Krypton - Krypton

Krypton,  ₃₆ Kr

Ett krypton-fyllt urladdningsrör som lyser vitt
Krypton
Uttal	/ K r ɪ p t ɒ n / ​ ( KRIPT -on )
Utseende	färglös gas, som uppvisar en vitaktig glöd i ett elektriskt fält
Standard atomvikt A r, std (Kr)	83.798 (2)
Krypton i det periodiska systemet
Väte Helium Litium Beryllium Bor Kol Kväve Syre Fluor Neon Natrium Magnesium Aluminium Kisel Fosfor Svavel Klor Argon Kalium Kalcium Skandium Titan Vanadin Krom Mangan Järn Kobolt Nickel Koppar Zink Gallium Germanium Arsenik Selen Brom Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirkonium Niob Molybden Technetium Rutenium Rodium Palladium Silver Kadmium Indium Tenn Antimon Tellur Jod Xenon Cesium Barium Lantan Cerium Praseodym Neodym Prometium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Volfram Renium Osmium Iridium Platina Guld Kvicksilver (element) Talium Leda Vismut Polonium Astat Radon Francium Radium Aktinium Thorium Protaktinium Uran Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobel Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Ar ↑ Kr ↓ Xe brom ← krypton → rubidium
Atomnummer ( Z )	36
Grupp	grupp 18 (ädelgaser)
Period	period 4
Blockera	p-block
Elektronkonfiguration	[ Ar ] 3d 10 4s 2 4p 6
Elektroner per skal	2, 8, 18, 8
Fysikaliska egenskaper
Fas vid  STP	gas
Smältpunkt	115,78  K (−157,37 ° C, −251,27 ° F)
Kokpunkt	119,93 K (−153,415 ° C, −244,147 ° F)
Densitet (vid STP)	3,749 g/L
när den är flytande (vid  bp )	2,413 g / cm 3
Trippelpunkt	115,775 K, 73,53 kPa
Kritisk punkt	209,48 K, 5,525 MPa
Smältvärme	1,64  kJ/mol
Förångningsvärme	9,08 kJ/mol
Molär värmekapacitet	20,95 J/(mol · K)
Ångtryck P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k vid  T  (K) 59 65 74 84 99 120
Atomegenskaper
Oxidationstillstånd	0 , +1, +2 (sällan mer än 0; oxid är okänt)
Elektronnegativitet	Pauling -skala: 3,00
Joniseringsenergier
Kovalent radie	116 ±  16.00
Van der Waals radie	202 pm
Spektrala linjer av krypton
Övriga fastigheter
Naturlig förekomst	ursprunglig
Kristallstruktur	​ansiktscentrerad kubik (fcc)
Ljudets hastighet	(gas, 20 ° C) 221 m · s −1 (vätska) 1120 m/s
Värmeledningsförmåga	9,43 × 10 −3   W/(m⋅K)
Magnetisk beställning	diamagnetisk
Molär magnetisk känslighet	−28,8 × 10 −6  cm 3 /mol (298 K)
CAS-nummer	7439-90-9
Historia
Upptäckt och första isolering	William Ramsay och Morris Travers (1898)
De viktigaste isotoperna av krypton
Isotop Överflöd Halveringstid ( t 1/2 ) Förfallsläge Produkt 78 kr 0,36% 9,2 x 10 21  y εε 78 Se 79 kr syn 35 timmar ε 79 Br p + 79 Br γ - 80 kr 2,29% stabil 81 kr spår 2,3 x 10 5  y ε 81 Br γ - 82 Kr 11,59% stabil 83 Kr 11,50% stabil 84 Kr 56,99% stabil 85 kr syn 11 år β - 85 Rb 86 Kr 17,28% stabil
Kategori: Krypton se prata redigera | referenser

Krypton (från forngrekiska : κρυπτός , romaniserat :  kryptos 'the hidden one') är ett kemiskt element med symbolen  Kr och atomnummer  36. Det är en färglös, luktfri, smaklös ädelgas som förekommer i spårmängder i atmosfären och är används ofta med andra sällsynta gaser i lysrör . Med sällsynta undantag är krypton kemiskt inert .

Krypton, liksom de andra ädelgaserna, används inom belysning och fotografering . Krypton ljus har många spektrallinjer , och krypton plasma är användbar i starkt, hög-powered gaslasrar (krypton -jon och excimer -lasrar), vilka var och en resonans och förstärker en enda spektrallinje. Kryptonfluorid gör också ett användbart lasermedium . Från 1960 till 1983 definierades den officiella längden på en meter av 606-nanometer våglängden för den orangefärgade spektrallinjen för krypton-86, på grund av krypton- urladdningsrörens höga effekt och relativa lätthet .

Historia

Sir William Ramsay , upptäckaren av krypton

Krypton upptäcktes i Storbritannien 1898 av William Ramsay , en skotsk kemist, och Morris Travers , en engelsk kemist, i rester kvar från att förånga nästan alla komponenter i flytande luft . Neon upptäcktes genom ett liknande förfarande av samma arbetare bara några veckor senare. William Ramsay tilldelades 1904 Nobelpriset i kemi för upptäckten av en serie ädelgaser , inklusive krypton.

År 1960 definierade International Bureau of Weights and Measures mätaren till 1.650.763.73 våglängder av ljus som avges av krypton-86- isotopen . Detta avtal ersatte den internationella prototypmätaren från 1889 , som var en metallstång belägen i Sèvres . Detta föråldrade också 1927 års definition av ångström baserat på den röda kadmiumspektrallinjen och ersatte den med 1 Å = 10 ⁻¹⁰  m. Krypton-86-definitionen varade fram till konferensen i oktober 1983, som omdefinierade mätaren som avståndet som ljuset färdas i vakuum under 1/299 792 458 s.

Egenskaper

Krypton kännetecknas av flera skarpa utsläppslinjer ( spektralsignaturer ), den starkaste är grön och gul. Krypton är en av de produkter av uran fission . Fast krypton är vit och har en ansiktscentrerad kubisk kristallstruktur , som är en gemensam egenskap för alla ädelgaser (utom helium , som har en sexkantig, förpackad kristallstruktur).

Isotoper

Naturligt förekommande krypton i jordens atmosfär består av fem stabila isotoper , plus en isotop ( ⁷⁸ Kr) med så lång halveringstid (9,2 × 10 ²¹  år) att den kan anses vara stabil. (Denna isotop har den näst längsta kända halveringstiden bland alla isotoper för vilka sönderfall har observerats; den genomgår dubbel elektroninsamling till ⁷⁸ Se ). Dessutom är ett trettiotal instabila isotoper och isomerer kända. Spår av ⁸¹ Kr, en kosmogen nuklid som produceras av kosmisk strålningsbestrålning på ⁸⁰ Kr, förekommer också i naturen: denna isotop är radioaktiv med en halveringstid på 230 000 år. Krypton är mycket flyktigt och förblir inte i lösning i nära ytvatten, men ⁸¹ Kr har använts för att datera gammalt (50 000–800 000 år) grundvatten .

⁸⁵ Kr är en inert radioaktiv ädelgas med en halveringstid på 10,76 år. Det produceras genom klyvning av uran och plutonium , till exempel vid kärnvapentestning och kärnreaktorer . ⁸⁵ Kr släpps vid upparbetning av bränslestavar från kärnreaktorer. Koncentrationerna på nordpolen är 30% högre än på sydpolen på grund av konvektiv blandning.

Kemi

Kr (H ₂ ) ₄ och H ₂ fastämnen som bildas i en diamant städ cell .

Struktur av Kr (H ₂ ) ₄ . Krypton octahedra (grön) omges av slumpmässigt orienterade vätemolekyler.

Liksom de andra ädelgaserna är krypton kemiskt mycket oreaktiv. Kryptonens ganska begränsade kemi i +2 -oxidationstillståndet motsvarar den hos det närliggande elementet brom i +1 -oxidationstillståndet; på grund av scandidkontraktionen är det svårt att oxidera 4p -elementen till deras gruppoxidationstillstånd. Fram till 1960 -talet hade inga ädelgasföreningar syntetiserats.

Men efter den första framgångsrika syntesen av xenonföreningar 1962 syntes krypton difluorid ( KrF)
₂) rapporterades 1963. Samma år anmälde KrF
₄rapporterades av Grosse et al. , men visade sig därefter vara en felaktig identifiering. Under extrema förhållanden reagerar krypton med fluor för att bilda KrF ₂ enligt följande ekvation:

Kr + F ₂ → KrF ₂

Kryptongas i en kryptonfluoridlaser absorberar energi från en källa, vilket får krypton att reagera med fluorgas och producerar exciplex kryptonfluorid, ett tillfälligt komplex i ett upphetsat energiläge:

2 Kr + F
₂ → 2 KrF

Komplexet kan genomgå spontana eller stimulerade utsläpp, vilket reducerar dess energitillstånd till ett metastabilt, men mycket frånstötande marktillstånd . Grundstatskomplexet dissocierar snabbt i obundna atomer:

2 KrF → 2 Kr + F
₂

Resultatet är en exciplexlaser som utstrålar energi vid 248 nm, nära den ultravioletta delen av spektrumet , motsvarande energiskillnaden mellan marktillståndet och komplexets exciterade tillstånd.

Föreningar med krypton bundna till andra atomer än fluor har också upptäckts. Det finns också overifierade rapporter om en barium salt av en krypton oxosyra . Ar Kr ⁺ och Kr H ⁺ polyatomiska joner har undersökts och det finns bevis för Kr Xe eller KrXe ⁺ .

Reaktionen från KrF
₂med B (OTeF
₅)
₃producerar en instabil förening, Kr (OTeF
₅)
₂, Som innehåller en krypton- syrebindning. En krypton- kvävebindning finns i katjonen [HC≡N – Kr – F]⁺
, producerad genom reaktionen av KrF
₂ med [HC≡NH]⁺
[AsF^-
₆] under −50 ° C. HKrCN och HKrC≡CH (krypton hydrid-cyanid och hydrokryptoacetylene) rapporterades vara stabila upp till 40 K .

Krypton hydrid (Kr (H ₂ ) ₄ ) kristaller kan odlas vid tryck över 5 GPa. De har en ansiktscentrerad kubisk struktur där kryptonoktaedrar omges av slumpmässigt orienterade vätemolekyler.

Naturlig förekomst

Jorden har kvar alla ädelgaser som fanns när den bildades utom helium . Kryptons koncentration i atmosfären är cirka 1 ppm . Det kan extraheras från flytande luft genom fraktionerad destillation . Mängden krypton i rymden är osäker, eftersom mätning härrör från meteorisk aktivitet och solvindar. De första mätningarna tyder på ett överflöd av krypton i rymden.

Ansökningar

Krypton gasurladdningsrör

Kryptons multipla utsläppsledningar gör att joniserade kryptongasutsläpp verkar vita, vilket i sin tur gör kryptonbaserade glödlampor användbara i fotografering som vit ljuskälla. Krypton används i vissa fotografiska blinkar för höghastighetsfotografering . Kryptongas kombineras också med kvicksilver för att skapa lysande skyltar som lyser med ett starkt grönblått ljus.

Krypton blandas med argon i energieffektiva lysrör, vilket minskar energiförbrukningen, men minskar också ljuseffekten och höjer kostnaden. Krypton kostar ungefär 100 gånger så mycket som argon. Krypton (tillsammans med xenon) används också för att fylla glödlampor för att minska glödtrådsavdunstning och tillåta högre driftstemperaturer . Ett ljusare ljus ger mer blå färg än konventionella glödlampor.

Kryptons vita urladdning används ibland som en konstnärlig effekt i gasurladdnings "neon" -rör. Krypton producerar mycket högre ljuseffekt än neon i den röda spektrallinjeregionen, och av den anledningen är röda lasrar för laserstrålning med hög effekt ofta kryptonlasrar med speglar som väljer den röda spektrallinjen för laserförstärkning och emission, snarare än den mer bekanta helium-neon sorten, som inte kunde uppnå samma multi-watt utgångar.

Den kryptonfluoridlaser är viktig i kärnfusion energiforskning i inneslutnings experiment. Den laser har helljus likformighet, kort våglängd , och punktstorleken kan varieras för att spåra en implodera pellet.

I experimentell partikelfysik används flytande krypton för att konstruera kvasi-homogena elektromagnetiska kalorimetrar . Ett anmärkningsvärt exempel är kalorimetern för NA48 -experimentet vid CERN som innehåller cirka 27 ton flytande krypton. Denna användning är sällsynt, eftersom flytande argon är billigare. Fördelen med krypton är en mindre Molière -radie på 4,7 cm, vilket ger utmärkt rumsupplösning med liten överlappning. De andra parametrar som är relevanta för kalorimetri är: strålningslängd av X ₀ = 4,7 cm och en densitet av 2,4 g / cm ³ .

De förseglade gnistgapsenheterna i tändcitatorer i vissa äldre jetmotorer innehåller en liten mängd krypton-85 för att producera konsekventa joniseringsnivåer och enhetlig drift.

Krypton-83 har tillämpning inom magnetisk resonanstomografi (MRI) för avbildning av luftvägar. I synnerhet gör det det möjligt för radiologen att skilja mellan hydrofoba och hydrofila ytor som innehåller en luftväg.

Även om xenon har potential för användning i datortomografi (CT) för att bedöma regional ventilation, begränsar dess bedövningsegenskaper dess andel i andningsgasen till 35%. En andningsblandning av 30% xenon och 30% krypton är jämförbar i effektivitet för CT med en 40% xenonfraktion, samtidigt som man undviker de oönskade effekterna av ett högt partiellt tryck av xenongas.

Den metastabila isotopen krypton-81m används i kärnmedicin för lungventilation/perfusionsskanningar , där den inhaleras och avbildas med en gammakamera .

Krypton-85 i atmosfären har använts för att upptäcka hemliga kärnbränslebehandlingsanläggningar i Nordkorea och Pakistan . Dessa anläggningar upptäcktes i början av 2000-talet och tros producera plutonium av vapen.

Krypton används ibland som en isolerande gas mellan fönsterrutor.

SpaceX Starlink använder krypton som drivmedel för sitt elektriska framdrivningssystem .

Försiktighetsåtgärder

Krypton anses vara ett giftfritt kvävmedel . Krypton har en narkotisk styrka sju gånger större än luft, och andning av en atmosfär med 50% krypton och 50% naturlig luft (som kan hända på en läcka) orsakar narkos hos människor som liknar andningsluft vid fyra gånger atmosfärstryck. Detta är jämförbart med dykning på 30 m (100 fot) djup (se kväve -narkos ) och kan påverka alla som andas. Samtidigt skulle den blandningen bara innehålla 10% syre (snarare än de normala 20%) och hypoxi skulle vara ett större problem.

Se även

Referenser

Vidare läsning

• William P. Kirk "Krypton 85: en översyn av litteraturen och en analys av strålningsrisker" , Environmental Protection Agency, Office of Research and Monitoring, Washington (1972)

externa länkar

• Krypton vid The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Krypton Fluoride Lasers , Plasma Physics Division Naval Research Laboratory