Krypton

I 1898 isolerede William Ramsay sammen med sin assistent Maurice William Travers fra flydende luft, efter at have fjernet oxygen , nitrogen og argon , en blanding, hvori to gasser blev opdaget ved spektralmetoden: krypton (fra anden græsk κρυπτός - "skjult" , "hemmeligt") og xenon ("fremmede", "usædvanligt") [4]

At være i naturen

Indholdet i den atmosfæriske luft er 1,14⋅10 -4 volumenprocent, de samlede reserver i atmosfæren er 5,3⋅10 12 m³. 1 m³ luft indeholder omkring 1 cm³ krypton.

At få krypton fra luft er en energikrævende proces. For at opnå en enhedsvolumen krypton ved destillation af flydende luft er det nødvendigt at behandle mere end en million enheder luftvolumen.

I jordens lithosfære dannes stabile isotoper af krypton (gennem en kæde af henfald af ustabile nuklider ) under spontan nuklear fission af langlivede radioaktive grundstoffer ( thorium , uran ), denne proces beriger atmosfæren med denne gas. Gasserne fra uranholdige mineraler indeholder 2,5-3,0% krypton (i vægt) [2] .

I resten af universet forekommer krypton i højere proportioner, sammenlignet med lithium , gallium og scandium [5] . Forholdet mellem krypton og brint i universet er stort set konstant. Ud fra dette kan vi konkludere, at det interstellare stof er rig på krypton [6] . Krypton er også blevet fundet i den hvide dværg RE 0503-289. Den målte mængde var 450 gange højere end solenergien, men årsagen til et så højt indhold af krypton er stadig ukendt [7] .

Definition

Kvalitativt detekteres krypton ved hjælp af emissionsspektroskopi (karakteristiske linjer 557,03 nm og 431,96 nm ). Kvantitativt bestemmes det ved massespektrometriske , kromatografiske og absorptionsanalysemetoder [2] .

Fysiske egenskaber

Krypton er en inert monatomisk gas uden farve, smag og lugt (ved et tryk på 6 atmosfærer får den en skarp lugt, der ligner lugten af chloroform [8] ). Massefylde under standardforhold 3,745 kg/m 3 (3 gange tungere end luft) [2] . Ved normalt tryk bliver krypton flydende ved en temperatur på 119,93 K (−153,415 °C), størkner ved 115,78 K (−157,37 °C), og danner kubiske krystaller (ansigtscentreret gitter), rumgruppe Fm 3 m , celleparametre a = 0,572 nm , Z = 4 . I væskefasen eksisterer den således kun i temperaturområdet omkring fire grader. Densiteten af flydende krypton ved kogepunktet er 2,412 g/cm 3 , massefylden af fast krypton ved det absolutte nulpunkt er 3,100 g/cm 3 [2] .

Kritisk temperatur 209,35 K, kritisk tryk 5,50 MPa ( 55,0 bar ), kritisk massefylde 0,908 g/ cm3 . Kryptons tredobbelte punkt har en temperatur på 115,78 K , og dens massefylde er 2,826 g/cm 3 [2] .

Molær varmekapacitet ved konstant tryk 20,79 J / (mol K) . Fusionsvarmen er 1,6 kJ/mol , fordampningsvarmen er 9,1 kJ/mol [2] .

Under standardbetingelser er kryptons dynamiske viskositet 23,3 µPa s , termisk ledningsevne 8,54 mW/(m K) , selvdiffusionskoefficient 7,9 10 −6 m 2 /s [2] .

Diamagnetisk . Magnetisk modtagelighed -2,9 10 -5 . Polariserbarhed 2,46 10 −3 nm 3 [2] .

Ioniseringsenergi 13,9998 eV ( Kr 0 → Kr + ), 24,37 eV ( Kr + → Kr 2+ ) [2] .

Indfangningstværsnittet for termiske neutroner i naturlig krypton er omkring 28 barn [2] .

Opløselighed i vand ved et standardtryk på 1 bar er 0,11 l/kg (0 °C), 0,054 l/kg (25 °C). Det danner klatrater med sammensætning Kr 5,75H 2 O med vand, som nedbrydes ved temperaturer over -27,7 °C. Det danner også clathrater med nogle organiske stoffer ( phenol , toluen , acetone osv.) [2] .

Kemiske egenskaber

Krypton er kemisk inert. Under barske forhold reagerer det med fluor og danner kryptondifluorid . Relativt for nylig blev den første forbindelse med Kr-O-bindinger (Kr(OTeF 5 ) 2 ) [9] opnået .

I 1965 blev fremstillingen af forbindelser med sammensætningen KrF4 , KrO3 · H2O og BaKrO4 annonceret . Senere blev deres eksistens tilbagevist [10] .

I 2003 blev den første organo-kryptonforbindelse med en C-Kr-binding (HKrC≡CH - hydrocryptoacetylen) opnået i Finland ved UV-fotolyse af en fast blanding af krypton og acetylen på en kryptonmatrix ved en temperatur på 8 K [11] .

Isotoper

I øjeblikket er 32 isotoper af krypton og 10 mere exciterede isomere tilstande af nogle af dets nuklider kendt . I naturen er krypton repræsenteret af fem stabile nuklider og en svagt radioaktiv (halveringstid 2 10 21 år ): 78 Kr ( isotopoverflod 0,35%), 80 Kr (2,28%), 82 Kr (11,58%), 83 Kr . (11,49%), 84Kr (57,00%), 86Kr ( 17,30 %) [12] .

Henter

Det opnås som et biprodukt i form af en krypton-xenon-blanding i luftseparationsprocessen i industrianlæg.

I processen med luftadskillelse ved lavtemperatur-rektifikationsmetoden udføres en konstant udvælgelse af den flydende oxygenfraktion, der indeholder flydende kulbrinter, krypton og xenon (valg af oxygenfraktionen med kulbrinter er nødvendig for at sikre eksplosionssikkerhed).

For at ekstrahere krypton og xenon fjernes carbonhydrider fra prøvefraktionen i katalytiske ovne og sendes til en yderligere destillationskolonne for at fjerne oxygen; silicagel (eller anden adsorbent).

Efter at have renset gasblandingen for kulbrinterester og fugt pumpes den i cylindre til transport til Kr- og Xe-separationsenheden (dette skyldes det faktum, at ikke alle virksomheder, der driver luftseparationsanlæg, har en Kr- og Xe-separationsenhed).

Den videre proces med at separere Kr og Xe i rene komponenter følger følgende kæde: fjernelse af kulbrinterester i en kontakt katalytisk ovn fyldt med kobberoxid ved en temperatur på 300–400 °C; fjernelse af fugt i en adsorber fyldt med zeolit ; køling i varmeveksleren; flertrinsadskillelse i flere destillationskolonner .

Processen med at adskille en blanding af krypton og xenon kan udføres både kontinuerligt og cyklisk, da råmaterialet (blandingen) til forarbejdning akkumuleres.

Ansøgning

Produktion af højeffekt excimer-lasere (Kr-F).
Krypton bruges til at fylde glødelamper , hvilket øger glødetrådens levetid [13] .
Som varmeisolator og lydisolator i termoruder [14] [15] .
Kryptonfluorider er blevet foreslået som drivmiddeloxidationsmidler.
Mellem 1960 og 1983 tjente bølgelængden af den orange linje af 86 Kr emissionsspektret til at bestemme måleren [16] .
Arbejdsvæske til elektriske raketmotorer .
Den eneste NMR -aktive stabile isotop af krypton er 83 Kr. Hyperpolariseret 83 Kr er blevet brugt i forsøg på rotter med magnetisk resonansbilleddannelse i undersøgelsen af lungerne [17] .

Biologisk rolle

Indvirkningen af krypton på levende organismer er dårligt forstået. Mulighederne for dets anvendelse ved dykning som en del af luftvejsblandinger og ved højt tryk som bedøvelsesmiddel er ved at blive udforsket [18] [19] .

Fysiologisk virkning

Store mængder inhaleret krypton med utilstrækkelig ilt kan føre til kvælning .

Ved indånding af gasblandinger indeholdende krypton, ved et tryk på mere end 3,5 atmosfærer , observeres en narkotisk effekt [19] [18] .

Noter

↑ Meija J. et al. Grundstoffernes atomvægte 2013 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Bd. 88 , nr. 3 . - S. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Legasov V. A., Sokolov V. B. Krypton // Kemisk encyklopædi : i 5 bind / Kap. udg. I. L. Knunyants . - M .: Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2: Duff - Medi. - S. 523. - 671 s. — 100.000 eksemplarer. — ISBN 5-85270-035-5 .
↑ 1 2 3 Størrelse på krypton i flere miljøer . www.webelements.com. Hentet 6. august 2009. Arkiveret fra originalen 4. september 2009.
↑ Krypton: historien om grundstoffets opdagelse . www.chem.msu.su Hentet 13. maj 2020. Arkiveret fra originalen 17. februar 2020. (ubestemt)
↑ A.G.W. Cameron. Overflod af grundstofferne i solsystemet (engelsk) // Rumvidenskabelige anmeldelser. — 1973-09. — Bd. 15 , iss. 1 . — S. 121–146 . — ISSN 0038-6308 . - doi : 10.1007/BF00172440 . Arkiveret fra originalen den 5. august 2020.
↑ Stefan IB Cartledge, JT Lauroesch, David M. Meyer, Ulysses J. Sofia, Geoffrey C. Clayton. Interstellar Krypton Abundances: The Detection of Kiloparsec-scale Differences in Galactic Nucleosynthetic History* // The Astrophysical Journal. - 2008 10. november. - Vol. 687 , udg. 2 . — S. 1043 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/592132 . Arkiveret fra originalen den 27. juni 2018.
↑ Klaus Werner, Thomas Rauch, Ellen Ringat, Jeffrey W. Kruk. FØRSTE DETEKTION AF KRYPTON OG XENON I EN HVID DVARG // The Astrophysical Journal. — 2012-06-13. — Bd. 753 , udg. 1 . — P.L7 . — ISSN 2041-8213 2041-8205, 2041-8213 . - doi : 10.1088/2041-8205/753/1/l7 .
↑ Hvad populærvidenskabelige magasiner i verden skriver om // Science and Life . - M. , 1989. - Nr. 6 . - S. 66 .
↑ Fire årtiers fluorkemi hos McMaster. Arkiveret 7. juni 2009 på Wayback Machine
↑ Kemifremskridt. - 1974. - T. 43, nr. 12, s. 2179
↑ Khriachtchev L. et al. A Gate to Organokrypton Chemistry: HKrCCH // Journal of the American Chemical Society. - 2003. - Bd. 125 , nr. 23 . - P. 6876-6877 . — ISSN 0002-7863 . - doi : 10.1021/ja0355269 .
↑ Data baseret på Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
↑ Krypton // Great Soviet Encyclopedia : [i 30 bind] / kap. udg. A. M. Prokhorov . - 3. udg. - M . : Sovjetisk encyklopædi, 1969-1978.
↑ Termoruder med argon eller krypton: hvad er bedre? (utilgængeligt link) . Arkiveret fra originalen den 18. april 2021. (ubestemt)
↑ Valg af vinduer. Energiklassificering af termisk isoleringsglas forbedret.
↑ Meter // Great Soviet Encyclopedia : [i 30 bind] / kap. udg. A. M. Prokhorov . - 3. udg. - M . : Sovjetisk encyklopædi, 1969-1978.
↑ Cleveland ZI et al. Hyperpolariseret 83 Kr MRI af lunger (engelsk) // Journal of Magnetic Resonance. - 2008. - Bd. 195 , udg. 2 . — S. 232–237 . — ISSN 1090-7807 . - doi : 10.1016/j.jmr.2008.09.020 .
↑ 1 2 Kussmaul A. R. Kryptons biologiske effekt på dyr og mennesker under højtryksforhold Arkiveksemplar af 6. oktober 2011 på Wayback Machine . – Resumé af afhandlingen for kandidatgraden for biologiske videnskaber. - M., 2007;
↑ 1 2 Kussmaul A. R. Fysiologiske effekter af gasblandinger indeholdende krypton og xenon Arkivkopi af 6. august 2017 på Wayback Machine . Afhandling til graden kandidat i biologiske videnskaber. - M., 2007. - 191 s.

Litteratur

Legasov V.A., Sokolov V.B. Krypton // Chemical Encyclopedia : i 5 bind / Kap. udg. I. L. Knunyants . - M .: Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2: Duff - Medi. - S. 523. - 671 s. — 100.000 eksemplarer. — ISBN 5-85270-035-5 .