Historia Kripton, właściwości, struktura, uzyskiwanie, ryzyko, użycia

On Kripton Jest to szlachetny gaz, który jest reprezentowany przez symbol KR i znajduje się w grupie 18 stolika okresowego. Jest to gaz podążający za argonem, a jego obfitość jest tak niska, że ​​uważano go za ukryty; Stamtąd nadchodzi twoje imię. Nie ma to prawie w kamieniach mineralnych, ale w masach gazu ziemnego i ledwo rozpuszczonych w morzach i oceanach.

Sam jego imię wywołuje obraz Supermana, jego planety Kripton i słynnego Kriptonitu, kamienia, który osłabia superbohatera i pozbawia go jego super mocy. Możesz także pomyśleć o kryptowalutach lub krypcie, kiedy o tym słyszałeś.

Fiolka z Kriptonem podekscytowana porażeniem elektrycznym i lśniącym białym światłem. Źródło: obrazy Hi-Resa elementów chemicznych [CC przez 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0)]

Jednak ten szlachetny gaz jest mniej ekstrawagancki i „ukryty” w porównaniu z wymienionymi powyżej liczbami; Chociaż jego brak reaktywności nie usuwa wszelkich potencjalnych zainteresowań, jakie może wzbudzić w badaniach skupionych na różnych dziedzinach, zwłaszcza fizyka.

W przeciwieństwie do innych szlachetnych gazów, światło, które pożegnaje się z Kriptonem, gdy jest podekscytowane w polu elektrycznym, jest białe (doskonały obraz). Z tego powodu jest używany do różnych zastosowań w branży oświetleniowej. Możesz praktycznie wymienić każde neonowe światło i emitować własne, które wyróżnia się żółtawą zielenią.

Jest przedstawiony w naturze jako mieszanka sześciu stabilnych izotopów, nie wspominając o niektórych radioizotopach przeznaczonych do medycyny nuklearnej. Aby uzyskać ten gaz, powietrze, które oddychamy.

Dzięki Kriptonowi możliwe było awans w badaniach fuzji jądrowej, a także w zastosowaniach laserów do celów chirurgicznych.

Historia

- Odkrycie ukrytego elementu

W 1785 r. Angielski chemik i fizyczny Henry Cavendish odkryły, że powietrze zawierało niewielką część jeszcze mniej aktywnej substancji niż azot.

Sto lat później angielski fizyk, Lord Rayleight, zwolniony z powietrza gazu, który uważał, że to czysty azot; Ale potem odkrył, że był cięższy.

W 1894 r. Rok później wyizolował gaz helowy przez ogrzewanie minerału Cleveíta.

Sir William Ramsey wraz ze swoim asystentem, angielski chemik Morris Travers, odkrył Kripton 30 maja 1898 r. W Londynie.

Ramsey i Travers rozważali, że w stole okresowym między elementami argonu i helu było miejsce, a nowy element musiał wypełnić tę przestrzeń. Ramsey, miesiąc po odkryciu Kripton, czerwca 1898 r., Odkrył neon; element, który wypełnił przestrzeń między helem a argonem.

Metodologia

Ramsey podejrzewał istnienie nowego elementu ukrytego w ramach swojego poprzedniego odkrycia, istnienia Argonu. Ramsey i Travers, aby sprawdzić swój pomysł, postanowili uzyskać dużą objętość powietrza argonu. W tym celu musieli wytworzyć upłynnienie powietrzne.

Następnie destylili płynne powietrze, aby oddzielić je na ułamki i zbadać w lżejszych frakcjach obecność pożądanego elementu gazowego. Ale popełnili błąd, najwyraźniej rozgrzali nadmiernie upłynnione powietrze i odparowali dużo próbki.

W końcu mieli tylko 100 ml próbki, a Ramsey był przekonany, że obecność lżejszego elementu niż argon w tym tomie była mało prawdopodobna; Ale postanowił zbadać możliwość istnienia cięższego elementu niż argon w resztkowej objętości próbki.

Zgodnie z jego myślą wyeliminował tlen i azot gazowy za pomocą czerwonej miedzi i magnezu. Następnie umieścił próbkę pozostałego gazu w rurce próżniowej, stosując wysokie napięcie, aby uzyskać widmo gazowe.

Zgodnie z oczekiwaniami Argon był obecny, ale zauważyli wygląd w spektrum dwóch nowych jasnych linii; jeden żółty, a drugi zielony, którego nigdy nie obserwowano.

- Pojawienie się nazwy

Ramsey i Travers obliczyli związek między ciepłem właściwym gazu przy stałym ciśnieniu a jego ciepłem właściwym przy stałej objętości, znajdując wartość 1,66 dla tego stosunku. Wartość ta odpowiadała gazowi utworzonym przez poszczególne atomy, co pokazuje, że nie był to związek.

Może ci służyć: antraceen: co to jest, struktura, właściwości, użycia

Dlatego byli w obecności nowego gazu i odkryto Kripton. Ramsey postanowił nazwać go Krypton, słowo pochodzące od greckiego słowa „Krypto”, co oznacza „ukryte”. William Ramsey otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1904 roku za odkrycie tych szlachetnych gazów.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Wygląd

Jest to bezbarwny gaz, który wykazuje żarliwy biały kolor w polu elektrycznym.

Standardowa masa atomowa

83 798 u

Liczba atomowa (z)

36

Temperatura topnienia

-157,37 ºC

Punkt wrzenia

153 415 ºC

Gęstość

W warunkach standardowych: 3949 g/l

Stan cieczy (punkt wrzenia): 2413 g/cm³

Względna gęstość gazu

2,9 z zależnością wartości z wartością = 1. To znaczy, Kripton jest trzykrotnie gęstszy niż powietrze.

Rozpuszczalność wody

59,4 cm³/1.000 g w temperaturze 20 ° C

Potrójny punkt

115 775 K i 73,53 kPa

Punkt krytyczny

209,48 K i 5525 MPa

Fusion Heat

1,64 kJ/mol

Ciepło parowe

9.08 kJ/mol

Pojemność kaloryczna trzonowa

20,95 J/(mol · k)

Ciśnienie pary

W temperaturze 84 K ma ciśnienie 1 kPa.

Elektronialiczność

3.0 na skali Pauling

Energia jonizacji

Po pierwsze: 1.350,8 kJ/mol.

Po drugie: 2.350,4 kJ/mol.

Po trzecie: 3.565 kJ/mol.

Prędkość dźwięku

Gaz (23 ° C): 220 m/s

Płyn: 1.120 m/s

Przewodność cieplna

9,43 · 10^-3 W/(m · k)

Zamówienie Magnetyczny

Diamagnetyczny

Numer utleniania

Kripton, ponieważ jest to szlachetny gaz nie jest bardzo reaktywny i nie traca ani nie zyskuje elektronów. Jeśli uda ci się utworzyć solidę zdefiniowaną kompozycję, jak w przypadku Kr Trawanat₈(H₂ALBO)₄₆ lub jego wodorot KR (h₂)₄, Mówi się zatem, że uczestniczą ze statusem liczby lub utleniania 0 (Kr⁰); to znaczy ich neutralne atomy oddziałują z matrycą cząsteczek.

Jednak Kripton może formalnie stracić elektrony, jeśli tworzy połączenia z najbardziej elektroonegatywnym elementem: fluor. W KRF₂ Jego liczba utleniania wynosi +2, więc zakłada się istnienie kationu Dyspomister²⁺ (Kr²⁺F₂^-).

Reaktywność

W 1962 r₂). Ten związek jest krystalicznym stałym, bezbarwnym, bardzo lotnym i powoli rozkłada się w temperaturze pokojowej; Ale jest stabilny w temperaturze -30 ° C. Fluork Krypton jest silnym środkiem utleniającym i fluorowym.

Kripton reaguje z fluorkiem po połączeniu w rurce porażeniowej elektrycznej w temperaturze -183 ° C, tworząc KRF₂. Reakcja jest również wytwarzana, gdy krypton i fluor z światłem ultrafioletowym w temperaturze -196 ° C jest promieniowany.

KRF⁺ i Kr₂F₃⁺ Są związkami utworzonymi przez reakcję KRF₂ Z silnymi akceptorami fluoru. Kripton jest częścią niestabilnego związku: K (OTEF₅)₂, który przedstawia związek między kryptonem a tlenem (KR-O).

Wiązanie krypton-nitrogenu znajduje się w kationie HCξN-KR-f. Kripton Hydrues, KRH₂, Naciski większe niż 5 GPA można uprawiać.

Na początku XX wieku wszystkie te związki uznano za niemożliwe, biorąc pod uwagę zerową reaktywność, która została pomyślana temu szlachetnemu gazowi.

Struktura elektroniczna i konfiguracja

Kripton Atom

Kripton będący szlachetnym gazem ma swoje okT w Walencji; Oznacza to, że ich orbitale S i P są całkowicie pełne elektronów, które można znaleźć w ich konfiguracji elektronicznej:

[AR] 3D¹⁰ 4s² 4p⁶

Jest to gaz monoatomiczny niezależnie od (do tej pory) warunki ciśnienia lub temperatury, które na nim działają. Dlatego jego trzy stany są zdefiniowane przez międzyatomiczne interakcje ich atomów KR, które można sobie wyobrazić, jakby były kulkami.

Te atomy KR, podobnie jak ich rówieśnicy (on, NE, AR itp.), nie są łatwe do polaryzacji, ponieważ są stosunkowo małe, a także mają wysoką gęstość elektroniczną; Oznacza to, że powierzchnia tych marmurów nie jest znacznie opóźniona, aby wygenerować natychmiastowy dipol, który wywołuje inny w sąsiednim marmurze.

Interakcje międzyatomiczne

Z tego powodu jedyną siłą, którą utrzymują atomy KR, są spójne, są dyspersja w Londynie; Ale są bardzo słabe w przypadku Kripton, więc wymaga niskich temperatur, aby ich atomy zdefiniowały ciecz lub szkło.

Jednak temperatury te (odpowiednio punkt wrzenia i fuzji) są wyższe w porównaniu z temperaturami argonu, neonu i helu. Wynika to z największej masy atomowej Kriptona, równoważnego większego promienia atomowego, a zatem bardziej polaryzowalnym.

Może ci służyć: pochłanianie trzonowe

Na przykład temperatura wrzenia Kripton wynosi około -153 ° C, podczas gdy te z gazów szlachetnych argon (-186 ºC), neon (-246 ºC) i Helio (-269 ºC) są niższe; Oznacza to, że ich gazy wymagają chłodniejszych temperatur (bliżej -273,15 ºC lub 0 K), aby móc kondensować fazę ciekłą.

Tutaj widzimy, w jaki sposób wielkość jego radiotelefonów jest bezpośrednio związana z interakcjami międzyatomicznymi. To samo dotyczy ich odpowiednich punktów topnienia, temperatury, w której Kripton ostatecznie krystalizuje w temperaturze -157 ºC.

Kripton Crystal

Gdy temperatura opiera się na -157 °. Zatem istnieje teraz porządek strukturalny rządzony przez jego siły dyspersji.

Chociaż nie ma wiele informacji, kryształ FCC Kripton może ponieść krystaliczne przejścia na gęstsze fazy, jeśli podlega ogromnej presji; Jako zwarte sześciokątne (HCP), w których atomy KR będą bardziej zgrupowane.

Podobnie, bez opuszczenia tego punktu na bok, atomy KR można uwięzić w klatkach lodowych o nazwie Cloratos. Jeśli temperatura jest wystarczająco niska, mogą istnieć mieszane kryształy Kripton-Agua, z zamawianymi atomami KR i otoczonymi cząsteczkami wody.

Gdzie to jest i uzyskaj

Atmosfera

Kripton jest rozpowszechniany w całej atmosferze, nie będąc w stanie uciec z pola grawitacyjnego Ziemi, w przeciwieństwie do helu. W powietrzu, które oddychamy, jego stężenie wynosi około 1 ppm, chociaż może się różnić w zależności od emanacji gazowych; albo erupcje wulkaniczne, Geiseres, gorące źródła, albo może złogi gazu ziemnego.

Ponieważ jest mało rozpuszczalny w wodzie, jego stężenie w hydrosferze prawdopodobnie będzie nikczemne. To samo dotyczy minerałów; Istnieje kilka atomów Kripton, które można w nich uwięzić. Dlatego jedynym źródłem tego szlachetnego gazu jest powietrze.

Ułamkowy upłynnienie i destylacja

Aby go uzyskać, powietrze musi przejść przez proces upłynnienia, aby wszystkie jego składniki skondensowują. Następnie ciecz jest podgrzewana przez zastosowanie destylacji ułamkowej w niskich temperaturach.

Po destylowaniu tlenu argon i azot, Kripton i ksenon pozostają w pozostałym płynie, który adsorbował. Ta ciecz jest podgrzewana do -153 ° C, aby móc destylować Kripton.

Wreszcie, zebrany Kripton jest oczyszczony w ten sposób, że przekraczając gorący metalowy tytan, który eliminuje napoje bezalkoholowe.

Jeśli pożądane jest oddzielenie jego izotopów, gaz wznosi się przez szklaną kolumnę, w której cierpi dyfuzja termiczna; Lżejsze izotopy wzrosną na górę, podczas gdy najcięższe będą miały tendencję do pozostania na dole. Zatem izotop ⁸⁴Kr i ⁸⁶KR na przykład są zbierane osobno w tle.

Kripton może być przechowywany w szklanych cebulkach w otoczeniu lub w stalowych hermetycznych zbiornikach. Przed zapakowaniem jest poddawany kontroli jakości za pomocą spektroskopii, aby poświadczyć, że twoje spektrum jest wyjątkowe i nie zawiera linii innych elementów.

Fisja jądrowa

Inna metoda uzyskania Kripton leży w rozszczepieniu jądrowym uranu i plutonu, z których istnieje również mieszanka jego radioaktywnych izotopów.

Izotopy

Kripton jest przedstawiany w naturze jako sześć stabilnych izotopów. Te, z ich odpowiadającymi obfitościami na Ziemi, są: ⁷⁸KR (0,36%), ⁸⁰KR (2,29%), ⁸²KR (11,59%), ⁸³KR (11,50%), ⁸⁴KR (56,99%) i ⁸⁶KR (17,28%). On ⁷⁸KR jest radioaktywnym izotopem; Ale twoja pół -life (T_1/2) jest takie wspaniałe (9.2 · 10^{dwadzieścia jeden} lata), który jest praktycznie uważany za stabilny.

Dlatego jego standardowa masa atomowa (masa atomowa) wynosi 83 798 u, bliżej 84 u izotopu ⁸⁴Kr.

W śladach ilości to także radioizotop ⁸¹Kr (T_1/2= 2,3 · 10⁵), który występuje, gdy ⁸⁰KR otrzymuje promienie kosmiczne. Oprócz wyżej wymienionych izotopów istnieją dwa syntetyczne radioizotopy: ⁷⁹Kr (T_1/2= 35 godzin) i ⁸⁵Kr (T_1/2= 11 lat); Ten ostatni jest tym, który występuje jako produkt rozszczepienia jądrowego uranu i plutonu.

Może ci służyć: Arsano

Ryzyko

Kripton jest elementem nietoksycznym, ponieważ nie reaguje w normalnych warunkach, ani nie reprezentuje ryzyka pożaru po zmieszaniu z silnymi środkami utleniającymi. Wyciek tego gazu nie jest niebezpiecznym; Chyba że oddychasz bezpośrednio, dopóki nie poruszasz tlenem i nie spowodujesz uduszenia.

Atomy KR wchodzą i są wydalane z ciała bez udziału w jakiejkolwiek reakcji metabolizmu. Mogą jednak przesunąć tlen, który powinien dotrzeć do płuc i transportować przez krew, aby jednostka mogła cierpieć na narkozę lub niedotlenienie, oprócz innych warunków.

Resztę ciągle oddychamy Kripton w każdej szczelinie powietrznej. Teraz, jeśli chodzi o jego związki, historia to kolejna. Na przykład KRF₂ Jest potężnym środkiem fluoranty; I dlatego „da” aniony f^- do każdej cząsteczki matrycy biologicznej, z którą jest znaleziona, jest potencjalnie niebezpieczna.

Być może płaszczyzna Kripton (złapany w klatce lodowej) nie jest znacznie niebezpieczny, chyba że są pewne zanieczyszczenia, które zapewniają toksyczność.

Aplikacje

Błysk z wysokiej prędkości są częściowo spowodowane podnieceniem Kripton. Źródło: Mhoistion [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]

Kripton jest obecny w różnych zastosowaniach wokół artefaktów lub urządzeń zaprojektowanych do oświetlenia. Na przykład jest częścią „neonowych świateł” żółtawych zielonych kolorów. „Legalne” światła Kripton są białe, ponieważ ich widmo emisji obejmuje wszystkie kolory widma widzialnego.

Białe światło Kripton zostało użyte do zdjęć, ponieważ są bardzo intensywne i szybkie, idealne na lamki kamer o wysokiej prędkości lub do natychmiastowych lampy błyskowej na ścieżkach lotniskowych.

Podobnie, rurki do porażenia elektrycznego emanujące z tego białego światła mogą być pokryte kolorowymi papierami, co daje efekt wyświetlania świateł w wielu kolorach bez ekscytującego użycia innych gazów.

Jest dodawany do żarówek z włókien wolframu, aby zwiększyć czas użytkowania czasu użytkowania, a do fluorescencyjnych lamp argonowych w tym samym celu, również zmniejszając jego intensywność i zwiększając koszty (ponieważ jest droższy niż argon).

Kiedy Kripton komponuje gazowe wypełnienie żarówek, zwiększa swoją jasność i sprawia, że ​​jest najbardziej niebieskawo.

Lasery

Czerwone lasery widoczne w pokazach światła oparte są na liniach widmowych Kripton zamiast mieszanki helu-neonowego.

Z drugiej strony, wraz z Kriptonem, można wytwarzać potężne lasery promieniowania ultrafioletowego: promieniowanie fluoru Kripton (KRF). Laser ten stosuje się do fotolitografii, operacji medycznych, badań w dziedzinie fuzji jądrowej oraz mikromobinados materiałów stałych i związków (modyfikując jego powierzchnię przez działanie lasera).

Definicja metra

Między latami 60. a 1983 ⁸⁶Kr (pomnożony przez 1.650.763,73), aby zdefiniować dokładną długość jednego metra.

Wykrywanie uzbrojenia jądrowego

Ponieważ radioizotop ⁸⁵KR jest jednym z produktów aktywności jądrowej, gdzie jest wykrywane, wskazuje na to, że detonacja broni jądrowej lub że wykonywane są nielegalne lub tajne działania wspomnianej energii.

Medycyna

Kripton był stosowany w medycynie jako znieczulenie, chłonność X, detektor nieprawidłowości serca i do przecięcia siatkówki oko w precyzyjny i kontrolowany sposób za pomocą laserów.

Ich radioizotopy mają również zastosowania w medycynie jądrowej, do badania i skanowania przepływu powietrza i krwi w płuca.

Bibliografia

1. Gary J. Schrobilgen. (28 września 2018 r.). Krypton. Encyclopædia Britannica. Odzyskane z: Britannica.com
2. Wikipedia. (2019). Krypton. Źródło: w:.Wikipedia.org
3. Michael Pilgaard. (16 lipca 2016 r.). Reakcje chemiczne Krypton. Odzyskane z: Pilgaardelelegs.com
4. Crystallography365. (16 listopada 2014). Super chłodny materiał - struktura krystaliczna kryptonu. Źródło: Crystallography365.WordPress.com
5. Dr. Doug Stewart. (2019). Fakty elementów Krypton. Chemicool. Odzyskane z: Chemicool.com
6. Marques Miguel. (S.F.). Krypton. Odzyskane z: Nautilus.Fis.UC.Pt
7. Advameg. (2019). Krypton. Jak powstają produkty. Odzyskane z: Made How.com
8. Roooptics. (25 kwietnia 2014). Laser eksficiej fluorku krypton - właściwości i zastosowania. Odzyskane z: Azoopics.com