Kripton História, vlastnosti, štruktúra, získanie, riziká, použitie

On Kripton Je to ušľachtilý plyn, ktorý predstavuje symbol KR a nachádza sa v skupine 18 periodickej tabuľky. Je to plyn, ktorý sleduje argón, a jeho hojnosť je taká nízka, že sa považuje za skrytý; Odtiaľ je vaše meno. Nie je to takmer v minerálnych kameňoch, ale v masách zemných plynov a sotva rozpustených v moriach a oceánoch.

Samotné meno evokuje obraz Supermana, jeho planéty Kripton a slávneho Kriptonita, kameňa, ktorý oslabuje superhrdinu a zbavuje ho jeho super sily. Môžete tiež premýšľať o kryptomenách alebo krypte, keď ste o ňom počuli, ako aj v iných podmienkach, ktoré sú ďaleko vo svojej podstate tohto plynu.

Fľaštička s Kriptonom nadšeným elektrickým šokom a svieti bielym svetlom. Zdroj: Hi-RES obrázky chemických prvkov [CC po 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)]

Tento ušľachtilý plyn je však menej extravagantný a „skrytý“ v porovnaní s vyššie uvedenými údajmi; Aj keď jeho nedostatočná reaktivita neodstraňuje všetok potenciálny záujem, ktorý môže vzbudiť vo výskume zameranom na rôzne oblasti, najmä na fyzik.

Na rozdiel od ostatných ušľachtilých plynov, svetlo, ktoré sa rozlúči s Kriptonom, keď je nadšený v elektrickom poli, je biely (vynikajúci obraz). Z tohto dôvodu sa používa na rôzne použitia v osvetľovacom priemysle. Prakticky môžete nahradiť akékoľvek neónové svetlo a vydávať svoje vlastné, čo sa vyznačuje žltkastým zelenou farbou.

Je prezentovaný v prírode ako zmes šiestich stabilných izotopov, nehovoriac o niektorých rádioizotope určených pre jadrovú medicínu. Na získanie tohto plynu sa musí vzduch, ktorý dýchame, zmiešať, a podrobiť sa jeho výslednej tekutine do frakčnej destilácie, kde je Kripton neskôr očistený a rozdelený do jeho zložkových izotopov.

Vďaka Kriptonu bolo možné postúpiť v štúdiách jadrovej fúzie, ako aj v aplikáciách laserov na chirurgické účely.

História

- Objav skrytého prvku

V roku 1785 anglický chemik a fyzikálny Henry Cavendish zistili, že vzduch obsahuje malú časť ešte menej aktívnej látky ako dusíka.

O storočie neskôr anglický fyzik Lord Rayleight, známy zo vzduchu, plyn, ktorý si myslel, že je to čistý dusík; Ale potom zistil, že je ťažší.

V roku 1894 škótsky chemik, Sir William Ramsey, spolupracoval na izolácii tohto plynu, ktorý sa ukázal ako nový prvok: Argon. O rok neskôr izoloval plyn hélia zahrievaním minerálu Cleveíta.

Samotný Sir William Ramsey, spolu s jeho asistentom anglický chemik Morris Travers, objavil Kripton 30. mája 1898 v Londýne.

Ramsey a Travers sa domnievali, že v periodickej tabuľke medzi prvkami argónu a hélia bol priestor a nový prvok musel tento priestor vyplniť. Ramsey, mesiac po objavení Kriptonu, jún 1898, objavil neón; prvok, ktorý vyplnil priestor medzi héliom a argónom.

Metodológia

Ramsey mal podozrenie na existenciu nového prvku skrytého v rámci jeho predchádzajúceho objavu, argónu. Ramsey a Travers, aby sme skontrolovali svoj nápad, sa rozhodli získať veľký objem vzduchového argónu. Z tohto.

Potom destilujú kvapalný vzduch, aby ho rozdelili na frakcie a preskúmali v ľahších frakciách prítomnosť požadovaného plynného prvku. Urobili však chybu, zrejme zohriali nadmerne skvapalnený vzduch a veľa vzorky sa odparili.

Nakoniec mali iba 100 ml vzorky a Ramsey bol presvedčený, že prítomnosť ľahšieho prvku ako argón v tomto zväzku bol nepravdepodobný; Rozhodol sa však preskúmať možnosť existencie ťažšieho prvku ako argón v zvyškovom objeme vzorky.

Po jeho myšlienke odstránil kyslík a plynový dusík pomocou červenej medi a horčíka. Potom umiestnite vzorku zvyšného plynu vo vákuovej trubici, pričom na získanie plynového spektra naneste vysoké napätie.

Ako sa očakávalo, Argon bol prítomný, ale všimli si vzhľad v spektre dvoch nových jasných čiar; jedna žltá a druhá zelená, ktorá nebola nikdy pozorovaná.

- Vznik mena

Ramsey a Travers vypočítali vzťah medzi špecifickým teplom plynu pri konštantnom tlaku a jeho špecifickým teplom pri konštantnom objeme, pričom pre tento pomer nájde hodnotu 1,66. Táto hodnota zodpovedala plynu tvorený jednotlivými atómami, čo dokazuje, že nejde o zlúčeninu.

Môže vám slúžiť: Antracén: Čo je, štruktúra, vlastnosti, použitie

Preto boli v prítomnosti nového plynu a objavil sa Kripton. Ramsey sa rozhodol nazvať ho Krypton, slovo odvodené z gréckeho slova „krypto“, čo znamená „skryté“. William Ramsey získal Nobelovu cenu za chémiu v roku 1904 za objav týchto ušľachtilých plynov.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Vzhľad

Je to bezfarebný plyn, ktorý vykazuje žiarovú bielu farbu v elektrickom poli.

Štandardná hmotnosť

83 798 u

Atómové číslo (z)

36

Bod topenia

-157,37 ° C

Bod varu

153 415 ° C

Hustota

V štandardných podmienkach: 3 949 g/l

Kvapalný stav (bod varu): 2 413 g/cm³

Relatívna hustota plynu

2,9 s hodnotovým vzťahom s hodnotou = 1. To znamená, že Kripton je trikrát hustejší ako vzduch.

Rozpustnosť

59,4 cm³/1.000 g pri 20 ° C

Trojitý bod

115 775 K a 73,53 kPa

Kritický bod

209,48 K a 5 525 MPa

Fúzne teplo

1,64 kJ/mol

Odparovanie

9,08 kj/mol

Molárna kalikára

20,95 J/(mol · k)

Tlak vodnej pary

Pri teplote 84 K má tlak 1 kPa.

Elektronegativita

3.0 v pusinovej stupnici

Ionizačná energia

Prvé: 1.350,8 kJ/mol.

Po druhé: 2.350,4 kJ/mol.

Tretie: 3.565 kJ/mol.

Rýchlosť zvuku

Plyn (23 ° C): 220 m/s

Tekutina: 1.120 m/s

Tepelná vodivosť

9,43 · 10^-3 W/(m · k)

objednať Magnetický

Diamagnetický

Oxidačné číslo

Kripton, pretože je to ušľachtilý plyn, nie je príliš reaktívny a nestráca ani nezískava elektróny. Ak sa vám podarí vytvoriť tuhú solídnu zloženie, rovnako ako v prípade KR Clatrato₈(H₂Buď)₄₆ alebo jeho hydrid KR (h₂)₄, Potom sa hovorí, že sa zúčastňuje na čísle alebo stavu oxidácie 0 (KR⁰); to znamená, že ich neutrálne atómy interagujú s matricou molekúl.

Kripton však môže formálne stratiť elektróny, ak tvorí odkazy na najviac elektronegatívny prvok zo všetkých: fluór. V KRF₂ Jeho oxidačné číslo je +2, takže sa predpokladá existencia dvojmocného katiónu KR²⁺ (KR²⁺F₂^-).

Reaktivita

V roku 1962 syntéza Kriptonu difluoridu (KRF₂). Táto zlúčenina je kryštalická tuhá látka, bezfarebná, vysoko prchavá a pomaly sa rozkladá pri teplote miestnosti; Ale je stabilný pri -30 ° C. Krypton fluorid je silné oxidačné a fluóračné činidlo.

Kripton reaguje s fluoridom, keď sa kombinuje v elektrickej šokovej trubici pri -183 ° C, čím tvorí KRF₂. Reakcia sa tiež vytvára, keď je vyžarovaný kryptón a fluorid s ultrafialovým svetlom pri -196 ° C.

KRF⁺ a KR₂F₃⁺ Sú to zlúčeniny tvorené reakciou KRF₂ So silnými fluoridovými akceptormi. Kripton je súčasťou nestabilnej zlúčeniny: K (Otef₅)₂, čo predstavuje spojenie medzi kryptonom a kyslíkom (KR-O).

V kative HCξn-Kr-F sa nachádza väzba na krypton-dusík. Kripton Hydrues, KRH₂, Môže sa pestovať tlaky väčšie ako 5 GPA.

Na začiatku dvadsiateho storočia boli všetky tieto zlúčeniny považované za nemožné vzhľadom na nulovú reaktivitu, ktorá bola koncipovaná na tento vznešený plyn.

Elektronická štruktúra a konfigurácia

Atóm Kriptonu

Kripton je ušľachtilý plyn, má oktet vo Valencii dokončený; To znamená, že ich orbitály S a P sú úplne plné elektrónov, ktoré sa nachádzajú v ich elektronickej konfigurácii:

[AR] 3D¹⁰ 4s² 4p⁶

Je to monoatomický plyn bez ohľadu na (doteraz) podmienky tlaku alebo teploty, ktoré na ňom fungujú. Preto sú jeho tri stavy definované interatomickými interakciami ich atómov KR, ktoré si možno predstaviť, akoby to boli guľky.

Tieto atómy KR, rovnako ako ich rovesníci (on, NE, AR atď.) nie je ľahké polarizovať, pretože sú relatívne malé a majú tiež vysokú elektronickú hustotu; To znamená, že povrch týchto guličiek nie je značne oneskorený, aby sa vytvoril okamžitý dipól, ktorý indukuje iného v susednom mramore.

Interakcie

Z tohto dôvodu je jedinou silou, ktorú Atómy KR zachovávajú, súdržné, sú londýnske rozptýlenie; Ale sú veľmi slabé v prípade Kriptonu, takže vyžaduje nízke teploty, aby ich atómy definovali tekutinu alebo sklo.

Tieto teploty (vriaci a fúzny bod) sú však vyššie v porovnaní s teplotami argónu, neónu a hélia. Je to kvôli najväčšej atómovej hmotnosti Kriptonu, čo zodpovedá väčšiemu atómovému polomeru, a teda polarizovanejšie.

Môže vám slúžiť: molárne absorbovanie

Napríklad bod varu Kriptonu je okolo -153 ° C, zatiaľ čo plyny šľachtických plynov argón (-186 ° C), neón (-246 ° C) a Helio (-269 ° C), sú nižšie; To znamená, že ich plyny potrebujú chladnejšie teploty (bližšie k -273,15 ° C alebo 0 K), aby boli schopné kondenzovať na kvapalnú fázu.

Tu vidíme, ako veľkosť jeho atómových rádií priamo súvisí s jeho interamickými interakciami. To isté platí pre ich príslušné body topenia, teplota, pri ktorej Kripton konečne kryštalizuje pri -157 ° C.

Krištáľ Kripton

Keď teplota zostupuje na -157 ° C, atómy KR sa dostatočne priblížia k ešte viac kohézom a definujú biely kryštál kubickej štruktúry sústredený na tváre (FCC). Preto existuje štrukturálny poriadok riadený jeho disperznými silami.

Aj keď o tom nie je veľa informácií, Kriptonov FCC Crystal môže trpieť kryštalickými prechodmi do hustejších fáz, ak je vystavený obrovským tlakom; Ako kompaktný šesťuholník (HCP), v ktorom budú atómy KR viac zoskupené.

Podobne, bez toho, aby ste tento bod vynechali stranou, môžu byť atómy KR uväznené v ľadových klietkach nazývaných kloratos. Ak je teplota dostatočne nízka, môže dôjsť k zmiešaným kryštálom Kripton-Aga, s atómami KR, ktoré sú usporiadané a obklopené molekulami vody.

Kde je to a získajte

Atmosféra

Kripton sa šíri v celej atmosfére, bez toho, aby bol schopný uniknúť z gravitačného poľa Zeme na rozdiel od hélia. Vo vzduchu, ktorý dýchame, je jeho koncentrácia okolo 1 ppm, hoci sa môže meniť v závislosti od plynných emanácií; buď sopečné erupcie, geiseres, horúce pramene alebo možno ložiská zemného plynu.

Pretože je málo rozpustné vo vode, jej koncentrácia v hydrosfére bude pravdepodobne opovrhnutiahodná. To isté platí pre minerály; Existuje málo atómov Kriptonu, ktoré môžu byť v nich uväznené. Preto jediným zdrojom tohto ušľachtilého plynu je vzduch.

Frakčné skvapalnenie a destilácia

Na jeho získanie musí vzduch prejsť procesom skvapalnenia, takže všetky jeho komponentné plyny kondenzujú a tvoria kvapalinu. Potom sa táto kvapalina zahrieva použitím frakčnej destilácie pri nízkych teplotách.

Po destilovaní kyslíka, argónu a dusíka zostávajú v zostávajúcej tekutine, ktorá adsorbuje na aktívnom uhlíku alebo silikagéli, Kripton a xenón. Táto kvapalina sa zahrieva na -153 ° C, aby bola schopná destilovať Kripton.

Nakoniec je zozbieraný Kripton očistený tým, že tak prechádza cez horúci kovový titán, ktorý eliminuje nealkoholické nápoje.

Ak je požadovaná separácia izotopov, plyn vystúpi skleneným stĺpcom, v ktorom trpí tepelná difúzia; Ľahšie izotopy stúpajú na vrchol, zatiaľ čo najťažší bude mať tendenciu zostať na spodku. Izotop teda ⁸⁴KR a ⁸⁶Napríklad KR sa zhromažďujú osobitne v pozadí.

Kripton sa dá skladovať v okolitých sklenených žiarovkách Pyrex alebo v oceľových hermetických nádržiach. Pred zabalením je vystavený riadeniu kvality prostredníctvom spektroskopie, aby sa potvrdilo, že vaše spektrum je jedinečné a neobsahuje riadky iných prvkov.

Jadrová fáza

Ďalšia metóda na získanie Kriptonu leží v jadrovom štiepení uránu a plutóniu, z ktorého existuje aj zmes jeho rádioaktívnych izotopov.

Izotopy

Kripton je v prírode prezentovaný ako šesť stabilných izotopov. Tieto, s ich zodpovedajúcimi množstvami na Zemi, sú: ⁷⁸KR (0,36%), ⁸⁰KR (2,29%), ⁸²KR (11,59%), ⁸³KR (11,50%), ⁸⁴KR (56,99%) a ⁸⁶KR (17,28%). On ⁷⁸KR je rádioaktívny izotop; Ale váš polovičný život (tón_1/2) je taká skvelá (9.2 · 10^{dvadsaťjeden} roky) to sa prakticky považuje za stabilné.

Preto je jeho štandardná atómová hmotnosť (atómová hmotnosť) 83 798 u, bližšie k 84 U izotopu ⁸⁴KR.

V stopách sú množstvá tiež rádioizotop ⁸¹KR (tón_1/2= 2,3 · 10⁵), ktorý sa vyskytuje, keď ⁸⁰KR prijíma kozmické lúče. Okrem vyššie uvedených izotopov existujú dve syntetické rádioizotopy: ⁷⁹KR (tón_1/2= 35 hodín) a ⁸⁵KR (tón_1/2= 11 rokov); Ten je ten, ktorý sa vyskytuje ako produkt jadrového štiepenia uránu a plutónium.

Môže vám slúžiť: Arsano

Riziká

Kripton je nettoxický prvok, pretože nereaguje za normálnych podmienok, ani predstavuje riziko požiaru, keď sa zmieša so silnými oxidačnými činidlami. Únik tohto plynu nie je nebezpečenstvo; Pokiaľ nedýchate priamo, kým nepohybujete kyslík a nespôsobíte udusenie.

KR atómy vstupujú a sú vylúčení z tela bez účasti na akejkoľvek reakcii metabolizmu. Môžu však presúvať kyslík, ktorý by mal dosiahnuť pľúca a transportovať krvou, aby jednotlivec mohol trpieť narkózou alebo hypoxiou, okrem iných stavov.

Pre zvyšok neustále vdýchneme Kripton v každej vzduchovej medzere. Teraz, pokiaľ ide o jeho zlúčeniny, história je ďalšou. Napríklad KRF₂ Je to silný agent Fluorante; A preto „dá“ anióny f^- do akejkoľvek molekuly biologickej matrice, s ktorou sa nachádza, je potenciálne nebezpečný.

Pravdepodobne Kripton Clatrat (chytený v ľadovej klietke) nie je značne nebezpečný, pokiaľ neexistujú určité nečistoty, ktoré poskytujú toxicitu.

Žiadosti

High -rýchlostné kamery sú čiastočne spôsobené vzrušením Kriptonu. Zdroj: MHoistion [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)]

Kripton je prítomný v rôznych aplikáciách okolo artefaktov alebo zariadení určených na osvetlenie. Napríklad je súčasťou „neónových svetiel“ žltkastých zelených farieb. „Právne“ svetlá Kriptonu sú biele, pretože ich emisné spektrum pokrýva všetky farby viditeľného spektra.

Biele svetlo Kriptonu sa používa na fotografie, pretože sú veľmi intenzívne a rýchle, sú ideálne pre vysokorýchlostné kamery alebo pre okamžité záblesky na letiskových stopách.

Podobne, elektrické nárazové trubice vychádzajúce z tohto bieleho svetla môžu byť potiahnuté farebnými papiermi, čo dáva účinok zobrazovania svetiel mnohých farieb bez vzrušujúceho používania iných plynov.

Pridá sa do žiaroviek volfrámového vlákna, aby sa zvýšila jeho životnosť a do fluorescenčných argónových žiaroviek na rovnaký účel, tiež znižuje jeho intenzitu a zvyšuje jeho náklady (pretože je drahšia ako argón).

Keď Kripton skladá plynné vyplnenie žiaroviek, zvyšuje jeho jas a robí z neho najželiaršie.

Lasery

Červené lasery pozorované na svetlých výstavách sú založené na spektrálnych líniách Kripton namiesto zmesi hélium-neon.

Na druhej strane, s Kriptonom, sa môžu vyrábať silné lasery ultrafialového žiarenia: rádium Kripton fluorid (KRF). Tento laser používa pre fotolitografiu, lekárske operácie, výskum v oblasti jadrovej fúzie a mikrominados tuhých materiálov a zlúčenín (modifikovanie jeho povrchu pôsobením lasera).

Definícia metra

Medzi 60. a 1983 ⁸⁶KR (vynásobené 1.650.763,73), aby sa definovala presná dĺžka jedného merača.

Detekcia jadrovej zbrane

Pretože rádioizotop ⁸⁵KR je jedným z produktov jadrovej aktivity, kde sa zistí, že indikátor, že došlo k detonácii jadrovej zbrane alebo že sa vykonávajú nelegálne alebo tajné činnosti uvedenej energie.

Liek

Kripton sa používa v medicíne ako anestetický, X -ray absorbent, detektor abnormalít srdca a na rezanie očnej sietnice presným a kontrolovaným spôsobom svojimi lasermi.

Ich rádioizotopy majú tiež aplikácie v jadrovej medicíne, na štúdium a skenovanie toku vzduchu a krvi vo vnútri pľúc a získanie obrazov jadrovou magnetickou rezonanciou respiračného traktu pacienta.

Odkazy

1. Gary J. Schrobilgen. (28. september 2018). Kryptón. Encyclopædia Britannica. Získané z: Britannica.com
2. Wikipedia. (2019). Kryptón. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
3. Michael Pilgaard. (16. júla 2016). Kryptonské chemické reakcie. Obnovené z: pilgaardelegs.com
4. Kryštalografia365. (16. novembra 2014). Super chladný materiál - kryštálová štruktúra kryptonu. Zdroj: Crystallograph365.Slovník.com
5. DR. Doug Stewart. (2019). Kryptonové prvky fakty. Chemickolák. Získané z: Chemicool.com
6. Marques Miguel. (s.F.). Kryptón. Získané z: Nautilus.Fis.Uc.Pt
7. ADVAMEG. (2019). Kryptón. Ako sa vyrábajú výrobky. Získané z: Made -How.com
8. Roooptika. (25. apríla 2014). Krypton fluorid excimerový laser - vlastnosti a aplikácie. Obnovené z: azopiky.com