Криптон

Kриптон (од старогрчки: κρυπτός, „скриен“) — хемиски елемент со симбол Kr и атомски број 36. Тоа е член на група од 18 (благородните гасови) елементи. Безбоен, без мирис, невкусен благороден гас, криптонот се јавува во траги во атмосферата и често се користи со други ретки гасови во флуоресцентни светилки. Со ретки исклучоци, криптон е хемиски инертен.

Криптон  (₃₆Kr)

Гасна цевка исполнета со криптон како свети бело
Спектрални линии на криптонот
Општи својства
Име и симбол	криптон (Kr)
Изглед	безбоен гас, со белузлав сјај во високонапонско поле
Криптонот во периодниот систем
Ar ↑ Kr ↓ Xe бром ← криптон → рубидиум
Атомски број	36
Стандардна атомска тежина (±) (Ar)	83,798(2)
Категорија	благороден гас
Група и блок	група 18 (благородни гасови), p-блок
Периода	IV периода
Електронска конфигурација	[Ar] 3d10 4s2 4p6
по обвивка	2, 8, 18, 8
Физички својства
Фаза	гасна
Точка на топење	115,78 K ​(−157,37 °C)
Точка на вриење	119,93 K ​(−153,415 °C)
Густина при стп (0 °C и 101,325 kPa)	3,749 г/Л
кога е течен, при т.в.	2,413 г/см3
Тројна точка	115,775 K, ​73,53 kPa
Критична точка	209,48 K, 5,525 MPa
Топлина на топење	1,64 kJ/mol
Топлина на испарување	9,08 kJ/mol
Моларен топлински капацитет	20,95 J/(mol·K)
парен притисок P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k при T (K) 59 65 74 84 99 120
Атомски својства
Оксидациони степени	2, 1, 0 ​(ретко повеќе од 0; непознат оксид)
Електронегативност	Полингова скала: 3,00
Енергии на јонизација	I: 1350,8 kJ/mol II: 2350,4 kJ/mol II: 3565 kJ/mol
Ковалентен полупречник	116±4 пм
Ван дер Валсов полупречник	202 пм
Спектрални линии на криптон
Разни податоци
Кристална структура	​страноцентрирана коцкеста Кристалната структура на криптонот
Брзина на звукот	(гас, 23 °C) 220 m·s−1 (течност) 1120 м/с
Топлинска спроводливост	9,43×10−3  W/(m·K)
Магнетно подредување	дијамагнетно
CAS-број	7439-90-9
Историја
Откриен и првпат издвоен	Вилијам Ремзи и Морис Траверс (1898)
Најстабилни изотопи
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП 78Kr 0,35 % >1,1×1020 г (β+β+) 2,846 78Se 79Kr веш 35,04 ч. ε – 79Br β+ 0,604 79Br γ 0,26, 0,39, 0,60 – 80Kr 2,25 % 80Kr е стабилен со 44 неутрони 81Kr траги 2,29×105 г ε – 81Br γ 0,281 – 82Kr 11,6 % 82Kr е стабилен со 46 неутрони 83Kr 11,5 % 83Kr е стабилен со 47 неутрони 84Kr 57,0 % 84Kr е стабилен со 48 неутрони 85Kr веш 10,756 г β− 0,687 85Rb 86Kr 17,3 % – (β−β−) 1,2556 86Sr
Режимите на распад во загради се предвидени, но сè уште не се забележани

Kриптонот, како и другите благородни гасови, се користи во осветлувањето и фотографирањето. Криптонската светлина има многу спектрални линии, и криптонската плазма е корисна во светол, високопридвижен гас ласери (криптон јони и егзајмер ласери), од кои секој зрачи и засилува една спектрална линија. Криптон флуоридот , исто така, прави корисни ласерски медиум. Од 1960 до 1983 година, официјалната должина од еден метар била дефинирана од страна на 605 nm бранова должина од портокалова спектрална линија на криптон-86, бидејќи на висока моќ и релативна леснотија на работата на криптоновото празнење на цевки.

Историја

Сер Вилијам Ramsay, discoverer на krypton

Криптонот бил откриен во велика Британија во 1898 година од страна на Сер Вилијам Рамзеј, шкотски хемичар, и Морис Tраверс, англиски хемичар, во остатоци лево од испарувањето на речиси сите компоненти на течен воздух. Неонот бил откриен од слична постапка според истите работници само неколку недели подоцна. Во 1904 година на Вилијам Рамзеј му била доделена Нобеловата награда за Хемија за откривањето на серија на благородните гасови, вклучувајќи го и криптонот.

Во 1960 година, на Меѓународната Конференција за тежини и мерки го дефинирал мерачот како 1,650,763.73 бранови должини на светлината емитирана од криптон-86 изотопот. Овој договор го заменил меѓународниот прототип на метрика во 1889 во Париз, каде била направена метална лента од платина-иридиумска легура(еден од серијата стандардни метарски решетки, првично изграден да биде еден од десетте милионити квадрант од поларниот обем на Земјата). Ова, исто така, ја засени дефиницијата на ångström, заснована на црвената кадмиумска спектрална линија од 1927 година, заменувајќи ја со 1 Å = 10–10 m. Криптон-86 дефиницијата траела до конференцијата во октомври 1983 година, која го редефинирала мерачот како растојание кое светлината патува во вакуум за време на 1 / 299,792,458 с.

Особености

Криптонот се одликува со неколку остри оддавни линии (спектрални белези), најсилниот се зелена и жолта. Криптонот е еден од производите на ураниумско цепење. Солидниот криптон е бел и има лице во центарот на кубната кристална структура, што е заедничка сопственост на сите благородни гасови (освен хелиум, кој има шестаголна кристална структура со тесна крива).

Изотопи

Природниот криптон во атмосферата на Земјата е составен од пет стабилни изотопи, плус еден изотоп (78 Кр) со таков долг полуживот (9,2 × 1021 години) што може да се смета за стабилен.. (Овoj изотоп е втор најдолг познат полуживот меѓу сите изотопи, за кои распаѓањто е забележано; тоа се подложува на двојно електронско снимање до ⁷⁸Se). Покрај тоа, околу триесет нестабилни изотопи и изомери се познати. Траги од ⁸¹Kr, космогенски нуклид произведени со космички зраци на ⁸⁰Kr, исто така се јавуваат во природата: овој изотоп е радиоактивен со полуживот од 230.000 години. Криптонот е многу нестабилен и не останува во раствор во површинска вода, но ⁸¹Kr се користи за давање стари (50.000-800.000 години) подземни води.

⁸⁵Kr е инертен радиоактивни благороден гас со пола-живот на 10.76 години. Тоа е произведено од страна на цепење на ураниум и плутониум, како на пример во јадрената бомба тестирање и јадрени реактори. ⁸⁵Kr е пуштен на слобода во текот на преработка на гориво прачки од јадрените реактори. Концентрациите на Северниот Пол се за 30% повисоки отколку во Јужниот Пол поради конвективното мешање.

Хемија

Kr(H₂)₄ и H₂ отпад формирани во дијамант наковалната ќелија.

Структура на Kr(H₂)₄. Krypton octahedra (зелени), кои се опкружени со случајно ориентирана водород молекули.

Како други благородни гасови, криптонот е високо хемиски нереактивен. Прилично е ограничена хемијата на криптонот во неговата единствена позната ненулеста оксидациона состојба на +2 паралели дека соседниот елемент бром во оксидационата состојба е +1; поради скандидната контракција е тешко да се оксидираат 4p елементите во нивните оксидациски состојби на групата. Пред 1960-тите години, не се синтетизирани соединенија на благородни гасови.

Сепак, по првата успешна синтеза на ксенонски соединенија во 1962 година, синтеза на криптон дифлуоридот (KrF₂) е пријавено во 1963 година. Во истата година, KrF₄ бил соопштен од страна на Грос, et al., но подоцна се покажла како погрешна идентификација. Под екстремни услови, криптонот реагира со флуор за да се формира KrF₂ според следнава равенка:

Kr + F₂ → KrF₂

Соединенија врзани со криптон за атомите, освен флуор , исто така, биле откриени. Постојат, исто така, непотврдени извештаи на бариум солта на криптон оксидите. Истражувани се ArKr⁺ и KrH⁺ повеќеатомските јони и постојат докази за KrXe или KrXe⁺.

Реакцијата на KrF₂ со B(OTeF₅)₃ произведува нестабилно соединение, Kr(OTeF₅)₂, која што содржи криптон-кислород бонд. На криптон-азотот обврзниците се наоѓаат во ратификација [HC≡N–Kr–F], произведени од страна на реакцијата на KrF₂ со [HC≡NH]+[AsF−6] под -50 °C. HKrCN и HKrC≡CH (криптонски хидрид-цијанид и хидрокриптоацетилен) се пријавени да бидат стабилни до 40 К.

Криптон хидридот (Kr (H2) 4) може да се одгледува при притисоци над 5 GPa. Тие имаат структура во центарот на лицето каде криптон октаедата е опкружена со случајно ориентирани водородни молекули.

Природна појава

Земјата е задржана на сите благородни гасови кои биле присутни при неговото формирање, освен хелиумот. Концентрацијата Криптон во атмосферата е околу 1 ppm. Може да се извлече од течен воздух со фракционална дестилација. Износот на криптонот во вселената е неизвесен, бидејќи мерењето произлегува од метеорската активност и сончевите ветрови. Првите мерења укажуваат на изобилство на криптони во вселената.

Апликации

Krypton гас празнење цевка

Повеќекратните оддавни линии на криптонот прават да се појават блескави гасови од јонизираниот криптон, што, пак, ги прави криптоните-засновани светилки корисни во фотографијата како брилијантен бел извор на светлина. Криптонот се користи во некои фотографски удари за фотографирање со висока брзина. Криптонот исто така е комбиниран со други гасови за да се направат прозрачни знаци кои сјаат со зеленикаво-жолта светлина.

Криптонот се меша со аргон во енергетски ефикасни флуоресцентни светилки, со што се намалува потрошувачката на енергија, но исто така се намалува излезот на светлината и се зголемува трошокот. Криптонот чини околу 100 пати колку што е аргонот. Криптонот (заедно со ксенон) исто така се користи за да се полнат лампи за да се намали испарувањето на влакната и да се овозможат повисоки работни температури. Појасната светлина резултира со повеќе сина боја од конвенционалните лампи.

Белите празнења на криптонот често се користат за добар ефект во цевки за празнење на гас во боја, кои едноставно се насликани или обоени за да се создаде саканата боја (на пример, "неонски" мулти-обоени рекламни знаци се често целосно криптонски). Криптонот произведува многу поголема светлосна моќ од неонот во регионот на црвената спектрална линија, и поради оваа причина, црвените ласери за високоенергетски ласерски светлосни екрани се често криптон ласери со огледала кои ја избираат црвената спектрална линија за ласерско засилување и емисија, наместо попознат спектар на хелиум-неон, кој не може да ги постигне истите мулти-вати излези..

Криптонскиот флуорид ласер е важен во истражувањата за јадреното соединување во експериментите за затворање. Ласерот има униформност на долгите снопчиња, кратка бранова должина, а големината на самото место може да се менува за да ги следи имплодирачките топчиња.

Во експерименталната физика на честички, течниот криптон се користи за изградба на квазихомогени електромагнетни калориметри. Еден значаен пример е калориметарот на NA48 експериментот во CERN кој содржи околу 27 тони течен криптон. Оваа употреба е ретка, бидејќи течниот аргон е поевтин. Предноста на криптонот е помал полупречник на молиер од 4,7 см, кој обезбедува одлична просторна резолуција со малку преклопување. Другите параметри релевантни за калориметријата се: должина на зрачење од X0 = 4,7 cm и густина од 2,4 g / cm3.

Запечатените склопови на искра во ексцитирачите за палење кај некои постари млазни мотори содржат мала количина криптон-85 за да произведат постојани нивоа на јонизација и еднаква операција.

Криптон-83 има примена во магнетната резонанца (МРИ) за снимање на дишните патишта. Особено, му овозможува на радиологот да прави разлика помеѓу хидрофобните и хидрофилните површини кои содржат дишни патишта.

Иако ксенонот има потенцијал за употреба во компјутерската томографија (КТ) за да ја процени регионалната вентилација, нејзините анестетички својства ја ограничуваат нејзината фракција во гасот за дишење до 35%. Мешавина на дишење од 30% ксенон и 30% криптон е споредлива според ефикасноста на КТ до 40% ксенонска фракција, притоа избегнувајќи ги несаканите ефекти од висок делумен притисок на ксенонот.

Метастабилниот изотоп криптон-81м се користи во јадрената медицина за скенирање на белодробни / перфузиони реакции, каде што се вдишува и се слика со гама камера.

Криптон-85 во атмосферата се користи за да се открие тајната на јадреното гориво за преработка на објектите во Северна Кореја и Пакистан. Тие објекти биле откриени во почетокот на 2000-тите и се верувало дека произведува плутониум од оружје..

Криптонот се користи повремено како изолација на гас помеѓу стакла на прозорите.

Мерки на претпазливост

Криптонот се смета за нетоксичен асфиксиан. Криптонот има наркотична моќ седум пати поголема од воздухот, а дишењето атмосфера од 50% криптон и 50% природен воздух (како што може да се случи во местото на истекување) предизвикува наркоза кај луѓето слични на воздухот за дишење со четирикратен атмосферски притисок. Ова може да се спореди со нуркање на длабочина од 30 метри (видете ја азотната наркоза) и може да влијае врз секој што го дише. Во исто време, таа мешавина ќе содржи само 10% кислород (наместо нормални 20%) и хипоксијата би била поголема загриженост.

Дополнителна литература

• Вилијам П. Кирк на"Krypton 85: Преглед на Литература и Анализа на Зрачење Опасности", Заштита на Животната средина Агенција, Канцеларија за Истражување и Мониторинг, Вашингтон (1972)

Надворешни врски

• Krypton at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Krypton Fluoride Lasers, Plasma Physics Division Naval Research Laboratory