluorku kryptonu (KrFdwa). Związek ten jest wysoce lotną, bezbarwną, krystaliczną substancją stałą, która rozkłada się powoli w temperaturze pokojowej; ale jest stabilny w temperaturze -30 ºC. Krypton Fluoride jest silnym środkiem utleniającym i fluorującym.
Krypton reaguje z fluorem po połączeniu w rurze wyładowczej w temperaturze -183 ° C, tworząc KrFdwa. Reakcja zachodzi również, gdy krypton i fluor są naświetlane światłem ultrafioletowym o temperaturze -196 ° C..
KrF+ i Krdwafa3+ to związki powstałe w wyniku reakcji KrFdwa z silnymi akceptorami fluoru. Krypton jest częścią niestabilnego związku: K (OTeF5)dwa, który przedstawia wiązanie między kryptonem i tlenem (Kr-O).
W kationie HCΞN-Kr-F znajduje się wiązanie krypton-azot. Wodorki kryptonowe, KrHdwa, można uprawiać przy ciśnieniu powyżej 5 GPa.
Na początku XX wieku wszystkie te związki uważano za niemożliwe, biorąc pod uwagę zerową reaktywność, która została wymyślona dla tego szlachetnego gazu..
Krypton, będąc gazem szlachetnym, ma swój pełny oktet wartościowości; to znaczy, że jego orbitale s i p są całkowicie wypełnione elektronami, co można zweryfikować w ich konfiguracji elektronicznej:
[Ar] 3d10 4sdwa 4p6
Jest to gaz jednoatomowy niezależnie od (do tej pory) panujących na nim warunków ciśnieniowych czy temperaturowych. Dlatego jego trzy stany są zdefiniowane przez międzyatomowe interakcje atomów Kr, które można sobie wyobrazić jako kulki..
Te atomy Kr, podobnie jak ich kongenery (He, Ne, Ar itd.), Nie są łatwe do polaryzacji, ponieważ są stosunkowo małe i mają również dużą gęstość elektronów; to znaczy, powierzchnia tych kulek nie jest znacznie zdeformowana, aby wygenerować natychmiastowy dipol, który indukuje inny w sąsiednim marmurze.
Z tego powodu jedyną siłą, która utrzymuje razem atomy Kr, są siły rozpraszające w Londynie; ale są one bardzo słabe w przypadku kryptonu, więc w jego atomach wymagane są niskie temperatury, aby zdefiniować ciekły lub kryształ.
Jednak te temperatury (odpowiednio temperatury wrzenia i topnienia) są wyższe w porównaniu do argonu, neonu i helu. Wynika to z większej masy atomowej kryptonu, równoważnej większemu promieniu atomowemu, a zatem bardziej podatnej na polaryzację..
Na przykład temperatura wrzenia kryptonu wynosi około -153 ° C, podczas gdy dla gazów szlachetnych argonu (-186 ° C), neonu (-246 ° C) i helu (-269 ° C) są niższe; to znaczy, że jego gazy potrzebują niższych temperatur (bliżej -273,15 ° C lub 0 K), aby mogły skroplić się do fazy ciekłej.
Tutaj widzimy, jak rozmiar ich promieni atomowych jest bezpośrednio powiązany z ich interakcjami. To samo dzieje się z ich odpowiednimi temperaturami topnienia, temperaturą, w której krypton ostatecznie krystalizuje przy -157 ºC..
Gdy temperatura spadnie do -157 ° C, atomy Kr zbliżają się wystarczająco wolno, aby zlewać się dalej i zdefiniować biały kryształ sześcienny (fcc) centrowany na twarzy. Tak więc istnieje teraz porządek strukturalny, na który wpływają siły rozpraszające.
Chociaż nie ma na ten temat zbyt wielu informacji, kryształ kryptonu fcc może ulegać przemianom krystalicznym w gęstsze fazy, jeśli jest poddawany ogromnym ciśnieniom; jako zwarty sześciokąt (hcp), w którym atomy Kr będą bardziej zgrupowane.
Ponadto, nie pomijając tego punktu, atomy Kr mogą zostać uwięzione w lodowych klatkach zwanych klatratami. Jeśli temperatura jest dostatecznie niska, być może pojawią się zmieszane kryształy krypton-wody, z atomami Kr ułożonymi i otoczonymi cząsteczkami wody..
Krypton jest rozproszony w atmosferze, nie mogąc uciec z pola grawitacyjnego Ziemi w przeciwieństwie do helu. W powietrzu, którym oddychamy, jego stężenie wynosi około 1 ppm, chociaż może się zmieniać w zależności od emanacji gazowych; czy to erupcje wulkanów, gejzery, gorące źródła, czy może złoża gazu ziemnego.
Ponieważ jest słabo rozpuszczalny w wodzie, jego stężenie w hydrosferze będzie prawdopodobnie nieistotne. To samo dzieje się z minerałami; można w nich uwięzić kilka atomów kryptonu. Dlatego jedynym źródłem tego szlachetnego gazu jest powietrze..
Aby go uzyskać, powietrze musi przejść proces skraplania, tak aby wszystkie zawarte w nim gazy uległy kondensacji i utworzyły ciecz. Następnie ciecz ta jest podgrzewana przez destylację frakcjonowaną w niskich temperaturach..
Po oddestylowaniu tlenu, argonu i azotu krypton i ksenon pozostają w pozostałej cieczy, która jest adsorbowana na węglu aktywnym lub żelu krzemionkowym. Płyn ten jest podgrzewany do -153 ºC w celu destylacji kryptonu.
Ostatecznie zebrany krypton jest oczyszczany poprzez przepuszczanie przez gorący metaliczny tytan, który usuwa zanieczyszczenia gazowe..
Jeśli pożądane jest oddzielenie jego izotopów, gaz unosi się przez szklaną kolumnę, gdzie ulega dyfuzji termicznej; lżejsze izotopy wzniosą się do góry, podczas gdy cięższe będą miały tendencję do pozostawania na dole. Tak więc izotop 84Kr i 86Na przykład Kr są zbierane oddzielnie w tle.
Krypton można przechowywać w bańkach szklanych Pyrex pod ciśnieniem otoczenia lub w hermetycznych zbiornikach stalowych. Przed zapakowaniem poddawany jest kontroli jakości metodą spektroskopii, aby zaświadczyć, że jego widmo jest unikalne i nie zawiera linii innych pierwiastków..
Inną metodą otrzymywania kryptonu jest rozszczepienie jądrowe uranu i plutonu, z którego również powstaje mieszanina ich izotopów promieniotwórczych..
Krypton występuje w naturze jako sześć stabilnych izotopów. Są to, wraz z ich odpowiednią obfitością na Ziemi: 78Kr (0,36%), 80Kr (2,29%), 82Kr (11,59%), 83Kr (11,50%), 84Kr (56,99%) i 86Kr (17,28%). Plik 78Kr jest izotopem promieniotwórczym; ale jego okres półtrwaniat1/2) jest tak duży (9.210dwadzieścia jeden lat), który jest praktycznie uważany za stabilny.
Dlatego jego standardowa masa atomowa (masa atomowa) wynosi 83,798 u, bliżej 84 u izotopu. 84Kr.
W śladowych ilościach znajduje się również radioizotop 81Kr (t1/2= 2,3 105), który występuje, gdy 80Kr otrzymuje promienie kosmiczne. Oprócz wspomnianych już izotopów istnieją dwa syntetyczne radioizotopy: 79Kr (t1/2= 35 godzin) i 85Kr (t1/2= 11 lat); to drugie jest tym, co powstaje jako produkt rozszczepienia jądra atomowego uranu i plutonu.
Krypton jest pierwiastkiem nietoksycznym, ponieważ nie reaguje w normalnych warunkach ani nie stanowi zagrożenia pożarowego po zmieszaniu z silnymi utleniaczami. Wyciek tego gazu nie stwarza żadnego zagrożenia; chyba że wdychano bezpośrednio, aby wyprzeć tlen i spowodować uduszenie.
Atomy Kr wchodzą i są wydalane z organizmu bez udziału w żadnej reakcji metabolicznej. Mogą jednak wypierać tlen, który powinien dotrzeć do płuc i być transportowany przez krew, więc osoba może cierpieć na narkozę lub niedotlenienie, a także inne schorzenia..
W przeciwnym razie nieustannie wdychamy krypton w każdym oddechu powietrza. Teraz, jeśli chodzi o jego związki, historia jest inna. Na przykład KrFdwa jest silnym środkiem fluorującym; i dlatego „da” aniony F- do jakiejkolwiek cząsteczki biologicznej matrycy, z którą się znajduje, będąc potencjalnie niebezpieczną.
Prawdopodobnie klatrat kryptonu (uwięziony w klatce lodowej) nie jest szczególnie niebezpieczny, chyba że istnieją pewne zanieczyszczenia, które zwiększają toksyczność.
Krypton jest obecny w różnych aplikacjach związanych z artefaktami lub urządzeniami przeznaczonymi do oświetlenia. Na przykład jest częścią „neonów” o żółtawo-zielonym kolorze. „Legalne” światła kryptonu są białe, ponieważ ich widmo emisyjne obejmuje wszystkie barwy widma widzialnego.
W rzeczywistości do zdjęć wykorzystano białe światło kryptonu, ponieważ są one bardzo intensywne i szybkie, idealne do szybkich błysków aparatów fotograficznych lub do natychmiastowych błysków na pasach startowych na lotniskach..
Podobnie, elektryczne lampy wyładowcze, które emitują to białe światło, można pokryć kolorowymi papierami, dając efekt wyświetlania świateł o wielu kolorach bez konieczności wzbudzania innymi gazami..
Jest dodawany do żarówek z żarnikiem wolframowym w celu zwiększenia ich żywotności, a także do świetlówek argonowych w tym samym celu, zmniejszając ich intensywność i zwiększając ich koszty (ponieważ jest droższy niż argon)..
Kiedy krypton stanowi gazowe wypełnienie żarówek, zwiększa jego jasność i sprawia, że jest bardziej niebieskawy..
Czerwone lasery widoczne na pokazach świetlnych są oparte na liniach widmowych kryptonu, a nie na mieszaninie helu i neonu.
Z drugiej strony, przy użyciu kryptonu można wykonać potężne lasery na promieniowanie ultrafioletowe: te z fluorku kryptonu (KrF). Laser ten znajduje zastosowanie w fotolitografii, zabiegach medycznych, badaniach z zakresu syntezy jądrowej oraz mikroobróbce materiałów i związków stałych (modyfikacja ich powierzchni poprzez działanie lasera).
W latach 1960–1983 wykorzystano długość fali czerwono-pomarańczowej linii widmowej izotopu. 86Kr (pomnożone przez 1 650 763,73), w celu określenia dokładnej długości jednego metra.
Ponieważ radioizotop 85Kr jest jednym z produktów działalności jądrowej, gdzie wykryte jest wskazaniem, że miała miejsce detonacja broni jądrowej lub że prowadzona jest nielegalna lub tajna działalność tej energii.
Krypton był stosowany w medycynie jako środek znieczulający, pochłaniacz promieni rentgenowskich, detektor wad serca oraz do cięcia siatkówki oczu za pomocą laserów w precyzyjny i kontrolowany sposób.
Jego radioizotopy znajdują również zastosowanie w medycynie nuklearnej, do badania i skanowania przepływu powietrza i krwi w płucach oraz do uzyskiwania obrazów dróg oddechowych pacjenta metodą magnetycznego rezonansu jądrowego..
Jeszcze bez komentarzy