Kripton historia, egenskaper, struktur, erhållning, risker, användningar

han Kripton Det är en ädel gas som representeras av KR -symbolen och ligger i grupp 18 i periodiska tabellen. Det är gasen som följer argonet, och dess överflöd är så låg att den ansågs dold; Därifrån kommer ditt namn. Det är inte nästan i mineralstenar, utan i massor av naturgaser och knappt upplöstes i haven och haven.

Hans namn ensam framkallar bilden av Superman, hans planet Kripton och den berömda Kriptonite, en sten som försvagar superhjälten och berövar honom sina superkrafter. Du kan också tänka på kryptokurser eller krypt när du hörde om det, liksom i andra termer som är långt i dess essens av denna gas.

Injektionsflaska med Kripton upphetsad av en elektrisk chock och lysande med vitt ljus. Källa: Hi-reser Bilder av kemiska element [CC av 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/3.0)]

Men denna ädla gas är mindre extravagant och "dold" jämfört med de siffror som nämns ovan; Även om hans brist på reaktivitet inte tar bort allt potentiellt intresse som han kan väcka inom forskning med fokus på olika områden, särskilt fysikern.

Till skillnad från de andra ädla gaserna är ljuset som säger adjö till Kripton när det är upphetsad i ett elektriskt fält vitt (överlägsen bild). På grund av detta används det för olika användningsområden inom belysningsindustrin. Du kan praktiskt ersätta alla neonljus och avge ditt eget, vilket kännetecknas av att vara gulaktig grön.

Det presenteras i naturen som en blandning av sex stabila isotoper, för att inte tala om några radioisotoper avsedda för kärnmedicin. För att erhålla denna gas måste luften vi andas in och underkasta sig dess resulterande vätska till en fraktionerad destillation, där Kripton senare renas och separeras i dess konstituerande isotoper.

Tack vare Kripton har det varit möjligt att gå vidare i kärnfusionsstudier, liksom i tillämpningarna av lasrarna för kirurgiska ändamål.

Historia

- Upptäckt av det dolda elementet

1785 upptäckte den engelska kemisten och den fysiska Henry Cavendish att luften innehöll en liten del av ett ännu mindre aktivt ämne än kväve.

Ett århundrade senare var den engelska fysikern Lord Rayleight, vasolerad från luften en gas som trodde att den var rent kväve; Men sedan upptäckte han att han var tyngre.

1894 samarbetade den skotska kemisten, Sir William Ramsey, för att isolera denna gas, vilket visade sig vara ett nytt element: Argon. Ett år senare isolerade han heliumgasen genom uppvärmning av Cleveíta Mineral.

Sir William Ramsey själv, tillsammans med sin assistent, den engelska kemisten Morris Travers, upptäckte Kripton den 30 maj 1898 i London.

Ramsey och Travers ansåg att det fanns ett utrymme i det periodiska bordet mellan argon- och heliumelementen, och ett nytt element var tvungen att fylla detta utrymme. Ramsey, en månad efter upptäckten av Kripton, juni 1898, upptäckte neon; element som fyllde utrymmet mellan helium och argon.

Metodik

Ramsey misstänkte förekomsten av ett nytt element gömt inom hans tidigare upptäckt, det av argon. Ramsey och Travers, för att kontrollera sin idé, beslutade att få en stor volym luftargon. För detta var de tvungna att producera luftvakter.

Sedan destillerade de vätskeluften för att separera den i fraktioner och utforska i de lättare fraktionerna närvaron av det önskade gasformiga elementet. Men de gjorde ett misstag, tydligen värmde de alltför flytande luft och indunstade mycket av provet.

I slutändan hade de bara 100 ml av provet och Ramsey var övertygad om att närvaron av det lättare elementet än argonet i den volymen var osannolik; Men han bestämde sig för att utforska möjligheten att förekomsten av ett tyngre element än argonet i den återstående provvolymen.

Efter sin tanke eliminerade han syre- och gaskväve med rött koppar och magnesium. Placerade sedan ett prov av den återstående gasen i ett vakuumrör och applicerade en högspänning för att erhålla gasspektrumet.

Som förväntat var Argon närvarande, men de märkte utseendet i spektrumet av två nya ljusa linjer; en gul och den andra gröna, som aldrig hade observerats.

- Uppkomsten av namnet

Ramsey och Travers beräknade förhållandet mellan den specifika gasvärmen vid konstant tryck och dess specifika värme vid konstant volym, och hittade ett värde på 1,66 för det förhållandet. Detta värde motsvarade en gas som bildades av enskilda atomer, vilket visade att det inte var en förening.

Kan tjäna dig: Anthracene: Vad är, struktur, egenskaper, användningar

Därför var de i närvaro av en ny gas och Kripton hade upptäckts. Ramsey beslutade att kalla honom Krypton, ett ord härrörande från det grekiska ordet "Krypto" som betyder "dold". William Ramsey fick Nobelpriset i kemi 1904 för upptäckten av dessa ädla gaser.

Fysiska och kemiska egenskaper

Utseende

Det är en färglös gas som uppvisar en glödande vit färg i ett elektriskt fält.

Standardatomvikt

83.798 U

Atomantal (z)

36

Smältpunkt

-157.37 ºC

Kokpunkt

153,415 ºC

Densitet

Under standardförhållanden: 3 949 g/l

Flytande tillstånd (kokpunkt): 2 413 g/cm³

Relativ gastensitet

2,9 med ett värdeförhållande med värde = 1. Det vill säga Kripton är tre gånger tätare än luften.

Vattenlöslighet

59.4 cm³/1.000 g vid 20 ºC

Trippelpunkt

115 775 K och 73,53 kPa

Kritisk punkt

209.48 K och 5.525 MPa

Fusionsvärme

1,64 kJ/mol

Förångningsvärme

9,08 kJ/mol

Molorisk kapacitet

20,95 J/(mol · k)

Ångtryck

Vid en temperatur på 84 K har ett tryck på 1 kPa.

Elektronnegativitet

3.0 på Pauling -skalan

Joniseringsenergi

Först: 1.350,8 kJ/mol.

Andra: 2.350,4 kJ/mol.

Tredje: 3.565 kJ/mol.

Ljudhastighet

Gas (23 ºC): 220 m/s

Vätska: 1.120 m/s

Värmeledningsförmåga

9,43 · 10^-3 W/(m · k)

Beställa Magnetisk

Diamagnetisk

Oxidationsnummer

Kripton eftersom det är en ädel gas är inte särskilt reaktiv och inte förlorar eller får elektroner. Om du lyckas bilda ett fast ämne av definierad komposition, som med KR CLATRATO₈(H₂ANTINGEN)₄₆ eller hans hydrid KR (h₂)₄, Det sägs då som deltar med ett nummer eller oxidationsstatus på 0 (KR⁰); det vill säga deras neutrala atomer interagerar med en matris av molekyler.

Kripton kan emellertid formellt förlora elektroner om det bildar länkar till det mest elektronegativa elementet av alla: fluor. I KRF₂ Dess oxidationsnummer är +2, så förekomsten av den divala katjonen KR antas²⁺ (Kr²⁺F₂^-).

Reaktivitet

1962 Syntesen av Kripton Diffluoride (KRF₂). Denna förening är en kristallin fast, färglös, mycket flyktig och sönderdelas långsamt vid rumstemperatur; Men det är stabilt vid -30 ºC. Krypton Fluoride är ett kraftfullt oxiderande och fluorinerande medel.

Kripton reagerar med fluor när den kombineras i ett elektriskt chockrör vid -183 ºC och bildar KRF₂. Reaktionen produceras också när Krypton och fluor med ultraviolett ljus vid -196 ºC strålas.

KRF⁺ och kr₂F₃⁺ De är föreningar som bildas av KRF -reaktionen₂ Med starka fluor -acceptorer. Kripton är en del av en instabil förening: K (OTEF₅)₂, som presenterar en länk mellan kryptonen och ett syre (KR-O).

En krypton-kväve-bindning finns i HCξn-KR-F-katjonen. Kripton Hydrues, KRH₂, Tryck som är större än 5 GPA kan odlas.

I början av det tjugonde århundradet ansågs alla dessa föreningar omöjliga med tanke på den nollreaktivitet som utformades till denna ädla gas.

Elektronisk struktur och konfiguration

Kriptonatom

Kripton som är en ädel gas har sin oktett av Valencia komplett; Det vill säga deras S- och P -orbitaler är helt fulla av elektroner, som finns i deras elektroniska konfiguration:

[AR] 3D¹⁰ 4S² 4p⁶

Det är en monoatomisk gas oavsett (hittills) trycket eller temperaturförhållandena som fungerar på den. Därför definieras dess tre tillstånd av de interatomiska interaktionerna mellan deras KR -atomer, som kan föreställas som om de var kulor.

Dessa KR -atomer, som deras kamrater (han, NE, AR, etc.), är inte lätta att polarisera, eftersom de är relativt små och också har en hög elektronisk densitet; Det vill säga att dessa kulor inte försenas märkbart för att generera en omedelbar dipol som inducerar en annan i en angränsande marmor.

Interatomiska interaktioner

Det är av denna anledning som den enda kraften som KR -atomer upprätthåller är sammanhängande är Londons spridning; Men de är mycket svaga i fallet med Kripton, så det kräver låga temperaturer så att deras atomer definierar en vätska eller ett glas.

Dessa temperaturer (kokning respektive fusionspunkt) är högre jämfört med argon, neon och helium. Detta beror på Kriptons största atommassa, motsvarande en större atomradie och därför mer polariserbar.

Kan tjäna dig: molar absorberande

Till exempel är kokpunkten för Kripton runt -153 ºC, medan de för de ädla gaser argon (-186 ºC), neon (-246 ºC) och helio (-269 ºC) är lägre; Det vill säga deras gaser behöver kallare temperaturer (närmare -273,15 ºC eller 0 k) för att kunna kondensera till vätskefasen.

Här ser vi hur storleken på dess atomradio är direkt relaterad till dess interatomiska interaktioner. Detsamma gäller för deras respektive smältpunkter, en temperatur där Kripton slutligen kristalliserar vid -157 ºC.

Kriptonkristall

När temperaturen går ner till -157 ºC, närmar sig KR -atomer tillräckligt för att sammanhänga ännu mer och definiera en vit kristall av kubisk struktur centrerad på ansikten (FCC). Således finns det nu en strukturell ordning som styrs av dess spridningskrafter.

Även om det inte finns mycket information om det, kan Kriptons FCC -kristall drabbas av kristallina övergångar till tätare faser om det utsätts för enorma tryck; Som den kompakta hexagonala (HCP), där KR -atomer kommer att vara mer grupperade.

På samma sätt, utan att lämna denna punkt åt sidan, kan KR -atomer fångas i isburar som heter Cloratos. Om temperaturen är tillräckligt låg kan det vara blandat Kripton-Agua-kristaller, med KR-atomerna beställda och omgiven av vattenmolekyler.

Var är det och få

Atmosfär

Kripton sprids över hela atmosfären utan att kunna fly från jordens gravitationsfält till skillnad från helium. I luften att vi andas dess koncentration är cirka 1 ppm, även om den kan variera beroende på de gasformiga utsläppen; Antingen vulkanutbrott, geiseres, heta fjädrar eller kanske naturgasavlagringar.

Eftersom det är lite lösligt i vatten är dess koncentration i hydrosfären troligen. Detsamma gäller för mineraler; Det finns få Kripton -atomer som kan fångas in i dem. Därför är den enda källan till denna ädla gas luft.

Fraktionerad kondensering och destillation

För att få den måste luften gå igenom en kondensationsprocess, så att alla dess komponentgaser kondenserar och bildar en vätska. Sedan upphettas denna vätska genom att applicera en fraktionerad destillation vid låga temperaturer.

När syre, argon och kväve har destillerats, förblir Kripton och Xenon i den återstående vätskan, som adsorberats på aktivt kol eller kiseldioxidgel. Denna vätska upphettas till -153 ºC för att kunna destillera Kripton.

Slutligen renas den insamlade Kripton genom att göra så att korsa het metalltitan, som eliminerar läskedrycker.

Om separationen av dess isotoper önskas, stiger gasen upp av en glasskolonn där termisk diffusion lider; De lättare isotoperna kommer att stiga upp till toppen, medan de tyngsta tenderar att stanna längst ner. Således isotopen ⁸⁴KR och ⁸⁶Kr, till exempel samlas in separat i bakgrunden.

Kripton kan förvaras i omgivande Pyrex -glaslampor eller i stål Hermetiska tankar. Innan du packar den utsätts den för kvalitetskontroll genom spektroskopi, för att intyga att ditt spektrum är unikt och inte innehåller andra element linjer.

Kärnkraft

En annan metod för att få Kripton ligger i kärnkraftsavlyssningen av uran och plutonium, av vilket det också finns en blandning av dess radioaktiva isotoper.

Isotoper

Kripton presenteras i naturen som sex stabila isotoper. Dessa, med motsvarande överflöd på jorden, är: ⁷⁸KR (0,36%), ⁸⁰KR (2,29%), ⁸²KR (11,59%), ⁸³KR (11,50%), ⁸⁴KR (56,99%) och ⁸⁶KR (17,28%). han ⁷⁸KR är en radioaktiv isotop; Men din halvliv (t_1/2) är så bra (9.2 · 10^tjugoett år) som praktiskt betraktas som stabilt.

Det är därför dess standardatommassa (atommikt) är 83 798 U, närmare 84 U av isotopen ⁸⁴Kra.

I spårmängder är också radioisotopen ⁸¹Kr (t_1/2= 2,3 · 10⁵), som inträffar när ⁸⁰KR tar emot kosmiska strålar. Förutom de ovannämnda isotoperna finns det två syntetiska radioisotoper: ⁷⁹Kr (t_1/2= 35 timmar) och ⁸⁵Kr (t_1/2= 11 år); Det senare är den som förekommer som en produkt av kärnklyvning av uran och plutonium.

Kan tjäna dig: Arsano

Risker

Kripton är ett icke -toxiskt element, eftersom det inte reagerar under normala förhållanden, och inte heller representerar brandrisk när den blandas med starka oxidationsmedel. En läcka av denna gas är inte fara; Om du inte andas direkt tills du flyttar syre och orsakar kvävning.

KR -atomer kommer in och utvisas från kroppen utan att delta i någon reaktion av metabolism. De kan emellertid flytta syre som bör nå lungorna och transportera genom blodet, så att individen kan drabbas av narkos eller hypoxi, utöver andra tillstånd.

För resten andas vi ständigt Kripton i varje luftgap. Nu när det gäller dess föreningar är historien en annan. Till exempel KRF₂ Han är ett kraftfullt fluorante -medel; Och därför "kommer" ge "anjoner f^- till alla molekyler i den biologiska matrisen som den finns med att vara potentiellt farlig.

Eventuellt är en Kripton -klatrat (fångad i en isbur) inte betydligt farlig, såvida det inte finns vissa föroreningar som ger toxicitet.

Ansökningar

Höghastighetskameror blinkar beror delvis på Kripton spänning. Källa: MHOICTION [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]

Kripton finns i olika applikationer kring artefakter eller enheter som är utformade för belysning. Till exempel är det en del av "neonlamporna" i gulaktiga gröna färger. De "lagliga" lamporna i Kripton är vita, eftersom deras utsläppsspektrum täcker alla färger på det synliga spektrumet.

Kriptons vita ljus har använts för fotografier, eftersom de är mycket intensiva och snabba, som är perfekta för höghastighetskameror blinkar eller för omedelbara blixtar på flygplatsspår.

På samma sätt kan de elektriska stötrören som härstammar från detta vita ljus beläggas med färgglada papper, vilket ger effekten av att visa ljus i många färger utan spännande användning andra gaser.

Det läggs till volframfilamentlökorna för att öka sin livstidstid och till de fluorescerande argonlamporna för samma ändamål, också minska dess intensitet och öka kostnaderna (eftersom det är dyrare än argon).

När Kripton komponerar den gasformiga fyllningen av glödlamporna, ökar den sin ljusstyrka och gör den till den mest blåaktig.

Lasers

De röda lasrarna som ses i ljusshower är baserade på spektrala linjer i Kripton istället för helium-neonblandningen.

Å andra sidan, med Kripton, kan kraftfulla lasrar av ultraviolett strålning tillverkas: de från Kripton Fluoride (KRF). Denna laser använder för fotolitografi, medicinska operationer, forskning inom området kärnfusion och mikromaquinados av fasta material och föreningar (modifiering av ytan genom laserens verkan).

Metrodefinition

Mellan 1960- och 1983 ⁸⁶KR (multiplicerat med 1.650.763.73), för att definiera den exakta längden på en meter.

Detektering av kärnvapen

Eftersom radioisotopet ⁸⁵KR är en av produkterna från kärnkraftsaktivitet, där den upptäcks är en indikativ att det fanns detonering av ett kärnvapen, eller att olagliga eller hemliga aktiviteter av nämnda energi genomförs.

Medicin

Kripton har använts inom medicin som anestesimedel, x -ray absorberande, hjärtavvikelser detektor och för att skära ögonhinnan med ett exakt och kontrollerat sätt med sina lasrar.

Deras radioisotoper har också tillämpningar inom kärnmedicin, för att studera och skanna flödet av luft och blod inuti lungorna och få bilder genom kärnmagnetisk resonans av patientens luftvägar.

Referenser

1. Gary J. Schrobilgen. (28 september 2018). Krypton. Encyclopædia Britannica. Återhämtat sig från: Britannica.com
2. Wikipedia. (2019). Krypton. Hämtad från: i.Wikipedia.org
3. Michael Pilgaard. (16 juli 2016). Krypton kemiska reaktioner. Återhämtat sig från: pilgaardelegs.com
4. Crystallography365. (16 november 2014). Ett super coolt material - Kryptons kristallstruktur. Hämtad från: Crystallography365.WordPress.com
5. Doktor. Doug Stewart. (2019). Krypton Element Facts. Kemikkolis. Återhämtat sig från: Chemicool.com
6. Marques Miguel. (s.F.). Krypton. Återhämtat sig från: nautilus.Fis.Uc.Pt
7. Hov. (2019). Krypton. Hur produkter tillverkas. Återhämtat sig från: Madehow.com
8. Roooptics. (25 april 2014). Krypton Fluoride Excimer Laser - Egenskaper och applikationer. Återhämtat sig från: azoopics.com