Русская Википедия:Криптон
Шаблон:Другие значения Шаблон:Карточка химического элемента Шаблон:Элемент периодической системы Крипто́н (химический символ — Kr, от Шаблон:Lang-la) — химический элемент 18-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы восьмой группы, VIIIA), четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 36.
Простое вещество криптон — тяжёлый инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха. Шаблон:-
История
В 1898 году Уильям Рамзай совместно со своим ассистентом Морисом Уильямом Траверсом выделил из жидкого воздуха, предварительно удалив кислород, азот и аргон, смесь, в которой спектральным методом были открыты два газа: криптон (от Шаблон:Lang-grc — «скрытый», «секретный») и ксенон («чуждый», «необычный»)[1]
Нахождение в природе
Содержание в атмосферном воздухе 1,14Шаблон:E% по объёму, общие запасы в атмосфере 5,3Шаблон:Eм³. В 1 м³ воздуха содержится около 1 см³ криптона.
Получение криптона из воздуха является энергоёмким процессом. Для получения единицы объёма криптона ректификацией сжиженного воздуха нужно переработать более миллиона единиц объёмов воздуха.
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. В газах ураносодержащих минералов содержится 2,5—3,0 % криптона (по массе)[2].
В остальной части Вселенной криптон встречается в более высоких пропорциях, сравнимых с литием, галлием и скандием[3]. Соотношение криптона и водорода во Вселенной в основном постоянно. Из этого можно сделать вывод, что межзвёздное вещество богато криптоном[4]. 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[5].
Определение
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[2].
Физические свойства
Криптон — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха (при давлении 6 атмосфер приобретает острый запах, похожий на запах хлороформа[6]). Плотность при стандартных 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 кристаллы Шаблон:Крист. Таким образом, в жидкой фазе он существует лишь в диапазоне температур около четырёх градусов. Плотность жидкого криптона при температуре кипения составляет 2,412 г/см3, плотность твёрдого криптона при абсолютном нуле равна 3,100 г/см3[2].
Критическая температура 209,35 К, критическое давление 5,50 МПа (55,0 бар), критическая плотность 0,908 г/см3. Тройная точка криптона находится при температуре 115,78 К, его плотность при этом 2,826 г/см3[2].
Молярная теплоёмкость при постоянном давлении 20,79 Дж/(моль·К). Теплота плавления 1,6 кДж/моль, теплота испарения 9,1 кДж/моль[2].
При стандартных условиях динамическая вязкость криптона составляет 23,3 мкПа·с, теплопроводность 8,54 мВт/(м·К), коэффициент самодиффузии 7,9·10−6 м2/с[2].
Диамагнитен. Магнитная восприимчивость −2,9·10−5. Поляризуемость 2,46·10−3 нм3[2].
Энергия ионизации 13,9998 эВ (Kr0 → Kr+), 24,37 эВ (Kr+ → Kr2+)[2].
Сечение захвата тепловых нейтронов у природного криптона около 28 барн[2].
Растворимость в воде при стандартном давлении 1 бар равна 0,11 л/кг (0 °C), 0,054 л/кг (25 °C). Образует с водой клатраты состава Kr·5,75H2O, разлагающиеся при температуре выше −27,7 °C. Образует клатраты также с некоторыми органическими веществами (фенол, толуол, ацетон и др.)[2].
Химические свойства
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)[7].
В 1965 году было заявлено о получении соединений состава KrF4, KrO3·H2O и BaKrO4. Позже их существование было опровергнуто[8].
В 2003 году в Финляндии было получено первое криптонорганическое соединение со связью C−Kr (HKrC≡CH — гидрокриптоацетилен) путём УФ фотолиза твёрдой смеси криптона и ацетилена на криптонной матрице при температуре 8 К[9].
Изотопы
Шаблон:Main На данный момент известны 32 изотопа криптона и ещё 10 возбуждённых изомерных состояний некоторых его нуклидов. В природе криптон представлен пятью стабильными нуклидами и одним слаборадиоактивным (период полураспада 2 · 1021 лет): 78Kr (изотопная распространённость 0,35 %), 80Kr (2,28 %), 82Kr (11,58 %), 83Kr (11,49 %), 84Kr (57,00 %), 86Kr (17,30 %)[10].
Получение
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, 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; многостадийное разделение в нескольких ректификационных колоннах.
Процесс разделения смеси криптона и ксенона может вестись как непрерывно, так и циклично, по мере накопления сырья (смеси) для переработки.
Применение
- Производство сверхмощных эксимерных лазеров (Kr-F).
- Криптон используется для заполнения ламп накаливания, увеличивая срок службы нити накала[11].
- Как теплоизолятор и шумоизолятор в стеклопакетах[12][13].
- Фториды криптона предложены в качестве окислителей ракетного топлива.
- В период между 1960 и 1983 годом длина волны оранжевой линии спектра излучения 86Kr служила для определения метра[14].
- Рабочее тело для электроракетных двигателей.
- Единственным ЯМР-активным из стабильных изотопов криптона является 83Kr. Гиперполяризованный 83Kr использовался в экспериментах на крысах при магнитно-резонансной томографии при исследовании лёгких[15].
Биологическая роль
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[16][17].
Физиологическое действие
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[17][16].
Примечания
Литература
Ссылки
- Физические демонстрационные опыты с криптоном в программе «Галилео» (на сайте YouTube)
- Криптон на Webelements
- Криптон в Популярной библиотеке химических элементов
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 Ошибка цитирования Неверный тег
<ref>; для сносокХЭне указан текст - ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Four Decades of Fluorine Chemistry at McMaster. Шаблон:WaybackШаблон:Ref-en
- ↑ Успехи химии. — 1974. — Т. 43, № 12, стр. 2179
- ↑ Шаблон:Cite doi
- ↑ Данные приведены по Шаблон:Справочник:Nubase2003
- ↑ Шаблон:БСЭ3
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Choosing your windows. Energy rating of thermal insulation glass improved.
- ↑ Шаблон:БСЭ3
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ 16,0 16,1 Куссмауль А. Р. Биологическое действие криптона на животных и человека в условиях повышенного давления Шаблон:Wayback. — Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук. — М., 2007;
- ↑ 17,0 17,1 Куссмауль А. Р. Физиологические эффекты газовых смесей, содержащих криптон и ксенон Шаблон:Wayback. Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук. — М., 2007. — 191 с.
Шаблон:Выбор языка Шаблон:Периодическая система элементов
