Криптон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
36 БромКриптонРубидий
Ar

Kr

Xe
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
36Kr
Cubic-face-centered.svg
Electron shell 036 Krypton.svg
Внешний вид простого вещества
Свойства атома
Название, символ, номер

Крипто́н / Krypton (Kr), 36

Атомная масса
(молярная масса)

83,798(2)[1] а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Ar] 3d10 4s2 4p6

Радиус атома

? (88)[2] пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

116[2] пм

Радиус иона

169[2] пм

Электроотрицательность

3,0 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

0

Степени окисления

2

Энергия ионизации
(первый электрон)

 1350,0(13,99) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

(жидкий, при −153 °C) 2,155 г/см3, при н.у. 0,003749 г/см³

Температура плавления

116,6 (-156,55 °C)

Температура кипения

120,85 (-152,3 °C)

Уд. теплота испарения

9,05 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

20,79[3] Дж/(K·моль)

Молярный объём

32,2 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

кубическая
гранецентрированая

Параметры решётки

5,638 Å

Температура Дебая

72 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 0,0095 Вт/(м·К)

36
Криптон
Kr
83,80
3d104s24p6

Крипто́н — элемент главной подгруппы восьмой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 36. Обозначается символом Kr (лат. Krypton). Простое вещество криптон (CAS-номер: 7439-90-9) — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

История[править | править вики-текст]

Входит в группу инертных газов в периодической таблице. В 1898 году английский учёный У. Рамзай выделил из жидкого воздуха (предварительно удалив кислород, азот и аргон) смесь, в которой спектральным методом были открыты два газа: криптон («скрытый», «секретный») и ксенон («чуждый», «необычный»).

Происхождение названия[править | править вики-текст]

От греч. κρυπτός — скрытый.

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

Содержание в атмосферном воздухе 1,14·10-4% по объёму, общие запасы 5,3·1012м³. В 1 м³ воздуха содержится около 1 см³ криптона.

Получение криптона из воздуха энергоёмко, так, для получения единицы объёма криптона ректификацией сжиженного воздуха, нужно переработать более миллиона единиц объёмов воздуха.

Также, в литосфере Земли, стабильные изотопы криптона (через цепочку распадов нестабильных нуклидов) образуются при спонтанном ядерном делении долгоживущих радиоактивных элементов (торий, уран), этот процесс обогащает атмосферу этим газом.

Определение[править | править вики-текст]

Качественно криптон обнаруживают с помощью эмиссионной спектроскопии (характеристические линии 557,03 нм и 431,96 нм). Количественно его определяют масс-спектрометрически, хроматографически, а также методами абсорбционного анализа[3].

Физические свойства[править | править вики-текст]

Криптон — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха. В 3 раза тяжелее воздуха.

Заполненная криптоном газоразрядная трубка

Химические свойства[править | править вики-текст]

Криптон химически инертен. В жёстких условиях реагирует со фтором, образуя дифторид криптона. Относительно недавно было получено первое соединение со связями Kr-O (Kr(OTeF5)2)[4].

В 1965 году было заявлено о получении соединений состава KrF4, KrO3·H2O и BaKrO4. Позже их существование было опровергнуто[5].

В 2003 году в Финляндии было получено первое соединение со связью C-Kr (HKrC≡CH — гидрокриптоацетилен) путём фотолиза криптона и ацетилена на криптонной матрице[6].

Изотопы[править | править вики-текст]

На данный момент известны 31 изотоп криптона и ещё 10 возбуждённых изомерных состояний некоторых его нуклидов. В природе криптон представлен пятью стабильными нуклидами и одним слаборадиоактивным: 78Kr (изотопная распространённость 0,35 %), 80Kr (2,28 %), 82Kr (11,58 %), 83Kr (11,49 %), 84Kr (57,00 %), 86Kr (17,30 %)[7].

Получение[править | править вики-текст]

Получается как побочный продукт в виде криптоно-ксеноновой смеси в процессе разделения воздуха на промышленных установках.

В процессе разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации производится постоянный отбор фракции жидкого кислорода содержащей жидкие углеводороды, криптон и ксенон (отбор фракции кислорода с углеводородами необходим для обеспечения взрывобезопасности).

Для извлечения Kr и Xe из отбираемой фракции удаляют углеводороды в каталитических печах при t=500—600 °C и направляют в дополнительный ректификационную колонну для удаления кислорода, после обогащения Kr+Xe смеси до 98—99 % её повторно очищают в каталитических печах от углеводородов, а затем в блоке адсорберов заполненных силикагелем (или другим адсорбентом).

После очистки смеси газов от остатков углеводородов и влаги её закачивают в баллоны для транспортировки на установку разделения Kr и Xe (это связано с тем, что не на каждом предприятии, эксплуатирующем воздухоразделительные установки, существует установка разделения Kr и Xe).

Дальнейший процесс разделения Kr и Xe на чистые компоненты происходит по следующей цепочке: удаление остатков углеводородов на контактной каталитической печи, заполненной окисью меди при температуре 300—400 °C, очистка от влаги в адсорбере, заполненном цеолитом, охлаждение в теплообменнике, подача на разделение в ректификационной колонне № 1 где из кубового пространства (нижняя часть ректификационной колонны) колонны отбирается жидкий Xe и направляется в колонну № 3, где он доочищается от примеси Kr, а затем выкачивается при помощи мембранного компрессора в баллоны. Газообразный Kr отбирается из под крышки конденсатора колонны № 1 и направляется в колонну № 2, где он очищается от остатков азота, кислорода, аргона (температура их кипения значительно ниже температуры кипения криптона). Из кубового пространства колонны № 2 отбирается чистый криптон и закачивается мембранным компрессором в баллоны.

Процесс разделения смеси криптона и ксенона может вестись как непрерывно, так и циклично, по мере накопления сырья (смеси) для переработки.

Применение[править | править вики-текст]

  • Производство сверхмощных эксимерных лазеров (Kr-F).
  • Фториды криптона предложены в качестве окислителей ракетного топлива.

Биологическая роль[править | править вики-текст]

Воздействие криптона на живые организмы изучено плохо. Исследуются возможности его использования в водолазном деле в составе дыхательных смесей и при повышенном давлении как средство для анестезии[8].

Физиологическое действие[править | править вики-текст]

Большое количество вдыхаемого криптона при недостаточном количестве кислорода может привести к удушью.

При вдыхании газовых смесей, содержащих криптон, при давлении более 3,5 атмосфер наблюдается наркотический эффект[9].

При давлении 6 атмосфер криптон приобретает острый запах, похожий на запах хлороформа[10].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. 1 2 3 Size of krypton in several environments (англ.). www.webelements.com. Проверено 6 августа 2009.
  3. 1 2 Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 тт. — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 523. — 671 с. — 100 000 экз.
  4. Four Decades of Fluorine Chemistry at McMaster.  (англ.)
  5. Успехи химии. — 1974. — Т. 43, № 12, стр. 2179
  6. A Gate to Organokrypton Chemistry: HKrCCH — J. Am. Chem. Soc., 2003, Volume 125, Issue 23, PP. 6876—6877.  (англ.)
  7. Данные приведены по G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
  8. Куссмауль А. Р. Биологическое действие криптона на животных и человека в условиях повышенного давления — Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук — Москва — 2007
  9. Б. Н. Павлов, Н. Б. Павлов, А. Р. Куссмауль, М. А. Богачева, А. И. Григорьев Физиологические эффекты газовых смесей, содержащих криптон и ксенон
  10. О чём пишут научно-популярные журналы мира // Наука и жизнь. — М.: «Правда», 1989. — № 6. — С. 66.

Ссылки[править | править вики-текст]