kripton Este un gaz nobil care este reprezentat de simbolul Kr și este situat în grupa 18 a tabelului periodic. Gazul este cel care urmează argonului, iar abundența acestuia este atât de mică încât a fost considerată ascunsă; de aici îi vine numele. Nu se găsește aproape în pietre minerale, ci în mase de gaze naturale și greu dizolvate în mări și oceane.
Numele său evocă singur imaginea lui Superman, a planetei sale Krypton și a celebrului kryptonit, o piatră care slăbește super-eroul și îl privește de superputeri. Vă puteți gândi, de asemenea, la criptomonede sau cripto când auziți despre asta, precum și la alți termeni care sunt departe de acest gaz în esența lor..
Cu toate acestea, acest gaz nobil este mai puțin extravagant și „ascuns” în comparație cu acele cifre menționate mai sus; deși lipsa sa de reactivitate nu îndepărtează tot interesul potențial pe care îl poate trezi în cercetarea axată pe diferite domenii, în special fizice.
Spre deosebire de celelalte gaze nobile, lumina emisă de cripton atunci când este excitată într-un câmp electric este albă (imaginea de sus). Din această cauză, este utilizat pentru diverse utilizări în industria iluminatului. Poate înlocui practic orice lumină de neon și emite propria sa, care se distinge prin faptul că este de culoare verde gălbuie..
Apare în natură ca un amestec de șase izotopi stabili, ca să nu mai vorbim de câțiva radioizotopi destinați medicinei nucleare. Pentru a obține acest gaz, aerul pe care îl respirăm trebuie lichefiat, iar lichidul rezultat este supus unei distilări fracționate, unde kriptonul este apoi purificat și separat în izotopii săi constitutivi..
Datorită criptonului, a fost posibil să avansăm în studiile de fuziune nucleară, precum și în aplicațiile laserelor în scopuri chirurgicale..
În 1785 chimistul și fizicianul englez Henry Cavendish a descoperit că aerul conținea o mică proporție dintr-o substanță chiar mai puțin activă decât azotul..
Un secol mai târziu, fizicianul englez Lord Rayleigh a izolat din aer un gaz pe care îl credea azot pur; dar apoi am aflat că era mai greu.
În 1894, chimistul scoțian, Sir William Ramsey, a colaborat la izolarea acestui gaz, care s-a dovedit a fi un element nou: argonul. Un an mai târziu, a izolat gazul de heliu încălzind cleveita minerală.
Însuși Sir William Ramsey, împreună cu asistentul său, chimistul englez Morris Travers, au descoperit kriptonul la 30 mai 1898, la Londra..
Ramsey și Travers credeau că există un spațiu în tabelul periodic între elementele argon și heliu, iar un element nou trebuia să umple acest spațiu. Ramsey, la o lună după descoperirea kriptonului, în iunie 1898, a descoperit neonul; element care a umplut spațiul dintre heliu și argon.
Ramsey a bănuit existența unui nou element ascuns în descoperirea sa anterioară, cea a argonului. Ramsey și Travers, pentru a-și testa ideea, au decis să obțină un volum mare de argon din aer. Pentru aceasta trebuiau să producă lichefierea aerului.
Apoi, au distilat aerul lichid pentru a-l separa în fracțiuni și a explora în fracțiunile mai ușoare prezența elementului gazos dorit. Dar au făcut o greșeală, se pare că au supraîncălzit aerul lichefiat și au evaporat o mare parte din probă..
În cele din urmă au avut doar 100 mL de probă și Ramsey a fost convins că prezența elementului mai ușor decât argonul în volumul respectiv era puțin probabilă; dar a decis să exploreze posibilitatea existenței unui element mai greu decât argonul în volumul de eșantion rezidual.
În urma gândirii sale, a îndepărtat oxigenul și azotul din gaz folosind cupru aprins și magneziu. Apoi a plasat un eșantion din gazul rămas într-un tub de vid, aplicând o tensiune ridicată pentru a obține spectrul gazului..
Așa cum era de așteptat, argonul era prezent, dar au observat apariția în spectru a două noi linii luminoase; unul galben și celălalt verde, care nu fusese niciodată observat.
Ramsey și Travers au calculat relația dintre căldura specifică a gazului la presiune constantă și căldura sa specifică la volum constant, găsind o valoare de 1,66 pentru relația respectivă. Această valoare corespundea unui gaz format din atomi individuali, arătând că nu era un compus.
Prin urmare, se aflau în prezența unui nou gaz și a fost descoperit criptonul. Ramsey a decis să-l numească Krypton, un cuvânt derivat din cuvântul grecesc „krypto” care înseamnă „ascuns”. William Ramsey a primit Premiul Nobel pentru chimie în 1904 pentru descoperirea acestor gaze nobile.
Este un gaz incolor care prezintă o culoare albă incandescentă într-un câmp electric..
83.798 u
36
-157,37 ºC
153.415 ºC
În condiții standard: 3.949 g / L
Stare lichidă (punctul de fierbere): 2,413 g / cm3
2.9 în raport cu aerul cu valoare = 1. Adică, criptonul este de trei ori mai dens decât aerul.
59,4 cm3/ 1.000 g la 20 ° C
115,775 K și 73,53 kPa
209,48 K și 5,525 MPa
1,64 kJ / mol
9,08 kJ / mol
20,95 J / (mol K)
La o temperatură de 84 K are o presiune de 1 kPa.
3.0 pe scara Pauling
Mai întâi: 1.350,8 kJ / mol.
În al doilea rând: 2.350,4 kJ / mol.
În al treilea rând: 3.565 kJ / mol.
Gaz (23 ° C): 220 m / s
Lichid: 1.120 m / s
9.43 10-3 W / (mK)
Diamagnetic
Kriptonul, fiind un gaz nobil, nu este foarte reactiv și nu pierde sau câștigă electroni. Dacă reușește să formeze un solid cu compoziție definită, așa cum se întâmplă cu clatratul Kr8(HDouăSAU)46 sau hidrura sa Kr (HDouă)4, Se spune apoi că participă cu un număr sau stare de oxidare de 0 (Kr0); adică atomii săi neutri interacționează cu o matrice de molecule.
Cu toate acestea, criptonul poate pierde în mod formal electroni dacă formează legături cu cel mai electronegativ element dintre toate: fluorul. În KrFDouă numărul său de oxidare este +2, deci se presupune existența cationului divalent KrDouă+ (KrDouă+FDouă-).
În 1962 sinteza difluorurii de cripton (KrFDouă). Acest compus este un solid cristalin foarte volatil, incolor, care se descompune lent la temperatura camerei; dar este stabil la -30 ºC. Fluorul de kripton este un agent puternic de oxidare și fluorurare.
Kryptonul reacționează cu fluor atunci când este combinat într-un tub de descărcare electrică la -183 ° C, formând KrFDouă. Reacția are loc și atunci când kriptonul și fluorul sunt iradiate cu lumină ultravioletă la -196 ° C..
KrF+ și KrDouăF3+ sunt compuși formați prin reacția KrFDouă cu acceptori puternici de fluor. Krypton face parte dintr-un compus instabil: K (OTeF5)Două, care prezintă o legătură între cripton și oxigen (Kr-O).
O legătură cripton-azot se găsește în cationul HCΞN-Kr-F. Hidruri de cripton, KrHDouă, poate fi cultivat la presiuni peste 5 GPa.
La începutul secolului al XX-lea, toți acești compuși erau considerați imposibili, având în vedere reactivitatea zero care a fost concepută pentru acest gaz nobil..
Criptonul, fiind un gaz nobil, are octetul său complet de valență; adică orbitalele sale s și p sunt complet umplute cu electroni, ceea ce poate fi verificat în configurația lor electronică:
[Ar] 3d10 4sDouă 4p6
Este un gaz monatomic indiferent (până în prezent) de condițiile de presiune sau temperatură care funcționează pe acesta. Prin urmare, cele trei stări ale sale sunt definite de interacțiunile interatomice ale atomilor săi Kr, care pot fi imaginați ca marmuri..
Acești atomi de Kr, ca și congenerii lor (He, Ne, Ar etc.), nu sunt ușor de polarizat, deoarece sunt relativ mici și au, de asemenea, o densitate mare de electroni; adică suprafața acestor bile nu este deformată apreciabil pentru a genera un dipol instantaneu care induce altul într-o marmură vecină.
Din acest motiv, singura forță care ține împreună atomii Kr este forța de împrăștiere a Londrei; dar sunt foarte slabe în cazul kriptonului, deci sunt necesare temperaturi scăzute pentru ca atomii săi să definească un lichid sau un cristal.
Cu toate acestea, aceste temperaturi (punctele de fierbere și de topire, respectiv) sunt mai mari în comparație cu argonul, neonul și heliul. Acest lucru se datorează masei atomice mai mari a criptonului, echivalentă cu o rază atomică mai mare și, prin urmare, mai polarizabilă..
De exemplu, punctul de fierbere al criptonului este în jur de -153 ° C, în timp ce cele ale gazelor nobile argon (-186 ° C), neon (-246 ° C) și heliu (-269 ° C) sunt mai mici; adică gazele sale au nevoie de temperaturi mai scăzute (mai apropiate de -273,15 ºC sau 0 K) pentru a se putea condensa în faza lichidă.
Aici vedem cum dimensiunea razelor lor atomice este direct legată de interacțiunile lor. Același lucru se întâmplă cu punctele lor de topire respective, temperatura la care criptonul cristalizează în cele din urmă la -157 ° C..
Când temperatura scade la -157 ° C, atomii Kr se apropie suficient de încet pentru a se uni mai mult și a defini un cristal alb cubic (fcc) centrat pe față. Astfel, există acum o ordine structurală guvernată de forțele sale de dispersie.
Deși nu există prea multe informații despre aceasta, cristalul cripton fcc poate suferi tranziții cristaline la faze mai dense dacă este supus unor presiuni enorme; ca hexagonal compact (hcp), în care atomii Kr vor fi găsiți mai grupați.
De asemenea, fără a lăsa acest punct deoparte, atomii de Kr pot fi prinși în cuști de gheață numite clatrate. Dacă temperatura este suficient de scăzută, poate exista cristale amestecate de cripton-apă, cu atomii Kr aranjați și înconjurați de molecule de apă..
Kriptonul este difuzat în toată atmosfera, incapabil să scape de câmpul gravitațional al Pământului spre deosebire de heliu. În aerul pe care îl respirăm, concentrația sa este de aproximativ 1 ppm, deși aceasta poate varia în funcție de emanațiile gazoase; fie că sunt erupții vulcanice, gheizere, izvoare termale sau poate depozite de gaze naturale.
Deoarece este slab solubil în apă, concentrația sa în hidrosferă este probabil să fie neglijabilă. La fel se întâmplă și cu mineralele; puțini atomi de cripton pot fi prinși în interiorul lor. Prin urmare, singura sursă a acestui gaz nobil este aerul..
Pentru a-l obține, aerul trebuie să treacă printr-un proces de lichefiere, astfel încât toate gazele sale componente să se condenseze și să formeze un lichid. Apoi, acest lichid este încălzit prin aplicarea distilării fracționate la temperaturi scăzute..
Odată ce oxigenul, argonul și azotul au fost distilate, kriptonul și xenonul rămân în lichidul rămas, care este adsorbit pe cărbune activ sau pe silicagel. Acest lichid este încălzit la -153 ºC pentru a distila criptonul.
În cele din urmă, criptonul colectat este purificat prin trecerea prin titan metalic fierbinte, care elimină impuritățile gazoase..
Dacă se dorește separarea izotopilor săi, gazul se ridică printr-o coloană de sticlă unde suferă difuzie termică; izotopii mai ușori se vor ridica în vârf, în timp ce cei mai grei vor tinde să rămână în partea de jos. Astfel, izotopul 84Kr și 86Kr, de exemplu, sunt colectate separat în fundal.
Kryptonul poate fi depozitat în becuri din sticlă Pyrex la presiunea ambiantă sau în rezervoare etanșe de oțel. Înainte de ambalare, acesta este supus unui control al calității prin spectroscopie, pentru a certifica că spectrul său este unic și nu conține linii de alte elemente..
O altă metodă de obținere a criptonului constă în fisiunea nucleară a uraniului și plutoniului, din care se produce și un amestec de izotopi radioactivi..
Kriptonul apare în natură ca șase izotopi stabili. Acestea, cu abundențele lor corespunzătoare pe Pământ, sunt: 78Kr (0,36%), 80Kr (2,29%), 82Kr (11,59%), 83Kr (11,50%), 84Kr (56,99%) și 86Kr (17,28%). 78Kr este un izotop radioactiv; dar timpul său de înjumătățiret1/2) este atât de mare (9.210douăzeci și unu ani) care este practic considerat stabil.
De aceea, masa sa atomică standard (greutatea atomică) este de 83.798 u, mai aproape de 84 u ale izotopului. 84Kr.
În cantități urme se găsește, de asemenea, radioizotopul 81Kr (t1/2= 2,3 105), care apare atunci când 80Kr primește raze cosmice. Pe lângă izotopii menționați deja, există doi radioizotopi sintetici: 79Kr (t1/2= 35 ore) și 85Kr (t1/2= 11 ani); acesta din urmă este produsul ca produs al fisiunii nucleare a uraniului și plutoniului.
Kriptonul este un element netoxic, deoarece nu reacționează în condiții normale și nici nu reprezintă un pericol de incendiu atunci când este amestecat cu agenți oxidanți puternici. O scurgere a acestui gaz nu prezintă niciun pericol; dacă nu se respiră direct, pentru a deplasa oxigenul și a provoca sufocare.
Atomii Kr intră și sunt expulzați din corp fără a participa la nicio reacție metabolică. Cu toate acestea, pot deplasa oxigenul care ar trebui să ajungă la plămâni și să fie transportat prin sânge, astfel încât individul poate suferi de narcoză sau hipoxie, precum și de alte afecțiuni..
În caz contrar, respirăm în mod constant cripton în fiecare gură de aer. Acum, în ceea ce privește compușii săi, povestea este diferită. De exemplu, KrFDouă este un agent puternic de fluorurare; și, prin urmare, „va da” anioni F- la orice moleculă a matricei biologice cu care se găsește, fiind potențial periculoasă.
Posibil un clatrat de cripton (prins într-o cușcă de gheață) nu este considerabil periculos, cu excepția cazului în care există anumite impurități care adaugă toxicitate.
Krypton este prezent în diverse aplicații în jurul artefactelor sau dispozitivelor concepute pentru iluminat. De exemplu, face parte din „luminile de neon” de culori verde gălbuie. Luminile „legale” ale criptonului sunt albe, deoarece spectrul lor de emisie acoperă toate culorile spectrului vizibil.
Lumina albă a kriptonului a fost de fapt folosită pentru fotografii, deoarece sunt foarte intense și rapide, fiind perfecte pentru blițurile camerei de mare viteză sau pentru blițurile instantanee pe pistele aeroportului..
La fel, tuburile de descărcare electrică care emană această lumină albă pot fi acoperite cu hârtii colorate, dând efectul de a afișa lumini de multe culori fără a fi nevoie să excitați folosind alte gaze..
Se adaugă la becurile cu filament de tungsten pentru a-și mări durata de viață utilă și la lămpile fluorescente argon în același scop, reducând, de asemenea, intensitatea acestora și crescând costurile (deoarece este mai scump decât argonul)..
Când criptonul alcătuiește umplutura gazoasă a becurilor incandescente, acesta îi crește luminozitatea și îl face mai albăstrui..
Laserele roșii văzute în spectacolele luminoase se bazează mai degrabă pe liniile spectrale ale kriptonului decât pe amestecul de heliu-neon.
Pe de altă parte, cu cripton se pot produce lasere puternice cu radiații ultraviolete: cele ale fluorurii de cripton (KrF). Acest laser este utilizat pentru fotolitografie, operații medicale, cercetări în domeniul fuziunii nucleare și micro-prelucrare a materialelor solide și a compușilor (modificarea suprafeței acestora prin acțiunea laserului).
Între 1960 și 1983, a fost utilizată lungimea de undă a liniei spectrale roșu-portocalii a izotopului. 86Kr (înmulțit cu 1.650.763,73), pentru a defini lungimea exactă a unui metru.
Deoarece radioizotopul 85Kr este unul dintre produsele activității nucleare, unde se detectează este un indiciu că a existat detonarea unei arme nucleare sau că se desfășoară activități ilegale sau clandestine ale energiei menționate..
Krypton a fost utilizat în medicină ca anestezic, absorbant de raze X, detector de anomalii ale inimii și pentru a tăia retina ochilor cu laserele sale într-un mod precis și controlat.
Radioizotopii săi au, de asemenea, aplicații în medicina nucleară, pentru a studia și a scana fluxul de aer și sânge în plămâni și pentru a obține imagini de rezonanță magnetică nucleară ale căilor respiratorii ale pacientului..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.