The krypton Jedná se o vzácný plyn, který je reprezentován symbolem Kr a nachází se ve skupině 18 periodické tabulky. Je to plyn, který následuje po argonu, a jeho množství je tak nízké, že bylo považováno za skryté; odtud pochází i jeho název. Nenachází se téměř v minerálních kamenech, ale v masách přírodních plynů a těžko se rozpouští v mořích a oceánech.
Samotné jeho jméno evokuje obraz Supermana, jeho planety Krypton a slavného kryptonitu, kamene, který superhrdinu oslabuje a připravuje o jeho velmoci. Když o tom uslyšíte, můžete také myslet na kryptoměny nebo kryptoměny, stejně jako na další výrazy, které jsou ve své podstatě daleko od tohoto plynu..
Ve srovnání s výše uvedenými čísly je však tento vzácný plyn méně extravagantní a „skrytý“; ačkoli jeho nedostatek reaktivity nezbavuje veškerého potenciálního zájmu, který může vzbudit ve výzkumu zaměřeném na různé oblasti, zejména fyzikální.
Na rozdíl od ostatních vzácných plynů je světlo emitované kryptonem při excitaci v elektrickém poli bílé (horní obrázek). Z tohoto důvodu se používá pro různá použití v osvětlovacím průmyslu. Může nahradit prakticky jakékoli neonové světlo a vyzařovat své vlastní, což se vyznačuje tím, že je žlutozelená..
Vyskytuje se v přírodě jako směs šesti stabilních izotopů, nemluvě o některých radioizotopech určených pro nukleární medicínu. Pro získání tohoto plynu musí být vzduch, který dýcháme, zkapalněn a jeho výsledná kapalina je podrobena frakční destilaci, kde je krypton následně čištěn a rozdělen na jeho základní izotopy..
Díky kryptonu bylo možné pokročit ve studiích jaderné fúze i v aplikacích laserů pro chirurgické účely.
V roce 1785 anglický chemik a fyzik Henry Cavendish objevil, že vzduch obsahuje malou část látky, dokonce méně aktivní než dusík..
O století později anglický fyzik Lord Rayleigh izoloval ze vzduchu plyn, který považoval za čistý dusík; ale pak zjistil, že je těžší.
V roce 1894 skotský chemik Sir William Ramsey spolupracoval na izolaci tohoto plynu, což se ukázalo jako nový prvek: argon. O rok později izoloval plynný hélium zahříváním minerálního cleveitu.
Samotný sir William Ramsey spolu se svým asistentem, anglickým chemikem Morrisem Traversem, objevili krypton 30. května 1898 v Londýně..
Ramsey a Travers věřili, že v periodické tabulce je prostor mezi prvky argon a hélium, a tento prostor musel vyplnit nový prvek. Ramsey, měsíc po objevu kryptonu, červen 1898, objevil neon; prvek, který vyplnil prostor mezi heliem a argonem.
Ramsey měl podezření na existenci nového prvku skrytého v jeho předchozím objevu, a to argonu. Ramsey a Travers, aby otestovali svůj nápad, se rozhodli získat ze vzduchu velké množství argonu. Za tímto účelem museli způsobit zkapalnění vzduchu.
Poté destilovali kapalný vzduch, aby ho rozdělili na frakce, a v lehčích frakcích zkoumali přítomnost požadovaného plynného prvku. Ale udělali chybu, zjevně přehřáli zkapalněný vzduch a odpařili hodně vzorku..
Nakonec měli jen 100 ml vzorku a Ramsey byl přesvědčen, že přítomnost prvku lehčího než argon v tomto objemu je nepravděpodobná; ale rozhodl se prozkoumat možnost existence prvku těžšího než argon ve zbytkovém objemu vzorku.
Na základě své myšlenky odstranil kyslík a dusík z plynu pomocí rozžhavené mědi a hořčíku. Poté umístil vzorek zbývajícího plynu do vakuové trubice a použil na ni vysoké napětí, aby získal spektrum plynu..
Podle očekávání byl přítomen argon, ale všimli si, že se ve spektru objevily dvě nové jasné linie; jedna žlutá a druhá zelená, které nikdy nebyly pozorovány.
Ramsey a Travers vypočítali vztah mezi specifickým teplem plynu při konstantním tlaku a jeho specifickým teplem při konstantním objemu, přičemž pro tento vztah našli hodnotu 1,66. Tato hodnota odpovídala plynu tvořenému jednotlivými atomy, což ukazuje, že se nejednalo o sloučeninu.
Proto byli v přítomnosti nového plynu a byl objeven krypton. Ramsey se rozhodl to nazvat Krypton, slovo odvozené z řeckého slova „krypto“, což znamená „skryté“. William Ramsey obdržel v roce 1904 Nobelovu cenu za chemii za objev těchto vzácných plynů.
Jedná se o bezbarvý plyn, který v elektrickém poli vykazuje žhavou bílou barvu..
83 798 u
36
-157,37 ° C
153 415 ° C
Za standardních podmínek: 3 949 g / l
Kapalný stav (bod varu): 2,413 g / cm3
2,9 ve vztahu ke vzduchu s hodnotou = 1. To znamená, že krypton je třikrát hustší než vzduch.
59,4 cm3/ 1 000 g při 20 ° C
115,775 K a 73,53 kPa
209,48 K a 5,525 MPa
1,64 kJ / mol
9,08 kJ / mol
20,95 J / (mol K)
Při teplotě 84 K má tlak 1 kPa.
3,0 na Paulingově stupnici
První: 1350,8 kJ / mol.
Za druhé: 2 350,4 kJ / mol.
Za třetí: 3 565 kJ / mol.
Plyn (23 ° C): 220 m / s
Kapalina: 1120 m / s
9,43 10-3 W / (mK)
Diamagnetický
Krypton, protože je to vzácný plyn, není příliš reaktivní a neztrácí ani nezískává elektrony. Pokud se mu podaří vytvořit pevnou látku definovaného složení, jako je tomu u klatrátů Kr8(HdvaNEBO)46 nebo jeho hydrid Kr (Hdva)4, Potom se říká, že se účastní počtu nebo oxidačního stavu 0 (Kr0); to znamená, že jeho neutrální atomy interagují s maticí molekul.
Krypton však může formálně ztratit elektrony, pokud vytvoří vazby s nejvíce elektronegativním prvkem ze všech: fluorem. V KrFdva jeho oxidační číslo je +2, takže se předpokládá existence dvojmocného kationtu Krdva+ (Krdva+Fdva-).
V roce 1962 byla provedena syntéza difluoridu kryptonu (KrFdva). Tato sloučenina je vysoce těkavá, bezbarvá krystalická pevná látka, která se pomalu rozkládá při teplotě místnosti; ale je stabilní při -30 ° C. Krypton Fluorid je silné oxidační a fluorační činidlo.
Krypton reaguje s fluorem, když je zkombinován v trubici s elektrickým výbojem při teplotě -183 ° C a vytváří KrFdva. K reakci dochází také při ozáření kryptonu a fluoru ultrafialovým světlem při -196 ° C..
KrF+ a KrdvaF3+ jsou sloučeniny vytvořené reakcí KrFdva se silnými akceptory fluoridů. Krypton je součástí nestabilní sloučeniny: K (OTeF5)dva, který představuje vazbu mezi kryptonem a kyslíkem (Kr-O).
V kationu HCΞN-Kr-F se nachází vazba krypton-dusík. Kryptonové hydridy, KrHdva, lze pěstovat při tlacích nad 5 GPa.
Na začátku 20. století byly všechny tyto sloučeniny považovány za nemožné vzhledem k nulové reaktivitě, která byla koncipována pro tento vzácný plyn..
Krypton, který je ušlechtilým plynem, má svůj úplný oktet valence; to znamená, že jeho orbitály s a p jsou zcela naplněny elektrony, které lze ověřit v jejich elektronické konfiguraci:
[Ar] 3d10 4 sdva 4p6
Jedná se o monatomický plyn bez ohledu na (k dnešnímu dni) tlakové nebo teplotní podmínky, které na něm působí. Proto jsou jeho tři stavy definovány interatomovými interakcemi jeho atomů Kr, které si lze představit jako kuličky..
Tyto atomy Kr, stejně jako jejich kongenery (He, Ne, Ar atd.), Není snadné polarizovat, protože jsou relativně malé a mají také vysokou elektronovou hustotu; to znamená, že povrch těchto kuliček není znatelně deformován, aby vytvořil okamžitý dipól, který indukuje další v sousedním mramoru.
Z tohoto důvodu je jedinou silou, která drží atomy Kr pohromadě, Londýnská rozptylová síla; ale v případě kryptonu jsou velmi slabé, takže k tomu, aby jeho atomy definovaly kapalinu nebo krystal, jsou nutné nízké teploty.
Tyto teploty (teploty varu a teploty tání) jsou však vyšší ve srovnání s argonem, neonem a heliem. To je způsobeno vyšší atomovou hmotností kryptonu, což odpovídá většímu poloměru atomu, a proto je polarizovatelnější..
Například teplota varu kryptonu je kolem -153 ° C, zatímco teploty vzácných plynů argon (-186 ° C), neon (-246 ° C) a helium (-269 ° C) jsou nižší; to znamená, že jeho plyny potřebují chladnější teploty (blíže -273,15 ° C nebo 0 K), aby mohly kondenzovat do kapalné fáze.
Zde vidíme, jak velikost jejich atomových poloměrů přímo souvisí s jejich interakcemi. Totéž se děje s jejich příslušnými body tání, teplotou, při které krypton nakonec krystalizuje při -157 ° C..
Když teplota klesne na -157 ° C, atomy Kr se přibližují dostatečně pomalu, aby se dále spojily a definovaly bílý krychlový krystal (fcc) zaměřený na obličej. Nyní tedy existuje strukturální řád, který se řídí jeho rozptylovými silami.
I když o tom není mnoho informací, kryptonový fcc krystal může podstoupit krystalické přechody do hustších fází, pokud je vystaven enormním tlakům; jako kompaktní šestihranný (hcp), ve kterém budou atomy Kr nalezeny více seskupené.
Aniž bychom ponechali tento bod stranou, mohou být atomy Kr uvězněny v ledových klecích nazývaných klatráty. Pokud je teplota dostatečně nízká, možná mohou existovat smíšené krystaly krystal-voda s atomy Kr uspořádanými a obklopenými molekulami vody..
Krypton je rozptýlen po celé atmosféře a na rozdíl od hélia není schopen uniknout z gravitačního pole Země. Ve vzduchu, který dýcháme, je jeho koncentrace kolem 1 ppm, i když se to může lišit v závislosti na plynných emisích; ať už jsou to sopečné erupce, gejzíry, horké prameny nebo třeba ložiska zemního plynu.
Protože je špatně rozpustný ve vodě, je jeho koncentrace v hydrosféře pravděpodobně zanedbatelná. Totéž se děje s minerály; v nich může být zachyceno několik atomů kryptonu. Jediným zdrojem tohoto vzácného plynu je proto vzduch..
K jeho získání musí vzduch projít zkapalňovacím procesem, aby všechny jeho plyny zkondenzovaly a vytvořily kapalinu. Poté se tato kapalina zahřívá pomocí frakční destilace při nízkých teplotách..
Po oddestilování kyslíku, argonu a dusíku zůstávají krypton a xenon ve zbývající kapalině, která je adsorbována na aktivním uhlí nebo silikagelu. Tato kapalina se zahřeje na -153 ° C za účelem destilace kryptonu.
Nakonec se shromážděný krypton vyčistí průchodem horkým kovovým titanem, který odstraňuje plynné nečistoty..
Je-li požadována separace jeho izotopů, je plyn veden k růstu skrz skleněnou kolonu, kde prochází tepelnou difúzí; lehčí izotopy vystoupí nahoru, zatímco těžší budou mít tendenci zůstat dole. Tedy izotop 84Kr a 86Například Kr se shromažďují odděleně na pozadí.
Krypton lze skladovat ve skleněných žárovkách Pyrex při okolním tlaku nebo ve vzduchotěsných ocelových nádržích. Před zabalením je podrobeno kontrole kvality spektroskopií, aby se potvrdilo, že jeho spektrum je jedinečné a neobsahuje řádky jiných prvků..
Další způsob získávání kryptonu spočívá v jaderném štěpení uranu a plutonia, ze kterého se také vyrábí směs jejich radioaktivních izotopů..
Krypton se v přírodě vyskytuje jako šest stabilních izotopů. Tito, s jejich odpovídajícími hojnostmi na Zemi, jsou: 78Kr (0,36%), 80Kr (2,29%), 82Kr (11,59%), 83Kr (11,50%), 84Kr (56,99%) a 86Kr (17,28%). The 78Kr je radioaktivní izotop; ale jeho poločast1/2) je tak velký (9,210dvacet jedna let), což je prakticky považováno za stabilní.
Proto je jeho standardní atomová hmotnost (atomová hmotnost) 83 798 u, blíže 84 u izotopu. 84Kr.
Ve stopových množstvích se také nachází radioizotop 81Kr (t1/2= 2,3 105), ke kterému dochází, když 80Kr přijímá kosmické paprsky. Kromě již zmíněných izotopů existují dva syntetické radioizotopy: 79Kr (t1/2= 35 hodin) a 85Kr (t1/2= 11 let); to druhé se vyrábí jako produkt jaderného štěpení uranu a plutonia.
Krypton je netoxický prvek, protože za normálních podmínek nereaguje a nepředstavuje nebezpečí požáru ve směsi se silnými oxidačními činidly. Únik tohoto plynu nepředstavuje žádné nebezpečí; pokud nedýcháte přímo, vytlačit kyslík a způsobit udušení.
Atomy Kr vstupují a jsou vylučovány z těla bez účasti na jakékoli metabolické reakci. Mohou však vytlačit kyslík, který by se měl dostat do plic a být transportován krví, takže jedinec může trpět narkózou nebo hypoxií a dalšími stavy..
Jinak neustále dýcháme krypton v každém dechu vzduchu. Nyní, pokud jde o jeho sloučeniny, je příběh jiný. Například KrFdva je to silné fluorační činidlo; a proto „dá“ anionty F- na jakoukoli molekulu biologické matrice, se kterou se nachází, což je potenciálně nebezpečné.
Možná, že kryptonový klatrát (uvězněný v ledové kleci) není značně nebezpečný, ledaže by existovaly určité nečistoty, které zvyšují toxicitu.
Krypton je přítomen v různých aplikacích kolem artefaktů nebo zařízení určených pro osvětlení. Například je součástí „neonových světel“ žlutozelených barev. „Legální“ světla kryptonu jsou bílá, protože jejich emisní spektrum pokrývá všechny barvy viditelného spektra.
Bílé světlo kryptonu bylo skutečně použito pro fotografie, protože jsou velmi intenzivní a rychlé a jsou ideální pro záblesky vysokorychlostních fotoaparátů nebo pro okamžité záblesky na letištních drahách..
Stejně tak mohou být elektrické výbojky, které vyzařují toto bílé světlo, pokryty barevnými papíry, což umožňuje efekt zobrazení světel mnoha barev, aniž by bylo nutné budit pomocí jiných plynů..
Přidává se do žárovek s wolframovým vláknem pro zvýšení jejich životnosti a do argonových zářivek pro stejný účel, rovněž snižuje jejich intenzitu a zvyšuje jejich náklady (protože je dražší než argon)..
Když krypton tvoří plynnou náplň žárovek, zvyšuje jeho jas a zvyšuje jeho modrost..
Červené lasery pozorované ve světelných show jsou založeny spíše na spektrálních liniích kryptonu než na směsi hélia a neonů.
Na druhé straně lze pomocí kryptonu vyrobit výkonné lasery ultrafialového záření: krypton-fluorid (KrF). Tento laser se používá pro fotolitografii, lékařské operace, výzkum v oblasti jaderné fúze a mikroobrábění tuhých materiálů a sloučenin (úprava jejich povrchu působením laseru).
V letech 1960 až 1983 byla použita vlnová délka červenooranžové spektrální linie izotopu. 86Kr (vynásobeno 1650 763,73), aby byla definována přesná délka jednoho metru.
Protože radioizotop 85Kr je jedním z produktů jaderné činnosti, kde je zjištěno, že jde o indikaci, že došlo k detonaci jaderné zbraně, nebo že jsou prováděny nezákonné nebo tajné činnosti uvedené energie.
Krypton se v medicíně používá jako anestetikum, rentgenový absorbér, detektor srdečních abnormalit a k přesnému a kontrolovanému řezání sítnice očí laserem..
Jeho radioizotopy mají také aplikace v nukleární medicíně, ke studiu a skenování toku vzduchu a krve v plicích a k získávání obrazů dýchacích cest pacienta pomocí nukleární magnetické rezonance..
Zatím žádné komentáře