KRYPTON: HISTORIE, EGENSKAPER, STRUKTUR, INNHENTING, RISIKO, BRUK - KJEMI - 2026

Den krypton er en edelgass som er representert ved symbolet Kr og er plassert i gruppe 18 i det periodiske system. Det er gassen som følger argon, og dens overflod er så lav at den ble ansett som skjult; det er der navnet kommer fra. Den finnes ikke nesten i mineralsteiner, men i masser av naturgasser og knapt oppløst i hav og hav.

Hans navn alene fremkaller bildet av Superman, hans planet Krypton og den berømte kryptonitten, en stein som svekker superhelten og fratar ham superkreftene. Du kan også tenke på cryptocururrency eller crypto når du hører om det, så vel som andre vilkår som er langt fra denne gassen i essensen.

Hetteglass med krypton begeistret av en elektrisk utladning og glødende med hvitt lys. Kilde: Hi-Res Images of Chemical Elements

Imidlertid er denne edle gassen mindre ekstravagant og "skjult" sammenlignet med figurene nevnt ovenfor; selv om mangelen på reaktivitet ikke fjerner all den potensielle interessen som kan vekke i forskning med fokus på forskjellige felt, særlig det fysiske.

I motsetning til de andre edle gassene, er lyset som avgis av krypton når det begeistres i et elektrisk felt, hvitt (toppbilde). På grunn av dette brukes den til forskjellige bruksområder i belysningsindustrien. Det kan erstatte praktisk talt hvilket som helst neonlys og avgi sitt eget, noe som utmerker seg ved å være gulaktig grønt.

Det forekommer i naturen som en blanding av seks stabile isotoper, for ikke å nevne noen radioisotoper beregnet på nukleærmedisin. For å få denne gassen, må luften vi puster inn være flytende, og dens resulterende væske blir utsatt for en brøkdestillasjon, hvor kryptonet deretter blir renset og separert i dens isotoper.

Takket være krypton har det vært mulig å komme videre i studier av kjernefusjon, så vel som i bruken av lasere til kirurgiske formål.

Historie

- Oppdagelse av det skjulte elementet

I 1785 oppdaget den engelske kjemikeren og fysikeren Henry Cavendish at luft inneholdt en liten andel av et stoff som var enda mindre aktivt enn nitrogen.

Et århundre senere isolerte den engelske fysikeren Lord Rayleigh, fra luften en gass som han mente var rent nitrogen; men så oppdaget han at det var tyngre.

I 1894 samarbeidet den skotske kjemikeren, Sir William Ramsey, for å isolere denne gassen, som viste seg å være et nytt element: argon. Et år senere isolerte han heliumgassen ved å varme opp mineralet cleveite.

Sir William Ramsey selv oppdaget sammen med sin assistent, den engelske kjemikeren Morris Travers, krypton 30. mai 1898 i London.

Ramsey og Travers mente at det var et rom i det periodiske systemet mellom elementene argon og helium, og et nytt element måtte fylle dette rommet. Ramsey, en måned etter oppdagelsen av krypton, juni 1898, oppdaget neon; element som fylte rommet mellom helium og argon.

metodikk

Ramsey mistenkte eksistensen av et nytt element gjemt i hans forrige oppdagelse, det av argon. Ramsey og Travers, for å teste ideen deres, bestemte seg for å hente et stort volum argon fra luften. For dette måtte de produsere luftens flytende kraft.

Deretter destillerte de den flytende luften for å separere den i fraksjoner og undersøke i de lettere fraksjonene for nærvær av det ønskede gassformige elementet. Men de gjorde en feil, tilsynelatende overopphetet de flytende luften og fordampet mye av prøven.

Til slutt hadde de bare 100 ml av prøven, og Ramsey var overbevist om at tilstedeværelsen av elementet lettere enn argon i det volumet var usannsynlig; men han bestemte seg for å undersøke muligheten for et element som er tyngre enn argon i det resterende prøvevolumet.

Etter tanken fjernet han oksygen og nitrogen fra gassen ved hjelp av rødglødende kobber og magnesium. Deretter plasserte han en prøve av den gjenværende gassen i et vakuumrør og påførte en høy spenning på den for å få spektret til gassen.

Som forventet var argon til stede, men de la merke til utseendet til to nye lyse linjer i spekteret; den ene gule og den andre grønn, som begge aldri hadde blitt observert.

- Fremveksten av navnet

Ramsey og Travers beregnet forholdet mellom den spesifikke gassvarmen ved konstant trykk og dens spesifikke varme ved konstant volum, og fant en verdi på 1,66 for det forholdet. Denne verdien tilsvarte en gass dannet av individuelle atomer, og viste at den ikke var en forbindelse.

Derfor var de i nærvær av en ny gass og krypton hadde blitt oppdaget. Ramsey bestemte seg for å kalle det Krypton, et ord avledet fra det greske ordet "krypto" som betyr "skjult." William Ramsey mottok Nobelprisen i kjemi i 1904 for oppdagelsen av disse edle gassene.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Utseende

Det er en fargeløs gass som viser en glødende hvit farge i et elektrisk felt.

Standard atomvekt

83.798 u

Atomnummer (Z)

36

Smeltepunkt

-157,37 ºC

Kokepunkt

153.415 ºC

tetthet

Under standardbetingelser: 3 949 g / l

Væsketilstand (kokepunkt): 2.413 g / cm ³

Relativ gasstetthet

2,9 i forhold til luft med verdi = 1. Det vil si at krypton er tre ganger så tett som luft.

Vannløselighet

59,4 cm ³ /1 000 g ved 20 ° C

Trippel punkt

115,775 K og 73,53 kPa

Kritisk punkt

209,48 K og 5,525 MPa

Fusjonsvarme

1,64 kJ / mol

Fordampingsvarme

9,08 kJ / mol

Molær kalorikapasitet

20,95 J / (mol K)

Damptrykk

Ved en temperatur på 84 K har den et trykk på 1 kPa.

elektro

3.0 på Pauling-skalaen

Ioniseringsenergi

Først: 1.350,8 kJ / mol.

Andre: 2.350,4 kJ / mol.

Tredje: 3.565 kJ / mol.

Lydens hastighet

Gass (23 ºC): 220 m / s

Væske: 1120 m / s

Termisk ledningsevne

9,43 · 10 ^-3 W / (m · K)

Rekkefølge

diamagnetic

Oksidasjonsnummer

Krypton, som er en edel gass, er ikke veldig reaktiv og mister ikke eller får elektroner. Hvis den klarer å danne et fast stoff med bestemt sammensetning, slik det skjer med klatratet Kr ₈ (H ₂ O) ₄₆ eller dets hydrid Kr (H- ₂ ) ₄ , så er det sagt at den deltar med et nummer eller oksydasjonstilstand 0 (Kr ⁰ ) ; det vil si at dets nøytrale atomer interagerer med en matrise av molekyler.

Imidlertid kan krypton formelt miste elektroner hvis det danner bindinger med det mest elektronegative elementet av alle: fluor. I KrF ₂ er oksidasjonsnummeret +2, så antas eksistensen av den toverdige kation Kr ²⁺ (Kr ²⁺ F ₂ ^- ).

reaktivitet

I 1962 ble syntesen av krypton difluoride (KrF ₂ ) rapportert. Denne forbindelsen er et veldig flyktig, fargeløst, krystallinsk fast stoff og spaltes sakte ved romtemperatur; men den er stabil ved -30 ºC. Krypton Fluoride er et kraftig oksiderende og fluoriserende middel.

Krypton reagerer med fluor når den kombineres i et elektrisk utladningsrør ved -183 ° C, og danner KrF ₂ . Reaksjonen skjer også når krypton og fluor blir bestrålet med ultrafiolett lys ved -196 ° C.

KrF ⁺ og Cr _2- F ₃ ⁺ er forbindelser dannet ved omsetning av KrF ₂ med sterke fluorid-akseptorer. Krypton er en del av en ustabil forbindelse: K (OTeF ₅ ) ₂ , som har en forbindelse mellom krypton og et oksygen (Kr-O).

En krypton-nitrogenbinding finnes i HCΞN-Kr-F-kation. Krypton hydrider, KRH ₂ , kan dyrkes ved trykk større enn 5 GPa.

På begynnelsen av 1900-tallet ble alle disse forbindelsene ansett som umulige gitt null reaktivitet som ble unnfanget av denne edle gassen.

Struktur og elektronisk konfigurasjon

Krypton atom

Krypton, som en edel gass, har hele sin valensoktett; det vil si at s og p-orbitalene er fullstendig fylt med elektroner, som kan bekreftes i deres elektroniske konfigurasjon:

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁶

Det er en monatomisk gass uansett (til dags dato) av trykk- eller temperaturforholdene som opererer på den. Derfor er dens tre tilstander definert av de interatomiske interaksjonene til Kr-atomer, som kan tenkes som klinkekuler.

Disse Kr-atomene, som deres kongenerer (He, Ne, Ar, etc.), er ikke enkle å polarisere, siden de er relativt små og også har en høy elektrontetthet; det vil si at overflaten til disse marmorene ikke blir vesentlig deformert for å generere en øyeblikkelig dipol som induserer en annen i en nærliggende marmor.

Interaksjon interaksjoner

Det er av denne grunn at den eneste styrken som holder Kr-atomer sammen er London-spredningsstyrken; men de er veldig svake når det gjelder krypton, så det kreves lave temperaturer for at atomene skal definere en væske eller krystall.

Imidlertid er disse temperaturene (henholdsvis kokepunkt og smeltepunkt) høyere sammenlignet med argon, neon og helium. Dette skyldes den større atommassen i krypton, tilsvarer en større atomradius og derfor mer polariserbar.

For eksempel er kokepunktet for krypton rundt -153 ºC, mens de for edle gasser argon (-186 ºC), neon (-246 ºC) og helium (-269 ºC) er lavere; det vil si at dens gasser trenger kaldere temperaturer (nærmere -273,15 ºC eller 0 K) for å kunne kondensere i væskefasen.

Her ser vi hvordan størrelsen på atomradiene deres er direkte relatert til interaksjonene deres. Det samme skjer med deres respektive smeltepunkter, temperaturen som krypton til slutt krystalliserer ved -157 ºC.

Krypton krystall

Når temperaturen synker til -157 ° C, nærmer Kr-atomene seg sakte nok til å samle seg videre og definere en hvit krystall med en ansiktssentrert kubisk struktur (fcc). Dermed er det nå en strukturell orden styrt av dens spredningskrefter.

Selv om det ikke er mye informasjon om det, kan krypton fcc-krystall gjennomgå krystallinske overganger til tettere faser hvis det utsettes for enormt trykk; som den kompakte sekskantede (hcp), der Kr-atomene vil være mer gruppert.

Uten å forlate dette punktet kan Kr-atomer også bli fanget i isbur som kalles clathrates. Hvis temperaturen er lav nok, kan det kanskje være blandede krypton-vann-krystaller, med Kr-atomene arrangert og omgitt av vannmolekyler.

Hvor å finne og skaffe

Stemning

Krypton er diffusert i hele atmosfæren og klarer ikke å unnslippe jordens gravitasjonsfelt i motsetning til helium. I luften vi puster, er konsentrasjonen rundt 1 ppm, selv om dette kan variere avhengig av gassutslipp; det være seg vulkanutbrudd, geysirer, varme kilder eller kanskje naturgassforekomster.

Fordi den er dårlig løselig i vann, vil konsentrasjonen i hydrosfæren sannsynligvis være ubetydelig. Det samme skjer med mineraler; få kryptonatomer kan bli fanget i dem. Derfor er den eneste kilden til denne edle gassen luft.

Likvidasjon og brøkdestillasjon

For å få det, må luften gjennom en flytende prosess, slik at alle komponentgassene kondenserer og danner en væske. Denne væsken blir deretter oppvarmet ved å anvende brøkdestillasjon ved lave temperaturer.

Når oksygen, argon og nitrogen er blitt destillert av, blir krypton og xenon igjen i den gjenværende væsken, som blir adsorbert på aktivert karbon eller silikagel. Denne væsken blir oppvarmet til -153 ºC for å destillere krypton.

Til slutt blir den samlet krypton renset ved å passere gjennom varmt metallisk titan, som fjerner gassformige urenheter.

Hvis separasjon av isotoper er ønsket, får gassen til å stige gjennom en glaskolonne hvor den gjennomgår termisk diffusjon; de lettere isotoper vil stige mot toppen, mens de tyngre vil ha en tendens til å holde seg i bunnen. Dermed samles for eksempel ⁸⁴ Kr og ⁸⁶ Kr isotopen separat nederst.

Krypton kan lagres i Pyrex glasspærer ved omgivelsestrykk, eller i lufttette ståltanker. Før emballasje blir den utsatt for en kvalitetskontroll ved hjelp av spektroskopi, for å bekrefte at spekteret er unikt og ikke inneholder linjer med andre elementer.

Kjernefiksjon

En annen metode for å få krypton ligger i kjernefysjonen av uran og plutonium, hvorfra en blanding av deres radioaktive isotoper også produseres.

isotoper

Krypton forekommer i naturen som seks stabile isotoper. Disse, med tilhørende overflod på jorden, er: ⁷⁸ Kr (0,36%), ⁸⁰ Kr (2,29%), ⁸² Kr (11,59%), ⁸³ Kr (11,50%), ⁸⁴ Kr (56,99%) og ⁸⁶ Kr (17,28%). Den ⁷⁸ Kr er en radioaktiv isotop; men halveringstiden (t _1/2 ) er så lang (9,2 · 10 ²¹ år) at den praktisk talt anses som stabil.

Dette er grunnen til at dens faste atommasse (atomvekt) er 83.798 u, nærmere 84 u av ⁸⁴ Kr isotop .

I spormengder finnes også radioisotop ⁸¹ Kr (t _1/2 = 2,3 · 10 ⁵ ), som produseres når ⁸⁰ Kr mottar kosmiske stråler. I tillegg til allerede nevnte isotoper, er det to syntetiske radioisotoper: ⁷⁹ Kr (t _1/2 = 35 timer) og ⁸⁵ Kr (t _1/2 = 11 år); sistnevnte er det som produseres som et produkt av kjerneklyssplitting av uran og plutonium.

risiko

Krypton er et ikke-giftig element, da det ikke reagerer under normale forhold, og det representerer heller ikke brannfare når det blandes med sterke oksidasjonsmidler. En lekkasje av denne gassen utgjør ingen fare; med mindre du puster direkte, fortrenger oksygen og forårsaker kvelning.

Kr-atomer kommer inn og blir utvist fra kroppen uten å delta i noen metabolsk reaksjon. Imidlertid kan de fortrenge oksygenet som skal komme til lungene og transporteres gjennom blodet, slik at den enkelte kan lide av narkose eller hypoksi, så vel som andre forhold.

Ellers puster vi konstant krypton i hvert luftpust. Nå, med hensyn til forbindelsene, er historien annerledes. For eksempel er KrF ₂ et kraftig fluoreringsmiddel; og derfor vil den "gi" anioner F ^- til ethvert molekyl i den biologiske matrisen den møter, og være potensielt farlig.

Muligens er et krypton-klatrat (fanget i et isbur) ikke betydelig farlig, med mindre det er visse urenheter som gir toksisitet.

applikasjoner

Blinkene fra høyhastighets-kameraer skyldes delvis eksitasjonen av krypton. Kilde: Mhoistion

Krypton er til stede i forskjellige applikasjoner rundt gjenstander eller enheter designet for belysning. For eksempel er det en del av "neonlysene" i gulaktige grønne farger. Kryptons "lovlige" lys er hvite, da utslippsspekteret omfatter alle farger i det synlige spekteret.

Det hvite lyset fra krypton har faktisk blitt brukt til fotografier, ettersom de er veldig intense og raske, og er perfekte for høyhastighets kamerablitz, eller for øyeblikkelig blitz på rullebaner på flyplassen.

På samme måte kan de elektriske utladningsrørene som kommer fra dette hvite lyset dekkes med fargede papirer, noe som gir effekten av å vise lys i mange farger uten behov for å begeistre ved bruk av andre gasser.

Det blir lagt til volframglødelamper for å øke levetiden deres, og til argon lysrør for samme formål, og reduserer også intensiteten og øker kostnadene (da det er dyrere enn argon).

Når krypton utgjør det gassformige fyllet i glødepærer, øker det lysstyrken og gjør den mer blåaktig.

lasere

De røde lasere som er sett i lysshows er basert på spektrallinjene i krypton snarere enn helium-neonblandingen.

På den annen side kan kraftige ultrafiolette strålingslasere lages med krypton: de av krypton fluoride (KrF). Denne laseren brukes til fotolitografi, medisinske operasjoner, forskning innen kjernefusjon og mikrobearbeiding av faste materialer og forbindelser (modifisering av overflaten gjennom laserens virkning).

Definisjon av måleren

Mellom 1960 og 1983 ble bølgelengden til den rød-oransje spektrallinjen til ⁸⁶ Kr- isotopen (multiplisert med 1.650.763,73) brukt for å definere den nøyaktige lengden på en meter.

Påvisning av atomvåpen

Fordi radioisotop ⁸⁵ Kr er et av produktene fra kjernefysisk aktivitet, der den blir oppdaget, er det en indikasjon på at det var detonering av et atomvåpen, eller at ulovlig eller hemmelig aktivitet av nevnte energi blir utført.

Medisin

Krypton har blitt brukt i medisin som en bedøvelsesmiddel, røntgenabsorberende, hjerte abnormalitet detektor, og for å kutte netthinnen i øynene med sine lasere på en presis og kontrollert måte.

Radioisotoper har også anvendelser innen nukleærmedisin, for å studere og skanne flyten av luft og blod i lungene, og for å få kjernemagnetisk resonansbilder av pasientens luftveier.

referanser

1. Gary J. Schrobilgen. (28. september 2018). Krypton. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
2. Wikipedia. (2019). Krypton. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
3. Michael Pilgaard. (2016, 16. juli). Krypton kjemiske reaksjoner. Gjenopprettet fra: pilgaardelements.com
4. Crystallography365. (16. november 2014). Et superkult materiale - krystallstrukturen til Krypton. Gjenopprettet fra: crystalallography365.wordpress.com
5. Dr. Doug Stewart. (2019). Krypton Element Facts. Chemicool. Gjenopprettet fra: chemicool.com
6. Marques Miguel. (SF). Krypton. Gjenopprettet fra: nautilus.fis.uc.pt
7. Advameg. (2019). Krypton. Hvordan produkter lages. Gjenopprettet fra: madehow.com
8. AZoOptics. (25. april 2014). Krypton Fluoride Excimer Laser - Egenskaper og applikasjoner. Gjenopprettet fra: azooptics.com