Советы психолога
12.12.2023

Криптон химические свойства. Газ криптон — происхождение и промышленное применение Происхождение криптона

Криптон

КРИПТО́Н -а; м. [от греч. kryptos - скрытый] Химический элемент (Kr), инертный газ (применяется при производстве газоразрядных трубок, лазеров).

◁ Крипто́нный; крипто́новый, -ая, -ое.

крипто́н

(лат. Krypton), химический элемент VIII группы периодической системы, относится к благородным газам. Название от греческого kryptós - скрытый (в связи с трудностями получения). Плотность 3,745 г/л, t кип –153,35ºC. Применяют главным образом в криптоновых лампах, в газоразрядных трубках и в лазерах. Дифторид KrF 2 - сильный окислитель, фторирующий агент.

КРИПТОН

КРИПТО́Н (лат. Krypton, от греческого «криптос» - скрытный) , Kr (читается «криптон»), химический элемент с атомным номером 36, атомной массой 83,80. Атмосферный криптон состоит из шести стабильных изотопов: 78 Кr (0,354% по объему), 80 Кr (2,27%), 82 Кr (11,56%), 83 Кr (11,55%), 84 Кr (56,90%) и 86 Кr (17,37%). Инертный газ. Расположен в группе VIIIA в 4 периоде периодической системы элементов. Радиус атома 0,198 нм. Конфигурация внешней электронной оболочки 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 6 d 10 4s 2 p 6 .Энергии последовательной ионизации соответственно, 13,999, 24,4, 36,4, 52,5 и 64,7 эВ.
История открытия
Криптон открыли в 1898 английские ученые У. Рамзай (см. РАМЗАЙ Уильям) и М. Траверс (см. ТРАВЕРС Моррис Уильям) при исследовании жидкого воздуха.
Нахождение в природе
Содержание в атмосферном воздухе 1,14·10 -4 % по объему, общие запасы 5,3.10 12 м 3 . В 1 м 3 воздуха содержится около 1 см 3 криптона.
Получение
В промышленности криптон получают как побочный продукт при разделении воздуха на кислород (см. КИСЛОРОД) и азот (см. АЗОТ) .
Физические и химические свойства
Криптон - одноатомный газ без цвета и запаха.
Температура кипения –153,22°C, плавления –157,37°C. Критическая температура –63,8°C, критическое давление 5,50 МПа. Плотность при нормальных условиях 3,745 кг/м 3 .
В 100 мл воды при 20°C растворяется 5,4 мл Kr.
Криптон образует клатраты (см. КЛАТРАТЫ) с водой и многими органическими веществами: Kr·5,75Н 2 О; 2,14Kr·12С 6 Н 5 ОН и другие. В таких соединениях атомы Kr - гости - занимают полости, имеющиеся в кристаллических решетках веществ-хозяев.
При низких температурах получен дифторид криптона KrF 2 и его производные, например, KrF + SbF 6 – , Kr 2 F 3 + AuF 6 – . Синтезирован неустойчивый тетрафторид криптона KrF 4 , который, взаимодействуя с охлажденным раствором Ba(OH) 2 , образует соль BaKrO 4 .
Применение
Криптон используется в лампах накаливания, газоразрядных и рентгеновских трубках. Радиоактивный изотоп 85 Kr используют как источник b-излучения в медицине, для обнаружения течей в вакуумных установках, как изотопный индикатор при исследованиях коррозии, для контроля износа деталей.


Энциклопедический словарь . 2009 .

Синонимы :

Книги

  • Компьютерная безопасность. Криптографические методы защиты , А. А. Петров. В книге рассматриваются актуальные вопросы защиты данных при создании распределенных информационных систем масштаба предприятия, приводятся подробные описания принципов применения современных…
  • Назад в будущее. Супермен III , Джон Томпсон, Уильям Котцвинкл. "НАЗАД В БУДУЩЕЕ" (часть I, II, III) Джона Томпсона. Герой романа Марти Макфлай - студент колледжа - волею случая путешествует во времени. Перенесясь из 80-х годов в 50-е, он встречается со…

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Криптон - тридцать шестой элемент Периодической таблицы. Обозначение - Kr от латинского «krypton». Расположен в четвертом периоде, VIIIA группе. Относится к группе инертных (благородных) газов. Заряд ядра равен 36.

Криптон в свободном виде содержится в атмосферном воздухе - около 1 см 3 криптона в 1 м 3 воздуха. Кроме этого криптон обнаружен в литосфере.

Представляет собой бесцветный газ, очень плохо растворимый в воде и этаноле. Образует клатрат состава 8Kr×46H 2 Oи сольват 2,14Kr×12С 2 Н 5 ОН. Химически пассивный, не реагирует с кислотами, щелочами. Обладает некоторой реакционной способностью (по сравнению с Не, Ne, Ar), реагирует с атомным фтором (образуется KrF 2).Сообщено о получении неустойчивого KrF 4 , KrО 3 ×Н 2 О и ВаКrО 4 .

Атомная и молекулярная масса криптона

Относительная молекулярная масса M r - это молярная масса молекулы, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12 С). Это безразмерная величина.

Относительная атомная масса A r - это молярная масса атома вещества, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12 С).

Поскольку в свободном состоянии криптон существует в виде одноатомных молекул Kr, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 83,798.

Изотопы криптона

Известно, что в природе криптон может встречаться в виде пяти стабильных изотопов 78 Kr (0,35%), 80 Kr (2,28%), 82 Kr (11,58%), 83 Kr (11,49%), и 84 Kr (57,00%). Их массовые числа равны 78, 80, 82, 83 и 84 соответственно. Ядро атома изотопа криптона 84 Kr содержит тридцать шесть протонов и сорок восемь нейтронов, остальные изотопы отличаются от него только по числу нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные радиоактивные изотопы криптона с массовыми числами от 69-ти до 100-а, а также десять изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 81 Kr с периодом полураспада равным 2,29×10 5 лет.

Ионы криптона

В обычных условиях криптон химически инертен, но при сильном возбуждении атомов он может образовывать молекулярные ионы Kr 2 + [σ s 2 σ s *1 ]. В обычных условиях эти ионы неустойчивы; захватывая недостающий электрон, они распадаются на два нейтральных атома.

Молекула и атом криптона

В свободном состоянии криптон существует в виде одноатомных молекул Kr. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу криптона:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Задание Вычислите энергию ионизации для иона криптона Kr(1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3).
Решение Рассчитаем энергию ионизации иона аргона Kr(1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3):

До открытия газа Криптона (Kr) данное название принадлежало другому веществу. Когда его открыли, выяснилось, что это неактивный газ, который не вступает в реакции элементами в обычных условиях. Однако человек научился его активно применять в производстве различной светотехники. Кроме того, указанный газ может быть одним из компонентов начинки боевых лазеров. Используется он и для теплоизоляции: им наполняют пространство в стеклопакетах между стеклами.

Все о газе Криптоне

До открытия газа Криптона (Kr) данное название принадлежало другому веществу. Когда его открыли, выяснилось, что это неактивный газ, который не вступает в реакции с химическими элементами в обычных условиях. Однако человек научился его активно применять в производстве различной светотехники. Кроме того, криптон может быть одним из компонентов начинки боевых лазеров. Используется он и для теплоизоляции: им наполняют пространство в стеклопакетах между стеклами.

История открытия криптона

Изначально открытие Уильяма Рамзая назвали Криптоном. Однако позже Уильям Крукс выяснил, что открытый газ — это гелий, который на тот момент уже был известен. В 1898 году снова появилось это название, которое было присвоено другому инертному газу. И опять его открыл У.Рамзай, что вышло у него совершенно случайно. Он захотел выделить из жидкого воздуха гелий, пытаясь обнаружить его в высококипящих фракциях воздуха. Но гелий — это низкокипящий газ, поэтому Рамзай его там и не нашел. Однако он увидел криптон там, где не мог находиться ни один из уже известных людям элементов. Он светился особым светом, что и дало возможность ученому его заметить. Газ назвали греческим словом, которое переводится как «секретный», «скрытный».

Происхождение криптона

Гелий, как и радон, а также почти весь аргон и, вполне возможно, неон — продукты радиоактивного распада. А какую «родословную» имеет криптон? Много известно ядерных процессов в природе, которые порождает этот газ. Больше всех интересен процесс самопроизвольного деления ядер тория и урана. Однако ученые смогли выяснить, что радиоактивный распад мало способствует выделению Kr. За все 5 миллиардов лет жизни Земли, таким путем мог появиться криптон в количестве 2 или 3 частей от существующего на настоящий момент газа. Тогда откуда появляется криптон? Есть два ответа на этот вопрос, обоснование которых базируется на разных предположениях.

Версия происхождения № 1

Некоторые ученые читают, что криптон возник в недрах земли. Трансурановые элементы, которые сейчас уже не существуют, дали жизнь этому газу. Подтверждают данную гипотезу те нептуниевые радиоактивные элементы, которые имеются в земной коре. Кстати, на сегодняшний момент их целиком воссоздают искусственно. К тому же можно считать «виновниками» появления Kr плутоний и нептуний, которые содержатся в земных минералах, либо являются продуктами облучения радиоактивного урана космическими нейтронами.

Эта теория подтверждается тем, что многие полученные актиноиды искусственным путем способствуют выделению криптона. Их ядра способны делиться чаще по сравнению с ядрами атомов урана. Так, период полураспада по спонтанному делению: для урана-238 8,04 * 1015 лет, для калифорния-246 — 2000 лет. Для фермия и менделевия этот период составляет всего-то несколько часов.

Версия происхождения № 2

Другие ученые считают, что Вселенная породила Kr. Изначально он присутствовал в протопланетном облаке, откуда потом и попал в атмосферу Земли. И это мнение имеет свое основание. Ведь Kr — это тяжелый и малолетучий газ, поэтому он не мог оставить планету в период ее формирования. Кто из ученых прав? Вполне возможно, что и те и другие правильно указывают на происхождение криптона. Скорее всего, этот газ — смесь космических и земных компонентов.

Свойства Kr

Kr — неядовитый, негорючий, моноатомный газ, который не имеет цвета, запаха и вкуса. Он неактивен в обычных условиях. В газообразном состоянии он в 2,87 раза тяжелее воздуха, в жидком тяжелее воды в 2,14 раза. При -153,35°С этот газ становится жидкостью, при -157,37°С твердеет. Kr — рассеянный газ, который можно встретить в основном в атмосфере. В обычных условиях он способен светится зеленовато-голубым светом. Известно наркотическое действие криптона на человека, так как этот газ способен быстро растворяться в жидкостях организма. 36 электронов содержит атом Kr, что дает основание считать его приближенным к обычным газам. В тяжелых элементах нулевой группы электронные внешние оболочки замкнуты. Однако последние из-за отдаленности от ядра являются в некоторой степени автономными. Тяжелые атомы инертного газа способны объединяться с другими атомами. Соединения тяжелых газов инертного типа впервые были открыты в 1962 году. Ксенон, радон и криптон стали реагировать с кислородом и фтором. Но только в 2003 году ученые получили органическое соединение с Kr. Газ соединился с ацетиленом — веществом со средней степенью активности. Ученые группы Хрящева сначала охладили Kr с ацетиленом до -265°С, а потом направили на них ультрафиолетовый свет. Так, от каждой молекулы ацетилена отделилось по 1 атому водорода, что дало возможность получить достаточно радиоактивную связку. Затем все слегка подогрели, и углеродные пары вошли в реакцию с атомами криптона.

Как получают Kr?

Kr получают из воздуха, который приходится перерабатывать в огромных количествах. Используется для этого жидкий кислород, которым наполняют воздухоразделительные аппараты. Сначала получают «бедный» концентрат криптона и ксенона и очищают его от метана и прочих углеводородов. Этот этап необходим, чтобы предотвратить в дальнейшем опасность взрыва. Потом данную смесь делают жидкой и получают из нее богатый концентрат. Его переводят в газообразное состояние и снова очищают от углеводородов, которые образуются вновь. Так повторяют еще раз, чтобы в конечном итоге очистить смесь от углеводородных компонентов.

Полученную смесь содержанием 90-98% Kr и ксенона очищают. После этого происходит разделение газов с помощью активированного угля. Последний поглощает ксенон и некоторое количество Kr. Полученная субстанция содержит 97% криптона.

Где применяют Kr?

Kr применяют при производстве электроламп. Криптоновое наполнение ламп имеет свои преимущества. Kr тяжелее аргона в 2,1 раза, что способствует увеличению стабильности светового потока. К тому же этот газ хуже проводит тепло, что дает возможность увеличить видимое излучение в общем потоке лучистой энергии. Криптон повышает мощность ламп до 15%, а срок эксплуатации — до 170%. К тому же объем ламповой колбы уменьшается вдвое.

Kr применяется для ламп карманных фонариков, ведь именно малые показатели его теплопроводности дают возможность создать небольшую лампочку с яркостью, вдвое превышающий параметры яркости обычных ламп. Криптоновое наполнение применяется и в газосветных трубках низкого высокого давления. Яркий белый свет ламп необходим в лакокрасочном и текстильном производстве и даже на киностудиях. Некоторые из ламповых приборов используются как мощные источники инфракрасного излучения.

Криптон, как и аргоно-криптоновые смеси применяется при заполнении пространства между стеклами в стеклопакетах. Именно этот газ дает возможность снизить потери тепла. К тому же стоимость стеклопакетов существенно снижается из-за того, что при использовании криптонового наполнения можно делать однокамерные изделия.

Ученые из института, расположенного в штате Массачусетс, смогли взять за основу передовые технологии, которые используются в процессе напыления низкоэмиссионных покрытий для создания защитного слоя прозрачных частей скафандров для космонавтов и самолетов-невидимок Стелс. Они предложили несколько изобретений, которые осталось доработать и затем внедрить в промышленность. Заполненное криптоном «Тепловое зеркало ТМ» стало одним из таких изобретений.

Что позволяет говорить об оптимальном размещении и проектировании конструкций, отличающихся повышенной прозрачностью, со стеклопакетом под названием «Тепловое зеркало ТМ»? Во-первых, меньший вес, если сравнивать с двухкамерными стеклопакетами. Во-вторых, повышенная отражающая способность в диапазоне коротковолнового и длинноволнового инфракрасного излучения. В-третьих, можно выбрать стеклопакеты с разными показателями пропускания света и защиты от солнца, руководствуясь характером климатических условий в том или ином регионе. В-четвертых, этому способствует высокий уровень теплоизоляции окон, на который может повлиять не только этажность, но и ориентация здания по сторонам света.

Совсем недавно эталоном метра считался стержень из платины и иридия, который хранится в Севре недалеко от Парижа. Однако понадобился более точный эталонный измеритель. Платино-иридиевый стержень не способствовал удовлетворению таких потребностей. В 1960 году пришлось заключить международное соглашение. Теперь эталоном метра стала длина волны криптона — линии оранжевого цвета.

Ядерная промышленность создала новую проблему, связанную с захоронением радиоактивных отходов, в т.ч. и Kr-85. Чтобы не нанести вред атмосфере Земли и исключить радиационное заражение, было принято решение закачивать газ в пористые породы под землю. Для этого подошли газовые месторождения, которые уже выработали свои ресурсы. Этот метод изоляции Kr успешно применяется с 50-х годов.

На железных дорогах и рудоносных месторождениях в США появились 1957 году атомные лампы. Они использовались в качестве предупредительных светящихся знаков, которые не требовали подключения к источнику постоянного тока. В этих лампах присутствуют криптоновые радиоизотопы, в основном криптон 85. Излучение этих компонентов вызывает мощное свечение специального состава, который нанесен на внутреннюю часть рефлектора. Свет атомной лампы с криптоновым наполнением виден на расстоянии пятисот метров.

Обратите внимание: наша статья рассказывает не о планете Криптон, родине Супермена, а об одноименном газе.

Активно применяемые в промышленности гелий, неон и аргон относятся к «благородным» газам, поскольку не вступают в реакцию с другими элементами периодической системы Менделеева. К этому семейству можно добавить газ криптон (химическое обозначение — Kr), который так же инертен, как и вышеперечисленные элементы, при этом обладает полезными характеристиками, нашедшими применение в светотехнике, медицине и лазерной технологии.

О принципе работы и эксплуатации промышленных газовых лазеров вы можете прочитать в статье лазерная резка металлов , а мы продолжим рассказывать про Kr.

История открытия газа

Открытие Kr для широкой общественности датируется концом 19 века. Это достижение принадлежит британскому химику Уильяму Рамзаю. Уникальную «находку» удалось зафиксировать только со второй попытки, так как изначально название «криптон» было ошибочно применено к другому химическому элементу, который после проведения дополнительных экспериментов оказался гелием.

Что касается газа криптона, то его обнаружение можно отнести к случайностям, поскольку целенаправленно поиск нового химического элемента никто не проводил. Выполняя один из опытов по добыче гелия из жидкого воздуха, Рамзай обнаружил неизвестный компонент с характерным свечением. Учитывая, насколько хорошо он был «спрятан», ученый выбрал соответствующее название, которое в переводе с греческого означает «скрытый» или «секретный».

Одним их способов происхождения Kr является радиоактивный распад. Однако среди ученых существуют и другие гипотезы возникновения данного компонента на Земле. По одной из версий, он образовался в недрах планеты благодаря распаду трансурановых элементов (плутоний, нептуний), ныне не существующих в естественной форме, однако способных воспроизводиться искусственным путем. Приверженцы альтернативной теории отмечают происхождение газа во Вселенной, тогда как в атмосферу Земли он попал исключительно из-за своей массы.

Он чрезвычайно редок и добывается только из атмосферы. В кубометре воздуха Kr занимает объем около 1 см3, точнее — 0.000114% — то есть для получения 1 литра необходимо переработать примерно 900 000 л воздуха. Иных источников Kr нет.

установки по добыче

Стоимость Kr марки 5.0 — около 80-90р\л, но есть один нюанс — в 40л баллоне содержится 6 000 литров Kr (при давлении 150 атм). Таким образом, цена одного баллона приближается к отметке 600 000 рублей. Цифра 5.0 означает чистоту 99.999, подробнее о порядках марок читайте . Также отметим, что каждая девятка после запятой в цифре, обозначающей марку чистоты, усложняет технический процесс добычи и детектирования, чем значительно увеличивает сумму счета.

Какими свойствами обладает газ криптон

Как уже отмечалось, это инертный газ. Его способность взаимодействовать с другими химическими компонентами крайне мала (в жестких условиях Kr может взаимодействовать со фтором и ацетиленом). К остальным полезным характеристикам можно отнести следующее:

  • отсутствие вкуса, цвета и запаха;
  • отсутствие способности воспламеняться;
  • большая масса, троекратно превышающая массу воздуха и двукратно массу воды;
  • температура жидкой фракции: -153 °C;
  • температура твердой фракции: -157 °C;
  • в стандартных условиях возможно возникновение свечения с зелено-голубым оттенком.

Поскольку Kr быстро растворяется в жидкости, он способен оказывать наркотическое воздействие на человека. Тем не менее, опасности для организма это вещество не представляет.

Применение в промышленности

Наиболее известное использование Kr - производство электроламп. Он тяжелее аргона, поэтому повышает стабильность светового потока. Кроме того, он плохо пропускает тепло, тем самым увеличивая полезную мощность ламповых светильников. Именно низкая теплопроводность способствовала активному применению этого вещества при производстве стеклопакетов. Заполняя внутреннее пространство инертным компонентом, удается существенно повысить теплоизоляционные свойства окон.

разряд в Kr

Наряду с гелием и аргоном, он также применяется для производства лазерного луча, мощность которого позволяет раскраивать любой материал, в том числе тугоплавкие виды металла. Для таких целей используются газовые смеси особой чистоты , о чем более подробно можно прочитать по ссылке.

инертные газы

Еще одной важной сферой применения Kr является медицина. С его помощью создается безопасная газовая среда для проведения анестезии. При этом относительно небольшая анестетическая сила позволяет использовать такой наркоз при повышенном давлении. Также с его помощью изучают работу легких, т.к. он является источником бета-излучения. Пациент вдыхает порцию газа, а его распространение по дыхательным органам фиксируется с помощью гамма-камер.

К сожалению, криптон не даст вам силу Супермена, но тем не менее он очень востребован во многих отраслях деятельности, как и другие инертные технические моногазы.

Кстати, аргон и гелий можно приобрести в компании «Промтехгаз» . Высокое качество данной продукции позволяет с успехом применять ее для разных производственных целей, в том числе для эксплуатации лазерного оборудования.

Случайные статьи

Про разводы. Информационный портал