KRYPTON: KASAYSAYAN, MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAGKUHA, PELIGRO, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang krypton ay isang marangal na gas na kinakatawan ng simbolo Kr at matatagpuan sa pangkat 18 ng pana-panahong talahanayan. Ito ang gas na sumusunod sa argon, at ang kasaganaan nito ay napakababa na ito ay itinuturing na nakatago; kung saan nagmula ang pangalan nito. Hindi ito matatagpuan halos sa mga mineral na bato, ngunit sa masa ng mga natural na gas at bahagyang natunaw sa mga dagat at karagatan.

Nag-iisa lamang ang kanyang pangalan sa imahe ng Superman, ang kanyang planeta na Krypton at ang sikat na kryptonite, isang bato na nagpapahina sa superhero at inaalis siya ng kanyang mga superpower. Maaari mo ring isipin ang mga cryptocurrencies o crypto kapag naririnig mo ang tungkol dito, pati na rin ang iba pang mga term na malayo sa gas na ito sa kanilang kakanyahan.

Vial sa krypton na nasasabik sa pamamagitan ng isang de-koryenteng paglabas at kumikinang na may puting ilaw. Pinagmulan: Mga Larawan ng Hi-Res ng Mga Elemento ng Chemical

Gayunpaman, ang marangal na gas na ito ay hindi gaanong kapansin-pansin at "nakatago" kumpara sa mga figure na nabanggit sa itaas; bagaman ang kawalan ng reaktibo nito ay hindi inaalis ang lahat ng potensyal na interes na maaaring pukawin sa pananaliksik na nakatuon sa iba't ibang larangan, lalo na ang pisikal.

Hindi tulad ng iba pang mga marangal na gas, ang ilaw na inilabas ng krypton kapag nasasabik sa isang electric field ay puti (tuktok na imahe). Dahil dito, ginagamit ito para sa iba't ibang mga gamit sa industriya ng pag-iilaw. Maaari itong palitan ng praktikal na anumang neon light at naglalabas ng sarili nito, na nakikilala sa pamamagitan ng pagiging madilaw-dilaw na berde.

Nagaganap ito sa likas na katangian bilang isang halo ng anim na matatag na isotopes, hindi na babanggitin ang ilang mga radioisotopes na inilaan para sa gamot na nuklear. Upang makuha ang gas na ito, ang hangin na ating hininga ay dapat na likido, at ang nagreresultang likido ay isinailalim sa isang fractional distillation, kung saan ang krypton ay pagkatapos ay linisin at pinaghiwalay sa mga nasasakupang isotopes.

Salamat sa krypton, posible na mag-advance sa mga pag-aaral ng nuclear fusion, pati na rin sa mga aplikasyon ng mga laser para sa mga layunin ng kirurhiko.

Kasaysayan

- Pagtuklas ng nakatagong elemento

Noong 1785 natuklasan ng botika ng Ingles at pisiko na si Henry Cavendish na ang hangin ay naglalaman ng isang maliit na proporsyon ng isang sangkap kahit na hindi gaanong aktibo kaysa sa nitrogen.

Pagkalipas ng isang siglo, ang pisika ng Ingles na si Lord Rayleigh, na nakahiwalay sa hangin ng isang gas na naisip niyang purong nitrogen; ngunit pagkatapos ay natuklasan niya na ito ay mas mabigat.

Noong 1894 ang chemist ng Scottish na si Sir William Ramsey, ay nakipagtulungan upang ibukod ang gas na ito, na naging isang bagong elemento: argon. Pagkalipas ng isang taon, isinama niya ang helium gas sa pamamagitan ng pagpainit ng mineral na cleveite.

Si Sir William Ramsey mismo, kasama ang kanyang katulong, ang chemist ng Ingles na si Morris Travers, ay natuklasan ang krypton noong Mayo 30, 1898, sa London.

Naniniwala sina Ramsey at Travers na mayroong isang puwang sa pana-panahong talahanayan sa pagitan ng mga elemento ng argon at helium, at isang bagong elemento ang kailangang punan ang puwang na ito. Si Ramsey, isang buwan pagkatapos matuklasan ang krypton, Hunyo 1898, natuklasan ang neon; elemento na napuno ang puwang sa pagitan ng helium at argon.

Pamamaraan

Pinaghihinalaan ni Ramsey ang pagkakaroon ng isang bagong elemento na nakatago sa loob ng kanyang nakaraang pagtuklas, iyon ng argon. Si Ramsey at Travers, upang subukan ang kanilang ideya, ay nagpasya na makakuha ng isang malaking dami ng argon mula sa hangin. Para sa mga ito kailangan nilang gumawa ng pagkalasing ng hangin.

Pagkatapos, pinilipit nila ang likidong hangin upang paghiwalayin ito sa mga praksyon at galugarin sa mas magaan na mga praksyon para sa pagkakaroon ng nais na elemento ng gas. Ngunit nagkamali sila, malamang na overheated nila ang likidong hangin at sumingaw ng maraming sample.

Sa huli mayroon lamang silang 100 ML ng sample at si Ramsey ay kumbinsido na ang pagkakaroon ng elemento na mas magaan kaysa sa argon sa dami na iyon ay hindi malamang; ngunit nagpasya siyang galugarin ang posibilidad ng isang elemento na mas mabibigat kaysa sa argon sa tira na dami ng halimbawang.

Kasunod ng kanyang pag-iisip, tinanggal niya ang oxygen at nitrogen sa gas gamit ang pulang-mainit na tanso at magnesiyo. Pagkatapos ay naglagay siya ng isang sample ng natitirang gas sa isang vacuum tube, na nag-aaplay ng isang mataas na boltahe upang makamit ang spectrum ng gas.

Tulad ng inaasahan, naroroon ang argon, ngunit napansin nila ang hitsura ng dalawang bagong maliwanag na linya sa spectrum; isang dilaw at ang iba pang berde, na parehong hindi pa napansin.

- Ang paglitaw ng pangalan

Kinakalkula nina Ramsey at Travers ang ugnayan sa pagitan ng tiyak na init ng gas sa palaging presyon at ang tiyak na init nito sa pare-pareho ang dami, sa paghahanap ng isang halaga ng 1.66 para sa relasyon na iyon. Ang halagang ito ay tumutugma sa isang gas na nabuo ng mga indibidwal na atomo, na ipinapakita na hindi ito isang tambalan.

Samakatuwid, sila ay nasa pagkakaroon ng isang bagong gas at krypton ay natuklasan. Nagpasya si Ramsey na tawagan itong Krypton, isang salitang nagmula sa salitang Greek na "krypto" na nangangahulugang "nakatago." Natanggap ni William Ramsey ang Nobel Prize sa Chemistry noong 1904 para sa pagtuklas ng mga mahuhusay na gas na ito.

Mga katangian ng pisikal at kemikal

Hitsura

Ito ay isang walang kulay na gas na nagpapakita ng isang maliwanag na puting kulay sa isang electric field.

Pamantayang timbang ng atom

83,798 u

Atomikong numero (Z)

36

Temperatura ng pagkatunaw

-157.37 ºC

Punto ng pag-kulo

153,415 ºC

Density

Sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon: 3,949 g / L

Estado ng likido (punto ng kumukulo): 2.413 g / cm ³

Relatibong gas density

2.9 na may kaugnayan sa hangin na may halaga = 1. Iyon ay, ang krypton ay tatlong beses na makakapal ng hangin.

Pagkakatunaw ng tubig

59.4 cm ³ / 1,000 g sa 20 ºC

Triple point

115.775 K at 73.53 kPa

Kritikal na punto

209.48 K at 5.525 MPa

Init ng pagsasanib

1.64 kJ / mol

Init ng singaw

9.08 kJ / mol

Kapasidad ng calaric na Molar

20.95 J / (mol K)

Presyon ng singaw

Sa temperatura ng 84 K mayroon itong presyon ng 1 kPa.

Elektronegorya

3.0 sa scale ng Pauling

Enerhiya ng ionization

Una: 1,350.8 kJ / mol.

Pangalawa: 2,350.4 kJ / mol.

Pangatlo: 3,565 kJ / mol.

Bilis ng tunog

Gas (23 ºC): 220 m / s

Likido: 1,120 m / s

Thermal conductivity

9.43 · 10 ^-3 W / (m · K)

Order

Diamagnetic

Bilang ng oksihenasyon

Si Krypton, bilang isang marangal na gas, ay hindi masyadong reaktibo at hindi nawawala o nakakakuha ng mga electron. Kung pinamamahalaan itong bumuo ng isang solid na may isang tinukoy na komposisyon, tulad ng nangyari sa clathrate Kr ₈ (H ₂ O) ₄₆ o ang hydride Kr (H ₂ ) ₄ , pagkatapos ay masasabing makilahok sa isang bilang o estado ng oksihenasyon ng 0 (Kr ⁰ ) ; iyon ay, ang mga neutral na atom nito ay nakikipag-ugnay sa isang matrix ng mga molekula.

Gayunpaman, ang krypton ay maaaring pormal na mawalan ng mga electron kung bumubuo ito ng mga bono na may pinakamaraming electronegative element ng lahat: fluorine. Sa KrF ₂ ang bilang ng oksihenasyon nito ay +2, kaya ang pagkakaroon ng divalent cation Kr ²⁺ (Kr ²⁺ F ₂ ^- ) ay ipinapalagay .

Reactivity

Noong 1962 , iniulat ang synthesis ng krypton difluoride (KrF ₂ ). Ang tambalang ito ay isang pabagu-bago ng isip, walang kulay, mala-kristal na solid at mabulok sa temperatura ng silid; ngunit ito ay matatag sa -30 ºC. Ang Krypton Fluoride ay isang malakas na ahente ng pag-oxidizing at fluorinating.

Ang reaksyon ng Krypton na may fluorine kapag pinagsama sa isang electric discharge tube sa -183 ° C, na bumubuo ng KrF ₂ . Nagaganap din ang reaksyon kapag ang krypton at fluorine ay nagliliyab sa ultraviolet light sa -196 ° C.

Ang KrF ⁺ at Kr ₂ F ₃ ⁺ ay mga compound na nabuo sa pamamagitan ng reaksyon ng KrF _{2 na} may mga malakas na pagtanggap ng fluoride. Ang Krypton ay bahagi ng isang hindi matatag na tambalan: K (OTeF ₅ ) ₂ , na mayroong isang bono sa pagitan ng krypton at isang oxygen (Kr-O).

Ang isang krypton-nitrogen bond ay matatagpuan sa HCΞN-Kr-F cation. Ang mga hydrides ng Krypton, KrH ₂ , ay maaaring lumaki sa mga panggigipit na higit sa 5 GPa.

Sa simula ng ika-20 siglo, ang lahat ng mga compound na ito ay itinuturing na imposible na ibinigay ang zero reaktibiti na ipinaglihi ng marangal na gas na ito.

Istraktura at pagsasaayos ng elektronik

Atom ng Krypton

Si Krypton, bilang isang marangal na gas, ay mayroong buong valent octet; iyon ay, ang mga or at p orbitals ay ganap na puno ng mga electron, na maaaring mapatunayan sa kanilang elektronikong pagsasaayos:

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁶

Ito ay isang monatomic gas anuman (hanggang sa kasalukuyan) ng mga kondisyon ng presyon o temperatura na nagpapatakbo dito. Samakatuwid, ang tatlong estado nito ay tinukoy ng mga interatomic na pakikipag-ugnayan ng mga Kr atoms nito, na maaaring isipin bilang mga marmol.

Ang mga atom atom na Kr, tulad ng kanilang mga congeners (He, Ne, Ar, atbp.), Ay hindi madaling polarize, dahil medyo maliit sila at mayroon ding mataas na density ng elektron; iyon ay, ang ibabaw ng mga marmol na ito ay hindi pinahahalagahan na deformed upang makabuo ng isang agarang dipole na nagpapahiwatig ng isa pa sa isang kalapit na marmol.

Pakikipag-ugnayan sa pakikipag-ugnay

Ito ay para sa kadahilanang ito na ang tanging puwersa na humahawak ng mga atom ng Kr ay ang magkakalat na lakas ng London; ngunit mahina ang mga ito sa kaso ng krypton, kaya ang mga mababang temperatura ay kinakailangan para sa mga atomo nito upang tukuyin ang isang likido o kristal.

Gayunpaman, ang mga temperatura na ito (kumukulo at natutunaw na mga puntos, ayon sa pagkakabanggit) ay mas mataas kumpara sa argon, neon, at helium. Ito ay dahil sa mas malaking atomic mass ng krypton, na katumbas ng isang mas malaking radius na atomic at samakatuwid ay mas polarizable.

Halimbawa, ang kumukulo na punto ng krypton ay nasa paligid -153 ºC, habang ang mga may mataas na gases argon (-186 ºC), neon (-246 ºC) at helium (-269 ºC) ay mas mababa; iyon ay, ang mga gas nito ay nangangailangan ng mas malamig na temperatura (mas malapit sa -273.15 ºC o 0 K) upang makaya sa likidong yugto.

Narito makikita natin kung paano ang laki ng kanilang atomic radii ay direktang nauugnay sa kanilang mga pakikipag-ugnayan. Ang parehong nangyayari sa kani-kanilang mga natutunaw na puntos, ang temperatura kung saan ang krypton sa wakas ay nag-crystallize sa -157 ºC.

Krypton crystal

Kapag ang temperatura ay bumaba sa -157 ° C, ang bol atoms ay lumapit nang dahan-dahan para sa kanila upang pinahigaan pa at tukuyin ang isang puting kristal na may istraktura na mukha na nakasentro (fcc). Kaya, mayroon na ngayong isang kaayusan sa istruktura na pinamamahalaan ng mga pwersa ng pagkakalat nito.

Bagaman hindi gaanong impormasyon tungkol dito, ang krypton fcc crystal ay maaaring sumailalim sa mga paglilipat ng crystalline sa mas maraming mga phase kung sumailalim ito sa napakaraming mga panggigipit; tulad ng compact hexagonal (hcp), kung saan ang mga atoms ng Kr ay higit na mai-grupo.

Gayundin, nang hindi iniiwan ang puntong ito, ang mga atom ng Kr ay maaaring ma-trap sa mga cages ng yelo na tinatawag na mga clathrates. Kung ang temperatura ay sapat na mababa, marahil ay maaaring magkahalong mga kristal na tubig-krypton, na inayos ang mga atomo ng Kr at napapalibutan ng mga molekula ng tubig.

Kung saan hahanapin at makuha

Paligid

Ang Krypton ay nagkakalat sa buong kapaligiran, hindi makatakas sa larangan ng gravitational ng Earth na hindi tulad ng helium. Sa hangin na aming hininga, ang konsentrasyon nito ay halos 1 ppm, kahit na maaaring mag-iba ito depende sa mga gas na naglalabas; maging ang mga bulkan na pagsabog, geysers, hot spring, o marahil natural na gas deposit.

Dahil hindi maganda itong natutunaw sa tubig, ang konsentrasyon nito sa haydrosyo ay malamang na mapabayaan. Ang parehong nangyayari sa mga mineral; kaunting mga atom ng krypton ang maaaring ma-trap sa loob nito. Samakatuwid, ang tanging mapagkukunan ng marangal na gas na ito ay ang hangin.

Pagkaluskos at fractional distillation

Upang makuha ito, ang hangin ay kailangang dumaan sa isang proseso ng pagkalasing, upang ang lahat ng mga sangkap nito ay naglalagay ng gasolina at bumubuo ng isang likido. Ang likido na ito ay pagkatapos ay pinainit sa pamamagitan ng paglalapat ng fractional distillation sa mababang temperatura.

Kapag nawala ang oxygen, argon at nitrogen, ang krypton at xenon ay nananatili sa natitirang likido, na kung saan ay na-adsorse sa aktibong carbon o silica gel. Ang likido na ito ay pinainit sa -153 ºC upang maalis ang krypton.

Sa wakas, ang nakolekta na krypton ay nalinis sa pamamagitan ng pagdaan sa mainit na metalikong titanium, na nag-aalis ng mga impurities ng gas.

Kung ang paghihiwalay ng mga isotop nito ay nais, ang gas ay ginawa upang tumaas sa isang haligi ng salamin kung saan sumasailalim ng thermal pagsasabog; ang mga magaan na isotop ay tataas sa tuktok, habang ang mas mabibigat na mga posibilidad ay manatili sa ilalim. Kaya, ang ⁸⁴ Kr at ⁸⁶ Kr isotope , halimbawa, mangolekta ng hiwalay sa ilalim.

Ang Krypton ay maaaring maiimbak sa mga bombilya ng Pyrex na salamin sa paligid, o sa mga tanke ng airtight na bakal. Bago ang packaging ay sumasailalim sa isang kontrol na kalidad sa pamamagitan ng spectroscopy, upang mapatunayan na ang spectrum nito ay kakaiba at hindi naglalaman ng mga linya ng iba pang mga elemento.

Nukleyar fision

Ang isa pang pamamaraan upang makakuha ng krypton ay namamalagi sa nuclear fission ng uranium at plutonium, mula sa kung saan ang isang halo ng kanilang radioactive isotopes ay ginawa din.

Mga Isotopes

Ang Krypton ay nangyayari sa likas na katangian bilang anim na matatag na isotopes. Ang mga ito, kasama ang kaukulang kasaganaan sa Lupa, ay: ⁷⁸ Kr (0.36%), ⁸⁰ Kr (2.29%), ⁸² Kr (11.59%), ⁸³ Kr (11.50%), ⁸⁴ Kr (56.99%) at ⁸⁶ Kr (17.28%). Ang ⁷⁸ Kr ay isang radioactive isotope; ngunit ang kalahating buhay (t _1/2 ) ay napakahaba (9.2 · 10 ²¹ taon) na ito ay praktikal na itinuturing na matatag.

Ito ang dahilan kung bakit ang standard na atomic mass (atomic weight) ay 83.798 u, mas malapit sa 84 u ng ⁸⁴ Kr isotope .

Sa dami ng bakas, ang radioisotope ⁸¹ Kr (t _1/2 = 2.3 · 10 ⁵ ) ay natagpuan din, na ginawa kapag ⁸⁰ Kr ay tumatanggap ng mga kosmikong sinag. Bilang karagdagan sa mga isotop na nabanggit, mayroong dalawang synthetic radioisotopes: ⁷⁹ Kr (t _1/2 = 35 oras) at ⁸⁵ Kr (t _1/2 = 11 taon); ang huli ay kung ano ang ginawa bilang isang produkto ng nuclear fission ng uranium at plutonium.

Mga panganib

Ang Krypton ay isang di-nakakalason na elemento, dahil hindi ito gumanti sa ilalim ng normal na mga kondisyon, o hindi rin ito kumakatawan sa panganib ng sunog kung ihalo sa mga malakas na ahente ng oxidizing. Ang isang pagtagas ng gas na ito ay hindi nagbigay ng anumang panganib; maliban na lamang kung huminga ka nang direkta, lumipat ng oxygen at nagdudulot ng kakulangan.

Pumasok ang mga atoms ng kr at pinalayas mula sa katawan nang hindi nakikilahok sa anumang metabolic reaksyon. Gayunpaman, maaari nilang mapukaw ang oxygen na dapat maabot ang mga baga at madala sa pamamagitan ng dugo, kaya ang indibidwal ay maaaring magdusa mula sa narcosis o hypoxia, pati na rin ang iba pang mga kondisyon.

Kung hindi man, patuloy kaming humihinga ng krypton sa bawat hininga ng hangin. Ngayon, tungkol sa mga compound nito, iba ang kuwento. Halimbawa, ang KrF ₂ ay isang malakas na ahente ng fluorinating; at samakatuwid, ito ay "magbibigay" anions F ^- sa anumang molekula ng biological matrix na nakatagpo nito, na posibleng mapanganib.

Ang isang krypton clathrate (na nakulong sa isang kulungan ng yelo) ay maaaring hindi mapanganib, maliban kung may mga tiyak na mga dumi na nagdaragdag ng lason.

Aplikasyon

Ang mga flash mula sa mga high-speed camera ay dahil sa bahagi ng paggulo ng krypton. Pinagmulan: Mhoistion

Ang Krypton ay naroroon sa iba't ibang mga aplikasyon sa paligid ng mga artifact o aparato na idinisenyo para sa pag-iilaw. Halimbawa, ito ay bahagi ng "neon lights" ng madilaw-dilaw na berdeng kulay. Ang mga "ligal" na ilaw ni Krypton ay puti, dahil ang kanilang paglabas ng spectrum ay sumasaklaw sa lahat ng mga kulay sa nakikitang spectrum.

Ang puting ilaw ng krypton ay sa katunayan ay ginamit para sa mga litrato, dahil ang mga ito ay napaka-matindi at mabilis, pagiging perpekto para sa mga high-speed camera flashes, o para sa mga agarang pag-agos sa mga runway ng paliparan.

Gayundin, ang mga de-kuryenteng tubo na naglalabas ng puting ilaw na ito ay maaaring matakpan ng mga makukulay na papel, na nagbibigay ng epekto ng pagpapakita ng mga ilaw ng maraming kulay nang hindi kinakailangang mag-excite gamit ang iba pang mga gas.

Ito ay idinagdag sa mga tungsten ng filament ng tungsten upang madagdagan ang kanilang kapaki-pakinabang na buhay, at upang argon fluorescent lamp para sa parehong layunin, binabawasan din ang kanilang intensity at pagtaas ng kanilang mga gastos (dahil mas mahal kaysa sa argon).

Kapag binubuo ng krypton ang nakakapagpuno na punan ang mga maliwanag na maliwanag na bombilya, pinatataas nito ang ningning nito at ginagawang mas malabo.

Laser

Ang mga pulang laser na nakikita sa mga light show ay batay sa mga parang multo na linya ng krypton sa halip na halo ng helium-neon.

Sa kabilang banda, ang mga makapangyarihang laser laser radiation ay maaaring gawin gamit ang krypton: yaong mga krypton fluoride (KrF). Ang laser na ito ay ginagamit para sa photolithography, mga medikal na operasyon, pananaliksik sa larangan ng nuclear fusion, at micro-machining ng mga solidong materyales at compound (binabago ang kanilang ibabaw sa pamamagitan ng pagkilos ng laser).

Kahulugan ng metro

Sa pagitan ng 1960 at 1983, ang haba ng haba ng haba ng pulang-orange na spectral na linya ng ⁸⁶ Kr isotope (pinarami ng 1,650,763.73) ay ginamit, upang tukuyin ang eksaktong haba ng isang metro.

Ang pagtuklas ng mga sandatang nukleyar

Sapagkat ang radioisotope ⁸⁵ Kr ay isa sa mga produkto ng aktibidad na nuklear, kung saan napansin ay isang indikasyon na mayroong pagsabog ng isang armas nuklear, o ang mga iligal o clandestine na aktibidad ng nasabing enerhiya ay isinasagawa.

Medisina

Ang Krypton ay ginamit sa gamot bilang isang pampamanhid, isang X-ray absorber, isang detector para sa mga abnormalidad sa puso, at upang kunin ang retina ng mga mata gamit ang mga lasers nito sa isang tumpak at kinokontrol na paraan.

Ang radioisotopes nito ay mayroon ding mga aplikasyon sa gamot na nuklear, upang pag-aralan at i-scan ang daloy ng hangin at dugo sa loob ng mga baga, at upang makakuha ng mga nuklear na magnetikong resonans na imahe ng mga daanan ng hangin ng pasyente.

Mga Sanggunian

1. Gary J. Schrobilgen. (Setyembre 28, 2018). Krypton. Encyclopædia Britannica. Nabawi mula sa: britannica.com
2. Wikipedia. (2019). Krypton. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. Michael Pilgaard. (2016, Hulyo 16). Mga reaksyon ng Krypton Chemical. Nabawi mula sa: pilgaardelements.com
4. Crystallography365. (Nobyembre 16, 2014). Isang sobrang cool na materyal - ang kristal na istraktura ng Krypton. Nabawi mula sa: crystallography365.wordpress.com
5. Doug Stewart. (2019). Krypton Element Facts. Chemicool. Nabawi mula sa: chemicool.com
6. Marques Miguel. (sf). Krypton. Nabawi mula sa: nautilus.fis.uc.pt
7. Advameg. (2019). Krypton. Paano ginawa ang mga produkto. Nabawi mula sa: mad ala.com
8. AZoOptics. (Abril 25, 2014). Krypton Fluoride Excimer Laser - Mga Katangian at Aplikasyon. Nabawi mula sa: azooptics.com