Krypton - Krypton

Krypton,  36 Kr
Kryptonová výbojka.jpg
Kryptonem naplněná výbojka zářící bíle
Krypton
Výslovnost / K r ɪ p t ɒ n / ( KRIPT -on )
Vzhled bezbarvý plyn, vykazující bělavou záři v elektrickém poli
Standardní atomová hmotnost A r, std (Kr) 83,798 (2)
Krypton v periodické tabulce
Vodík Hélium
Lithium Beryllium Boron Uhlík Dusík Kyslík Fluor Neon
Sodík Hořčík Hliník Křemík Fosfor Síra Chlór Argon
Draslík Vápník Skandium Titan Vanadium Chrom Mangan Žehlička Kobalt Nikl Měď Zinek Gallium Germanium Arsen Selen Bróm Krypton
Rubidium Stroncium Yttrium Zirkonium Niob Molybden Technecium Ruthenium Rhodium Palladium stříbrný Kadmium Indium Cín Antimon Tellurium Jód Xenon
Cesium Baryum Lanthan Cerium Praseodym Neodym Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platina Zlato Merkur (prvek) Thallium Vést Vizmut Polonium Astat Radon
Francium Rádium Actinium Thorium Protactinium Uran Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Kalifornie Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Draslík Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Ar

Kr

Xe
bromkryptonrubidium
Atomové číslo ( Z ) 36
Skupina skupina 18 (vzácné plyny)
Doba období 4
Blok   p-blok
Konfigurace elektronů [ Ar ] 3d 10 4s 2 4p 6
Elektrony na skořápku 2, 8, 18, 8
Fyzikální vlastnosti
Fáze na  STP plyn
Bod tání 115,78  K (-157,37 ° C, -251,27 ° F)
Bod varu 119,93 K (-153,415 ° C, -244,147 ° F)
Hustota (při STP) 3,749 g/l
když kapalina (v  bp ) 2,413 g / cm 3
Trojitý bod 115,775 K, 73,53 kPa
Kritický bod 209,48 K, 5,525 MPa
Teplo fúze 1,64  kJ/mol
Teplo odpařování 9,08 kJ/mol
Molární tepelná kapacita 20,95 J/(mol · K)
Tlak páry
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T  (K) 59 65 74 84 99 120
Atomové vlastnosti
Oxidační stavy 0 , +1, +2 (zřídka více než 0; oxid není znám)
Elektronegativita Paulingova stupnice: 3,00
Ionizační energie
Kovalentní poloměr 116 ± 16  hodin
Van der Waalsův poloměr 202 hod
Barevné čáry ve spektrálním rozsahu
Spektrální linie kryptonu
Další vlastnosti
Přirozený výskyt prvotní
Krystalická struktura krychlový na střed obličeje (FCC)
Struktura krychlového krystalu zaměřená na obličej
Rychlost zvuku (plyn, 20 ° C) 221 m · s −1
(kapalina) 1120 m/s
Tepelná vodivost 9,43 × 10 −3   W/(m⋅K)
Magnetické uspořádání diamagnetický
Molární magnetická citlivost −28,8 × 10 −6  cm 3 /mol (298 K)
Číslo CAS 7439-90-9
Dějiny
Objev a první izolace William Ramsay a Morris Travers (1898)
Hlavní izotopy kryptonu
Izotop Hojnost Poločas rozpadu ( t 1/2 ) Režim rozpadu Produkt
78 kr 0,36% 9,2 x 10 21  y εε 78 Se
79 kr syn 35 h ε 79 Br
β + 79 Br
γ -
80 kr 2,29% stabilní
81 kr stopa 2,3 x 10 5  y ε 81 Br
γ -
82 kr 11,59% stabilní
83 kr 11,50% stabilní
84 kr 56,99% stabilní
85 kr syn 11 let β - 85 Rb
86 kr 17,28% stabilní
Kategorie Kategorie: Krypton
| Reference

Krypton (od staré řečtiny : κρυπτός , romanizedKryptos ‚skryté jeden‘) je chemický prvek se symbolem  Kr a atomové číslo  36. Je to bezbarvý, bez zápachu, bez chuti vzácných plynů , která se vyskytuje ve stopovém množství v atmosféře a je často používané s jinými vzácnými plyny v zářivkách . Krypton je až na vzácné výjimky chemicky inertní .

Krypton, stejně jako ostatní vzácné plyny, se používá při osvětlení a fotografování . Krypton světlo má mnoho spektrální čáry , a krypton plazma je užitečný v Bright, lasery vysokovýkonových plynu (krypton iontu a excimerové lasery), z nichž každý rezonuje a zesiluje jeden spektrální čáry. Kryptonfluorid je také užitečné laserové médium . Od roku 1960 do roku 1983 byla oficiální délka metru definována vlnovou délkou 606 nanometrů oranžové spektrální čáry kryptonu-86, a to kvůli vysokému výkonu a relativně snadné obsluze kryptonových výbojek .

Dějiny

Sir William Ramsay , objevitel kryptonu

Krypton objevil v Británii v roce 1898 skotský chemik William Ramsay a anglický chemik Morris Travers ve zbytku, který zbyl z odpařování téměř všech složek kapalného vzduchu . Neon byl objeven podobným postupem stejnými pracovníky jen o několik týdnů později. William Ramsay získal 1904 Nobelovu cenu za chemii za objev řady vzácných plynů , včetně kryptonu.

V roce 1960 definoval Mezinárodní úřad pro váhy a míry metr jako 1 650 763,73 vlnových délek světla vyzařovaného izotopem krypton-86 . Tato dohoda nahradila mezinárodní prototypový měřič z roku 1889 , což byla kovová tyč umístěná v Sèvres . To také zastaralo definici ångström z roku 1927 založenou na spektrální čáře červeného kadmia a nahradilo ji 1 Å = 10 −10  m. Definice kryptonu-86 trvala až do konference v říjnu 1983, která předefinovala metr jako vzdálenost, kterou světlo urazí ve vakuu během 1/299 792 458 s.

Charakteristika

Krypton se vyznačuje několika ostrými emisními čarami ( spektrálními podpisy ), z nichž nejsilnější jsou zelené a žluté. Krypton je jedním z produktů štěpení uranu . Pevný krypton je bílý a má kubickou krystalovou strukturu zaměřenou na obličej , což je společná vlastnost všech vzácných plynů (kromě hélia , které má hexagonální uzavřenou krystalovou strukturu).

Izotopy

Přirozeně se vyskytující krypton v zemské atmosféře se skládá z pěti stabilních izotopů a jednoho izotopu ( 78 Kr) s tak dlouhým poločasem rozpadu (9,2 × 10 21  let), který lze považovat za stabilní. (Tento izotop má druhý nejdelší známý poločas rozpadu mezi všemi izotopy, u kterých byl pozorován rozpad; prochází dvojitým zachycením elektronů na 78 Se ). Kromě toho je známo asi třicet nestabilních izotopů a izomerů . V přírodě se vyskytují i stopy 81 Kr, kosmogenního nuklidu produkovaného ozářením 80 Kr kosmickým paprskem : tento izotop je radioaktivní s poločasem rozpadu 230 000 let. Krypton je vysoce těkavý a nezůstává v roztoku v povrchových vodách, ale 81 Kr bylo použito k datování staré podzemní vody (50 000–800 000 let) .

85 Kr je inertní radioaktivní vzácný plyn s poločasem rozpadu 10,76 let. To je produkován štěpením z uranu a plutonia , například v jaderné bomby testování a jaderných reaktorů . 85 Kr se uvolňuje při přepracování palivových tyčí z jaderných reaktorů. Koncentrace na severním pólu jsou o 30% vyšší než na jižním pólu díky konvekčnímu míchání.

Chemie

Pevné látky Kr (H 2 ) 4 a H 2 vytvořené v komoře diamantové kovadliny .
Struktura Kr (H 2 ) 4 . Kryptonové oktaedry (zelené) jsou obklopeny náhodně orientovanými molekulami vodíku.

Stejně jako ostatní vzácné plyny je krypton chemicky vysoce nereaktivní. Poměrně omezená chemie kryptonu v oxidačním stavu +2 se vyrovná chemii sousedního prvku bromu v oxidačním stavu +1; kvůli kontrakci skandidu je obtížné oxidovat prvky 4p na jejich skupinové oxidační stavy. Do 60. let 20. století nebyly syntetizovány žádné sloučeniny vzácných plynů.

Po první úspěšné syntéze xenonových sloučenin v roce 1962 však došlo k syntéze krypton difluoridu ( KrF
2
) byla hlášena v roce 1963. Ve stejném roce KrF
4
bylo hlášeno Grosse, et al. , ale následně se ukázalo, že jde o mylnou identifikaci. Za extrémních podmínek krypton reaguje s fluorem za vzniku KrF 2 podle následující rovnice:

Kr + F 2 → KrF 2

Kryptonový plyn v kryptonovém fluoridovém laseru absorbuje energii ze zdroje, což způsobí, že krypton reaguje s fluorovým plynem, čímž vzniká exciplexní kryptonfluorid, dočasný komplex v excitovaném energetickém stavu:

2 Kr + F
2
→ 2 KrF

Komplex může projít spontánní nebo stimulovanou emisí, čímž se sníží jeho energetický stav na metastabilní, ale vysoce odpudivý základní stav . Komplex základního stavu se rychle disociuje na nevázané atomy:

2 KrF → 2 Kr + F
2

Výsledkem je exciplexový laser, který vyzařuje energii při 248 nm, blízko ultrafialové části spektra , což odpovídá rozdílu energie mezi základním stavem a excitovaným stavem komplexu.

Byly také objeveny sloučeniny s kryptonem navázaným na jiné atomy než fluor . Existují také neověřené zprávy o barnaté soli kryptonové oxokyseliny . Byly zkoumány polyatomické ionty Ar Kr + a Kr H + a existují důkazy pro Kr Xe nebo KrXe + .

Reakce KrF
2
s B (OTeF
5
)
3
produkuje nestabilní sloučeninu Kr (OTeF
5
)
2
, který obsahuje krypton- kyslíkovou vazbu. V kationtu se nachází vazba krypton- dusík [HC≡N – Kr – F]+
, produkované reakcí KrF
2
s [HC≡NH]+
[AsF-
6
] pod -50 ° C. HKrCN a HKrC≡CH (krypton hydrid-kyanidu a hydrokryptoacetylene) byly hlášeny jako stabilní až 40 K .

Krypton hydrid (Kr (H 2 ), 4 ), krystaly mohou být pěstovány při tlacích nad 5 GPa. Mají krychlovou strukturu zaměřenou na obličej, kde jsou kryptonové oktaedry obklopeny náhodně orientovanými molekulami vodíku.

Přirozený výskyt

Země si zachovala všechny vzácné plyny, které byly přítomny při jejím vzniku, kromě hélia . Koncentrace Kryptonu v atmosféře je asi 1 ppm . Lze jej extrahovat z kapalného vzduchu frakční destilací . Množství kryptonu ve vesmíru je nejisté, protože měření je odvozeno z meteorické aktivity a slunečního větru. První měření naznačují hojnost kryptonu ve vesmíru.

Aplikace

Kryptonová plynová výbojka

Kryptonovy vícenásobné emisní čáry způsobují, že ionizované výpary kryptonového plynu vypadají bělavě, což zase činí žárovky na bázi kryptonu užitečné ve fotografii jako zdroj bílého světla. Krypton se používá v některých fotografických záblescích pro vysokorychlostní fotografování . Kryptonový plyn je také kombinován se rtutí, aby vytvořil světelná znamení, která září jasným zeleno-modrým světlem.

Krypton je smíchán s argonem v energeticky účinných zářivkách, což snižuje spotřebu energie, ale také snižuje světelný výkon a zvyšuje náklady. Krypton stojí asi 100krát tolik než argon. Krypton (spolu s xenonem) se také používá k plnění žárovek, aby se snížilo odpařování vláken a umožnily vyšší provozní teploty . Výsledkem je jasnější světlo s více modrou barvou než u běžných žárovek.

Kryptonův bílý výboj je někdy používán jako umělecký efekt v plynových výbojkách „neonových“ trubic. Krypton produkuje v oblasti červené spektrální čáry mnohem vyšší světelný výkon než neon, a z tohoto důvodu jsou červené lasery pro vysoce výkonné laserové světelné show často kryptonové lasery se zrcadly, která volí červenou spektrální čáru pro zesílení a emise laseru, spíše než známější helium-neonová odrůda, která nemohla dosáhnout stejných vícewattových výkonů.

Krypton fluorid laser je důležitý v jaderné fúze energetický výzkum v zajetí experimentech. Laser má vysokou uniformitu paprsku, krátkou vlnovou délku a velikost bodu se může měnit tak, aby sledovat s imploze peleta.

V experimentální fyzice částic se kapalný krypton používá ke konstrukci kvazihomogenních elektromagnetických kalorimetrů . Pozoruhodným příkladem je kalorimetr experimentu NA48 v CERN obsahující asi 27 tun tekutého kryptonu. Toto použití je vzácné, protože kapalný argon je levnější. Výhodou kryptonu je menší poloměr Molière 4,7 cm, který poskytuje vynikající prostorové rozlišení s malým překrýváním. Ostatní parametry relevantní pro kalorimetrie jsou: délka záření X 0 = 4,7 cm a hustotu 2,4 g / cm 3 .

Utěsněné jiskřiště v budičích zapalování v některých starších proudových motorech obsahují malé množství kryptonu-85, aby se dosáhlo konzistentních úrovní ionizace a rovnoměrného provozu.

Krypton-83 má uplatnění v zobrazování dýchacích cest magnetickou rezonancí (MRI). Zejména umožňuje radiologovi rozlišit hydrofobní a hydrofilní povrchy obsahující dýchací cesty.

Ačkoli xenon má potenciál pro použití v počítačové tomografii (CT) k hodnocení regionální ventilace, jeho anestetické vlastnosti omezují jeho podíl v dýchacím plynu na 35%. Dýchací směs 30% xenonu a 30% kryptonu je u CT srovnatelná v účinnosti se 40% xenonovou frakcí, přičemž se vyhýbá nežádoucím účinkům vysokého parciálního tlaku xenonového plynu.

Metastabilní izotop krypton-81m se používá v nukleární medicíně pro plíce ventilace / perfuze skenování , kde se vdechování a zobrazen s gama kamerou .

Krypton-85 v atmosféře byl použit k detekci tajných zařízení na přepracování jaderného paliva v Severní Koreji a Pákistánu . Tato zařízení byla detekována na počátku dvacátých let minulého století a věřilo se, že vyrábějí plutonium na úrovni zbraní.

Krypton se příležitostně používá jako izolační plyn mezi okenními tabulemi.

SpaceX Starlink používá krypton jako pohonnou látku pro svůj elektrický pohonný systém .

Opatření

Krypton je považován za netoxický dusivý přípravek . Krypton má narkotickou účinnost sedmkrát větší než vzduch a dýchání atmosférou 50% kryptonu a 50% přírodního vzduchu (jak se může stát v místě úniku) způsobuje u lidí narkózu podobnou dýchání vzduchu při čtyřnásobku atmosférického tlaku. To je srovnatelné s potápěním v hloubce 30 m (viz dusíková narkóza ) a může postihnout kohokoli, kdo jej dýchá. Současně by tato směs obsahovala pouze 10% kyslíku (místo normálních 20%) a hypoxie by byla větším problémem.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy