Криптон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигацииПерейти к поиску
У этого термина существуют и другие значения, см.Криптон (значения).
Криптон
← Бром |Рубидий →
36Ar

Kr

Xe
Внешний вид простого вещества
Свечение криптона в газоразрядной трубке
Свойства атома
Название, символ, номерКрипто́н / Krypton (Kr), 36
Группа,период, блок18 (устар. 8), 4,
p-элемент
Атомная масса
(молярная масса)
83,798(2)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация[Ar] 3d104s24p6
1s22s22p63s23p63d104s24p6
Радиус атома198 пм[2]; 88[3]пм
Химические свойства
Ковалентный радиус109 пм[2]; 116[3] пм
Радиус иона169[3] пм
Электроотрицательность3,0 (шкала Полинга)
Электродный потенциал0
Степени окисления0,+2
Энергия ионизации
(первый электрон)
1350,0 (13,99) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (прин. у.)(жидкий, при −153 °C) 2,155 г/см3, прин.у. 0,003749 г/см³
Температура плавления115,78 К (−157,37 °C)
Температура кипения119,93 К (−153,415 °C)
Мол. теплота плавления1,6 кДж/моль
Мол. теплота испарения9,05 кДж/моль
Молярная теплоёмкость20,79[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём22,4⋅103 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решёткиКубическая
гранецентрированая
Параметры решётки5,638 Å
Температура Дебая72 K
Прочие характеристики
Теплопроводность(300 K) 0,0095 Вт/(м·К)
Номер CAS7439-90-9
Эмиссионный спектр
36
Криптон
83,798
3d104s24p6

Крипто́н (химический символ —Kr, отлат. Krypton) —химический элемент18-й группы (поустаревшей классификации — главной подгруппы восьмой группы, VIIIA),четвёртого периодапериодической системы химических элементовД. И. Менделеева, сатомным номером 36.

Простое веществокриптон — тяжёлыйинертный одноатомный газ безцвета,вкуса изапаха.

Содержание

История

[править |править код]

В1898 году Уильям Рамзай совместно со своим ассистентом Морисом Уильямом Траверсом выделил из жидкого воздуха, предварительно удаливкислород,азот иаргон, смесь, в которой спектральным методом были открыты два газа: криптон (отдр.-греч.κρυπτός — «скрытый», «секретный») иксенон («чуждый», «необычный»)[4]

Нахождение в природе

[править |править код]

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

Получение криптона из воздуха является энергоёмким процессом. Для получения единицы объёма криптонаректификациейсжиженного воздуха нужно переработать более миллиона единиц объёмов воздуха.

Влитосфере Земли стабильные изотопы криптона (через цепочку распадов нестабильныхнуклидов) образуются приспонтанном ядерном делении долгоживущих радиоактивных элементов (торий,уран), этот процесс обогащает атмосферу этим газом. В газах ураносодержащих минералов содержится 2,5—3,0 % криптона (по массе)[2].

В остальной части Вселенной криптон встречается в более высоких пропорциях, сравнимых слитием,галлием искандием[5]. Соотношение криптона и водорода во Вселенной в основном постоянно. Из этого можно сделать вывод, что межзвёздное вещество богато криптоном[6]. Криптон также обнаружили в белом карлике RE 0503-289. Измеренное количество в 450 раз превышало солнечное, но причина такого высокого содержания криптона до сих пор неизвестна[7].

Определение

[править |править код]

Качественно криптон обнаруживают с помощью эмиссионной спектроскопии (характеристические линии557,03 нм и431,96 нм). Количественно его определяютмасс-спектрометрически,хроматографически, а также методами абсорбционного анализа[2].

Физические свойства

[править |править код]

Криптон — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха (при давлении 6 атмосфер приобретает острый запах, похожий на запаххлороформа[8]). Плотность пристандартных условиях 3,745 кг/м3 (в 3 раза тяжелее воздуха)[2]. При нормальном давлении криптон сжижается при температуре 119,93 К (−153,415 °C), затвердевает при 115,78 К (−157,37 °C), образуя кристаллыкубической сингонии (гранецентрированная решётка),пространственная группаFm3m, параметры ячейки a = 0,572 нм,Z = 4. Таким образом, в жидкой фазе он существует лишь в диапазоне температур около четырёх градусов. Плотность жидкого криптона при температуре кипения составляет2,412 г/см3, плотность твёрдого криптона при абсолютном нуле равна3,100 г/см3[2].

Критическая температура 209,35 К, критическое давление5,50 МПа (55,0 бар), критическая плотность0,908 г/см3.Тройная точка криптона находится при температуре115,78 К, его плотность при этом2,826 г/см3[уточнить][2].

Молярнаятеплоёмкость при постоянном давлении20,79 Дж/(моль·К). Теплота плавления1,6 кДж/моль, теплота испарения9,1 кДж/моль[2].

При стандартных условияхдинамическая вязкость криптона составляет23,3 мкПа·с,теплопроводность8,54 мВт/(м·К),коэффициент самодиффузии7,9·10−6 м2[2].

Диамагнитен.Магнитная восприимчивость −2,9·10−5.Поляризуемость2,46·10−3 нм3[2].

Энергия ионизации13,9998 эВ (Kr0 → Kr+),24,37 эВ (Kr+ → Kr2+)[2].

Сечение захвата тепловых нейтронов у природного криптона около28барн[2].

Растворимость в воде при стандартном давлении 1 бар равна0,11 л/кг (0 °C),0,054 л/кг (25 °C). Образует с водойклатраты состава Kr·5,75H2O, разлагающиеся при температуре выше −27,7 °C. Образует клатраты также с некоторыми органическими веществами (фенол,толуол,ацетон и др.)[2].

Заполненная криптоном газоразрядная трубка

Химические свойства

[править |править код]

Криптон химически инертен. В жёстких условиях реагирует софтором, образуядифторид криптона. Относительно недавно было получено первое соединение со связями Kr−O (Kr(OTeF5)2)[9].

В 1965 году было заявлено о получении соединений состава KrF4, KrO3·H2O и BaKrO4. Позже их существование было опровергнуто[10].

В 2003 году в Финляндии было получено первое криптонорганическое соединение со связью C−Kr (HKrC≡CH — гидрокриптоацетилен) путём УФ фотолиза твёрдой смеси криптона иацетилена на криптонной матрице при температуре 8 К[11].

Изотопы

[править |править код]
Основная статья:Изотопы криптона

На данный момент известны 32 изотопа криптона и ещё 10 возбуждённых изомерных состояний некоторых егонуклидов. В природе криптон представлен пятью стабильными нуклидами и одним слаборадиоактивным (период полураспада2 · 1021 лет):78Kr (изотопная распространённость 0,35 %),80Kr (2,28 %),82Kr (11,58 %),83Kr (11,49 %),84Kr (57,00 %),86Kr (17,30 %)[12].

Получение

[править |править код]

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 криптона и ксенона из отбираемой фракции удаляют углеводороды в каталитических печах и направляют в дополнительную 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, заполненныхсиликагелем (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, заполненномцеолитом; охлаждение в теплообменнике; многостадийное разделение в несколькихректификационных колоннах.

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

Применение

[править |править код]

Биологическая роль

[править |править код]

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[18][19].

Физиологическое действие

[править |править код]

Большое количество вдыхаемого криптона при недостаточном количестве кислорода может привести кудушью.

При вдыхании газовых смесей, содержащих криптон, при давлении более 3,5атмосфер наблюдается наркотический эффект[19][18].

Примечания

[править |править код]
  1. Meija J. et al.Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (англ.) //Pure and Applied Chemistry. — 2016. —Vol. 88,no. 3. —P. 265—291. —doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. 1234567891011121314Легасов В. А., Соколов В. Б.Криптон //Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. —М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2: Даффа — Меди. — С. 523. — 671 с. —100 000 экз. —ISBN 5-85270-035-5.
  3. 123Size of krypton in several environments (англ.). www.webelements.com. Дата обращения: 6 августа 2009.Архивировано 4 сентября 2009 года.
  4. Криптон: история открытия элемента  (неопр.). www.chem.msu.su. Дата обращения: 13 мая 2020.Архивировано 17 февраля 2020 года.
  5. A. G. W. Cameron.Abundances of the Elements in the Solar System (англ.) // Space Science Reviews. — 1973-09. —Vol. 15,iss. 1. —P. 121–146. —ISSN0038-6308. —doi:10.1007/BF00172440.Архивировано 5 августа 2020 года.
  6. Stefan I. B. Cartledge, J. T. Lauroesch, David M. Meyer, Ulysses J. Sofia, Geoffrey C. Clayton.Interstellar Krypton Abundances: The Detection of Kiloparsec-scale Differences in Galactic Nucleosynthetic History* (англ.) // The Astrophysical Journal. — 2008 November 10. —Vol. 687,iss. 2. —P. 1043. —ISSN0004-637X. —doi:10.1086/592132.Архивировано 27 июня 2018 года.
  7. Klaus Werner, Thomas Rauch, Ellen Ringat, Jeffrey W. Kruk.FIRST DETECTION OF KRYPTON AND XENON IN A WHITE DWARF (англ.) // The Astrophysical Journal. — 2012-06-13. —Vol. 753,iss. 1. —P. L7. —ISSN2041-8213 2041-8205, 2041-8213. —doi:10.1088/2041-8205/753/1/l7.
  8. О чём пишут научно-популярные журналы мира //Наука и жизнь. —М., 1989. —№ 6. —С. 66.
  9. Four Decades of Fluorine Chemistry at McMaster.Архивная копия от 7 июня 2009 наWayback Machine (англ.)
  10. Успехи химии. — 1974. — Т. 43, № 12, стр. 2179
  11. Khriachtchev L. et al.A Gate to Organokrypton Chemistry:  HKrCCH (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 2003. —Vol. 125,no. 23. —P. 6876—6877. —ISSN0002-7863. —doi:10.1021/ja0355269. [исправить]
  12. Данные приведены поAudi G.,Bersillon O.,Blachot J.,Wapstra A. H.The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties //Nuclear Physics A. — 2003. —Т. 729. —С. 3—128. —doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. —Bibcode2003NuPhA.729....3A.Открытый доступ
  13. Криптон //Большая советская энциклопедия :[в 30 т.] / гл. ред.А. М. Прохоров. — 3-е изд. —М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  14. Стеклопакет с аргоном или криптоном: что лучше?  (неопр.) Архивировано изоригинала 18 апреля 2021 года.
  15. Choosing your windows. Energy rating of thermal insulation glass improved.
  16. Метр //Большая советская энциклопедия :[в 30 т.] / гл. ред.А. М. Прохоров. — 3-е изд. —М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  17. Cleveland Z. I. et al.Hyperpolarized83Kr MRI of lungs (англ.) // Journal of Magnetic Resonance. — 2008. —Vol. 195,iss. 2. —P. 232–237. —ISSN1090-7807. —doi:10.1016/j.jmr.2008.09.020.
  18. 12Куссмауль А. Р.Биологическое действие криптона на животных и человека в условиях повышенного давленияАрхивная копия от 6 октября 2011 наWayback Machine. — Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук. — М., 2007;
  19. 12Куссмауль А. Р.Физиологические эффекты газовых смесей, содержащих криптон и ксенонАрхивная копия от 6 августа 2017 наWayback Machine. Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук. — М., 2007. — 191 с.

Литература

[править |править код]

Ссылки

[править |править код]
В родственных проектах
Перейти к шаблону «External links»
Ссылки на внешние ресурсы
Перейти к шаблону «Внешние ссылки» Перейти к элементу Викиданных
  Словари и энциклопедии
В библиографических каталогах
Перейти к шаблону «Периодическая система элементов»
Источник —https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Криптон&oldid=138428678
Категории:
Скрытые категории: