Krypton

År 1898 isolerade William Ramsay, tillsammans med sin assistent Maurice William Travers, från flytande luft, efter att ha avlägsnat syre , kväve och argon , en blandning där två gaser upptäcktes med spektralmetoden: krypton (från andra grekiska κρυπτός - "dolda" , "hemlig") och xenon ("främling", "ovanlig") [4]

Att vara i naturen

Halten i den atmosfäriska luften är 1,14⋅10 -4 volymprocent, de totala reserverna i atmosfären är 5,3⋅10 12 m³. 1 m³ luft innehåller cirka 1 cm³ krypton.

Att få krypton från luft är en energikrävande process. För att erhålla en enhetsvolym krypton genom destillation av flytande luft är det nödvändigt att bearbeta mer än en miljon enheter luftvolym.

I jordens litosfär bildas stabila isotoper av krypton (genom en kedja av sönderfall av instabila nuklider ) under spontan kärnklyvning av långlivade radioaktiva grundämnen ( torium , uran ), denna process berikar atmosfären med denna gas. Gaserna från uranhaltiga mineraler innehåller 2,5-3,0% krypton (i massa) [2] .

I resten av universum förekommer krypton i högre proportioner, jämförbart med litium , gallium och skandium [5] . Förhållandet mellan krypton och väte i universum är i princip konstant. Av detta kan vi dra slutsatsen att den interstellära materien är rik på krypton [6] . Krypton har även hittats i den vita dvärgen RE 0503-289. Den uppmätta mängden var 450 gånger högre än den solenergi, men orsaken till en så hög halt av krypton är fortfarande okänd [7] .

Definition

Kvalitativt detekteras krypton med användning av emissionsspektroskopi (karakteristiska linjer 557,03 nm och 431,96 nm ). Kvantitativt bestäms det genom masspektrometriska , kromatografiska och absorptionsanalysmetoder [2] .

Fysiska egenskaper

Krypton är en inert monoatomisk gas utan färg, smak och lukt (vid ett tryck på 6 atmosfärer får den en skarp lukt, liknande lukten av kloroform [8] ). Densitet under standardförhållanden 3,745 kg/m 3 (3 gånger tyngre än luft) [2] . Vid normalt tryck flyter krypton vid en temperatur av 119,93 K (−153,415 °C), stelnar vid 115,78 K (−157,37 °C), bildar kubiska kristaller (ansiktscentrerat gitter), rymdgrupp Fm 3 m , cellparametrar a = 0,572 nm , Z = 4 . I vätskefasen existerar den således endast i temperaturområdet omkring fyra grader. Densiteten för flytande krypton vid kokpunkten är 2,412 g/cm 3 , densiteten för fast krypton vid absoluta nollpunkten är 3,100 g/cm 3 [2] .

Kritisk temperatur 209,35 K, kritiskt tryck 5,50 MPa ( 55,0 bar ), kritisk densitet 0,908 g/ cm3 . Trippelpunkten för krypton har en temperatur av 115,78 K , och dess densitet är 2,826 g/cm 3 [2] .

Molär värmekapacitet vid konstant tryck 20,79 J / (mol K) . Smältvärmen är 1,6 kJ/mol , förångningsvärmen är 9,1 kJ/mol [2] .

Under standardförhållanden är kryptons dynamiska viskositet 23,3 µPa s , värmeledningsförmåga 8,54 mW/(m K) , självdiffusionskoefficient 7,9 10 −6 m 2 /s [2] .

Diamagnetisk . Magnetisk känslighet -2,9 10 -5 . Polariserbarhet 2,46 10 −3 nm 3 [2] .

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

Infångningstvärsnittet för termiska neutroner i naturlig krypton är cirka 28 barn [2] .

Löslighet i vatten vid ett standardtryck på 1 bar är 0,11 l/kg (0 °C), 0,054 l/kg (25 °C). Den bildar klatrater med sammansättningen Kr 5,75H 2 O med vatten, som sönderdelas vid temperaturer över -27,7 °C. Det bildar även klatrater med vissa organiska ämnen ( fenol , toluen , aceton , etc.) [2] .

Kemiska egenskaper

Krypton är kemiskt inert. Under svåra förhållanden reagerar den med fluor och bildar kryptondifluorid . Relativt nyligen erhölls den första föreningen med Kr-O-bindningar (Kr(OTeF 5 ) 2 ) [9] .

1965 tillkännagavs framställningen av föreningar med sammansättningen KrF4 , KrO3 · H2O och BaKrO4 . Senare motbevisades deras existens [10] .

År 2003 erhölls den första organo-kryptonföreningen med en C-Kr-bindning (HKrC≡CH - hydrokryptoacetylen) i Finland genom UV-fotolys av en fast blandning av krypton och acetylen på en kryptonmatris vid en temperatur av 8 K [11] .

Isotoper

För närvarande är 32 isotoper av krypton och 10 mer exciterade isomera tillstånd av några av dess nuklider kända . I naturen representeras krypton av fem stabila nuklider och en svagt radioaktiv (halveringstid 2 10 21 år ): 78 Kr ( isotopförekomst 0,35%), 80 Kr (2,28%), 82 Kr (11,58%), 83 Kr (11,49%), 84Kr (57,00%), 86Kr ( 17,30 %) [12] .

Får

Det erhålls som en biprodukt i form av en krypton-xenon-blandning i processen för luftseparering i industrianläggningar.

I processen med luftseparation med metoden för lågtemperaturlikning utförs ett konstant urval av den flytande syrefraktionen som innehåller flytande kolväten, krypton och xenon (valet av syrefraktionen med kolväten är nödvändigt för att säkerställa explosionssäkerhet).

För att extrahera krypton och xenon, avlägsnas kolväten från den provtagna fraktionen i katalytiska ugnar och skickas till en ytterligare destillationskolonn för att avlägsna syre, silikagel (eller annan adsorbent).

Efter att ha rengjort gasblandningen från kolväterester och fukt pumpas den in i cylindrar för transport till Kr- och Xe-separationsenheten (detta beror på det faktum att inte alla företag som driver luftseparationsanläggningar har en Kr- och Xe-separeringsenhet).

Den vidare processen att separera Kr och Xe till rena komponenter följer följande kedja: avlägsnande av kolväterester i en katalytisk kontaktugn fylld med kopparoxid vid en temperatur av 300–400 °C; avlägsnande av fukt i en adsorbator fylld med zeolit ; kylning i värmeväxlaren; flerstegsseparation i flera destillationskolonner .

Processen att separera en blandning av krypton och xenon kan utföras både kontinuerligt och cykliskt, eftersom råvaran (blandningen) för bearbetning ackumuleras.

Applikation

Tillverkning av högeffekts excimerlasrar (Kr-F).
Krypton används för att fylla glödlampor , vilket ökar glödtrådens livslängd [13] .
Som värmeisolator och ljudisolator i tvåglasfönster [14] [15] .
Kryptonfluorider har föreslagits som oxidationsmedel för drivmedel.
Mellan 1960 och 1983 tjänade våglängden på den orange linjen i 86 Kr-emissionsspektrumet för att bestämma mätaren [16] .
Arbetsvätska för elektriska raketmotorer .
Den enda NMR -aktiva stabila isotopen av krypton är 83 Kr. Hyperpolarized 83 Kr har använts i experiment på råttor med magnetisk resonanstomografi i studien av lungorna [17] .

Biologisk roll

Effekten av krypton på levande organismer är dåligt förstådd. Möjligheterna för dess användning vid dykning som en del av luftvägsblandningar och vid högt tryck som anestesimedel undersöks [18] [19] .

Fysiologisk verkan

Stora mängder inandat krypton med otillräckligt syre kan leda till kvävning .

Vid inandning av gasblandningar som innehåller krypton, vid ett tryck på mer än 3,5 atmosfärer , observeras en narkotisk effekt [19] [18] .

Anteckningar

↑ Meija J. et al. Grundämnenas atomvikter 2013 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Vol. 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 // Chemical encyclopedia : in 5 volumes / Kap. ed. I. L. Knunyants . - M .: Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2: Duff - Medi. - S. 523. - 671 sid. — 100 000 exemplar. — ISBN 5-85270-035-5 .
↑ 1 2 3 Storlek på krypton i flera miljöer . www.webelements.com. Hämtad 6 augusti 2009. Arkiverad från originalet 4 september 2009.
↑ Krypton: historien om upptäckten av elementet . www.chem.msu.su Hämtad 13 maj 2020. Arkiverad från originalet 17 februari 2020. (obestämd)
↑ A.G.W. Cameron. Överflöd av element i solsystemet (engelska) // Space Science Reviews. — 1973-09. — Vol. 15 , iss. 1 . — S. 121–146 . — ISSN 0038-6308 . - doi : 10.1007/BF00172440 . Arkiverad från originalet den 5 augusti 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 , utg. 2 . — S. 1043 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/592132 . Arkiverad från originalet den 27 juni 2018.
↑ Klaus Werner, Thomas Rauch, Ellen Ringat, Jeffrey W. Kruk. FÖRSTA DETEKTION AV KRYPTON OCH XENON I EN VIT DVÄRG // The Astrophysical Journal. — 2012-06-13. — Vol. 753 , utg. 1 . — P.L7 . — ISSN 2041-8213 2041-8205, 2041-8213 . - doi : 10.1088/2041-8205/753/1/l7 .
↑ Vad populärvetenskapliga tidskrifter i världen skriver om // Science and Life . - M. , 1989. - Nr 6 . - S. 66 .
↑ Fyra decennier av fluorkemi vid McMaster. Arkiverad 7 juni 2009 på Wayback Machine
↑ Kemiframsteg. - 1974. - T. 43, nr 12, s. 2179
↑ Khriachtchev L. et al. A Gate to Organokrypton Chemistry: HKrCCH // Journal of the American Chemical Society. - 2003. - Vol. 125 , nr. 23 . - P. 6876-6877 . — ISSN 0002-7863 . - doi : 10.1021/ja0355269 .
↑ Data baserad på Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-utvärderingen av kärn- och sönderfallsegenskaper // Kärnfysik A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
↑ Krypton // Great Soviet Encyclopedia : [i 30 volymer] / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M . : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
↑ Dubbelglasfönster med argon eller krypton: vilket är bättre? (inte tillgänglig länk) . Arkiverad från originalet den 18 april 2021. (obestämd)
↑ Välja dina fönster. Energiklassificering av värmeisoleringsglas förbättrad.
↑ Meter // Great Soviet Encyclopedia : [i 30 volymer] / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M . : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
↑ Cleveland ZI et al. Hyperpolariserad 83 Kr MRI av lungor (engelska) // Journal of Magnetic Resonance. - 2008. - Vol. 195 , iss. 2 . — S. 232–237 . — ISSN 1090-7807 . - doi : 10.1016/j.jmr.2008.09.020 .
↑ 1 2 Kussmaul A. R. Den biologiska effekten av krypton på djur och människor under förhållanden med högt tryck Arkivexemplar av 6 oktober 2011 på Wayback Machine . – Sammanfattning av avhandlingen för kandidatexamen för biologiska vetenskaper. - M., 2007;
↑ 1 2 Kussmaul A. R. Fysiologiska effekter av gasblandningar som innehåller krypton och xenon Arkivkopia av 6 augusti 2017 på Wayback Machine . Avhandling för kandidatexamen i biologiska vetenskaper. - M., 2007. - 191 sid.

Litteratur

Legasov V.A., Sokolov V.B. Krypton // Chemical Encyclopedia : i 5 volymer / Kap. ed. I. L. Knunyants . - M .: Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2: Duff - Medi. - S. 523. - 671 sid. — 100 000 exemplar. — ISBN 5-85270-035-5 .