Det förvandlas till vätska vid - 153,9 ° C, och redan vid - 156,6 ° C hårdnar det. Låt oss i förbigående notera att små temperaturintervall mellan flytande och fast tillstånd är karakteristiska för alla ädelgaser. Detta indikerar svagheten hos krafterna för intermolekylär interaktion, vilket är ganska naturligt: dessa atomer har "stängda", helt fyllda elektronskal. Kryptonmolekylen är monoatomisk.
Den första av de tunga ädelgaserna. Denna uppdelning är inte konstgjord. Notera det stora gapet mellan de kritiska värdena för lätta och tunga ädelgaser. För de förra är de extremt låga, för de senare är de mycket högre. Således skiljer sig kokpunkterna för krypton och helium med 116,1 ° C. Andra viktiga egenskaper skiljer sig också mycket. Detta är mest logiskt att förklara med karaktären av krafterna för intermolekylär interaktion: med en ökning av molekylvikten hos en ädelgas ökar kraften för ömsesidig attraktion mellan molekyler kraftigt.
Krypton är en ganska sällsynt och diffus gas. På jorden är det vanligast i atmosfären - 3-10-4% (i vikt). Innehållet av krypton i atmosfären ökar mycket långsamt (även på omfattningen av geologiska epoker): vissa människor "andas ut" krypton.
Naturligt krypton består av sex stabila isotoper: 78Kr, 80Kr, 82Kr, 83Kr, 84Kr och 86Kr. Och de finns alla i klippor, naturliga vatten och atmosfären. 84Kr är den vanligaste av de andra, och står för 56,9% av atmosfäriskt krypton. ,
I kärnreaktioner erhölls 18 radioaktiva isotoper av krypton med massatal från 72 till 95 på konstgjord väg. Några av dessa isotoper har funnits som radioaktiva spårämnen och strålningsgeneratorer.
Särskilt viktigt var krypton-85, en nästan ren beta-emitter med en halveringstid på 10,3 år.
Kryptons spektrum är fullt av linjer i hela det synliga området, särskilt i området med korta våglängder. De ljusaste linjerna ligger mellan 4807 och 5870 A, varför krypton under normala förhållanden ger ett grönblått sken.
På grund av sin goda löslighet i kroppsvätskor har krypton redan en narkotisk effekt på människor vid ett partialtryck på 3,5 atm.
Och nu om kryptons kemi.
Det finns 36 elektroner i en kryptonatom, fördelade på fyra energinivåer (skal). Denna omständighet, i fysisk och delvis kemisk mening, för krypton närmare vanliga, "normala" gaser. Varför?
I atomer av tunga ädelgaser är de yttre elektronskalen stängda. Men eftersom de är relativt långt från kärnan, får skalen viss autonomi. Ju tyngre ädelgasatomer desto större förmåga att kombinera med vissa andra atomer.
Kemin av "inerta" gaser (nu kan vi inte klara oss utan citattecken) är ett nytt vetenskapsområde. Men det uppstod inte från ingenstans. Tillbaka i första kvartalet av 1900-talet. Forskare observerade bildandet i en elektrisk urladdning av joniserade molekyler av inerta gaser och, så att säga, föreningar av dessa gaser med andra element. Utanför utsläppet sönderdelade dessa formationer snabbt och de första rapporterna om föreningar av inerta gaser verkade ogrundade.
Senare blev kristallina klatratföreningar av krypton med H2O, H2S, SO2, vätehalogenider, fenoler, toluen och andra organiska ämnen kända. De är stabila även vid rumstemperatur under ett tryck på 2-4 atm. Men redan på 40-talet visade den sovjetiska forskaren B. A. Nikitin att i klatratföreningar är bindningen molekylär, och valenselektronerna i dem interagerar inte.
1933 förutspådde Linus Pauling, senare tvåfaldig Nobelpristagare, som utvecklade idén om valensbindningar, möjligheten av förekomsten av kryptonfluorider i xenon. Men det var först 1962 som den första sådana föreningen erhölls - xenonhexafluorplatinat. Därefter syntetiserades fluorider av krypton, xenon, radon och deras många derivat.
Naturligtvis är föreningar av krypton och andra ädelgaser inte lätta att få tag på. Således erhölls kristallin KrF2 som ett resultat av verkan av en tyst elektrisk urladdning på en blandning av fluor, krypton och argon i ett molförhållande av 1:70:200. Reaktionsförhållanden: tryck - 20 mm Hg, temperatur - minus 183 °C.
Egenskaperna hos kryptondifluorid är ganska vanliga: den är instabil vid rumstemperatur, men vid torristemperatur (-78 ° C) kan den lagras under mycket lång tid. Och inte bara för att lagra, utan också för att studera interaktionen mellan dessa färglösa kristaller med andra ämnen. Kryptondifluorid är mycket aktivt. Det tränger undan saltsyra och vatten. Genom att reagera med organiska föreningar oxiderar det inte bara dem - ibland ersätter det klor i den organiska molekylen. Men många organiska alkoholer, såsom etylalkohol, antänds vid kontakt med kryptondifluorid. Genom kryptonfluorid har föreningar av detta grundämne med övergångsmetaller erhållits; i alla dessa föreningar finns och . Den allmänna formeln för sådana föreningar är KrF+MeFe6-. Undantag är föreningar av arsenik och antimon: Kr2F3+, AsFe6-, Kr2F3+, SbF6- och KrF+, Sb2F11-. I reaktioner med kryptondifluorid som ett mycket starkt oxidationsmedel erhölls några unika oorganiska föreningar - guldpentafluorid AuF5, bromheptafluorid BrF7, perbromater.
Före upptäckten av Krypton-gas (Kr) tillhörde detta namn ett annat ämne. När det upptäcktes visade det sig att det är en inaktiv gas som inte reagerar med grundämnen under normala förhållanden. Men folk har lärt sig att aktivt använda det i produktionen av olika belysningsutrustning. Dessutom kan denna gas vara en av komponenterna i fyllningen av stridslasrar. Den används också för värmeisolering: den används för att fylla utrymmet i tvåglasfönster mellan rutorna.
Allt om Krypton-gas
Före upptäckten av Krypton-gas (Kr) tillhörde detta namn ett annat ämne. När det upptäcktes visade det sig att det är en inaktiv gas som inte reagerar med kemiska grundämnen under normala förhållanden. Men människor har lärt sig att aktivt använda det i produktionen av olika belysningsutrustning. Dessutom, krypton kan vara en av komponenterna som fyller stridslasrar. Den används också för värmeisolering: den används för att fylla utrymmet i tvåglasfönster mellan rutorna.
Historien om upptäckten av krypton
Till en början kallades William Ramsays upptäckt Krypton. Men William Crookes fick senare reda på att den upptäckta gasen var helium, vilket var känt redan då. 1898 dök detta namn upp igen och tilldelades en annan inert gas. Och återigen upptäcktes det av W. Ramsay, vilket hände helt av en slump. Han ville isolera helium från flytande luft och försökte upptäcka det i högkokande luftfraktioner. Men helium är en lågkokande gas, så Ramsay hittade den inte där. Han såg dock krypton där ingen av de element som redan var kända för människor kunde lokaliseras. Den glödde med ett speciellt ljus, vilket gjorde det möjligt för forskaren att lägga märke till det. Gasen fick sitt namn efter ett grekiskt ord som översätts som "hemlig", "dold".
Ursprunget till Krypton
Helium, liksom radon, liksom nästan allt argon och, möjligen, neon, är produkter av radioaktivt sönderfall. Vilken "stamtavla" har krypton? Många kärnprocesser i naturen är kända som denna gas genererar. Den mest intressanta processen är den spontana klyvningen av torium- och urankärnor. Forskare kunde dock ta reda på att radioaktivt sönderfall bidrar lite till frigörandet av Kr. Under hela 5 miljarder år av jordens liv kunde krypton ha dykt upp på detta sätt i en mängd av 2 eller 3 delar av den nuvarande gasen. Var kommer krypton ifrån? Det finns två svar på denna fråga, vars motivering är baserad på olika antaganden.
Ursprungsversion #1
Vissa forskare läste att krypton har sitt ursprung i jordens djup. Transuranelement, som inte längre existerar, gav liv åt denna gas. Denna hypotes bekräftas av de neptunium radioaktiva grundämnen som finns i jordskorpan. Förresten, för tillfället är de helt återskapade på konstgjord väg. Dessutom kan plutonium och neptunium, som finns i markbundna mineraler, eller är produkter av bestrålning av radioaktivt uran med kosmiska neutroner, betraktas som "bovarna" för utseendet av Kr.
Denna teori stöds av det faktum att många artificiellt framställda aktinider främjar frisättningen av krypton. Deras kärnor kan klyvas oftare än kärnorna i uranatomer. Således är halveringstiden för spontan fission: för uran-238 8,04 * 1015 år, för kalifornium-246 - 2000 år. För fermium och mendelevium är denna period bara några timmar.
Ursprungsversion #2
Andra forskare tror att universum födde Kr. Ursprungligen fanns det i ett protoplanetärt moln, varifrån det senare kom in i jordens atmosfär. Och denna åsikt har sin grund. När allt kommer omkring är Kr en tung och lågflyktig gas, så den kunde inte lämna planeten under dess bildande. Vilken forskare har rätt? Det är mycket möjligt att båda korrekt indikerar kryptons ursprung. Troligtvis är denna gas en blandning av kosmiska och terrestra komponenter.
Egenskaper av Kr
Kr är en ogiftig, icke brandfarlig, monoatomisk gas som är färglös, luktfri och smaklös. Den är inaktiv under normala förhållanden. I gasformigt tillstånd är det 2,87 gånger tyngre än luft, i flytande tillstånd är det 2,14 gånger tyngre än vatten. Vid -153,35°C blir denna gas flytande, vid -157,37°C stelnar den. Kr är en diffus gas som främst finns i atmosfären. Under normala förhållanden kan den lysa grönblått. Den narkotiska effekten av krypton på människor är känd, eftersom denna gas snabbt kan lösas upp i kroppsvätskor. Kr-atomen innehåller 36 elektroner, vilket ger anledning att betrakta den som nära vanliga gaser. I tunga element i grupp noll är de yttre elektronskalen stängda. De senare är dock, på grund av sitt avstånd från kärnan, till viss del autonoma. Tunga atomer av en inert gas kan kombineras med andra atomer. Föreningar av tunga gaser av inert typ upptäcktes först 1962. Xenon, radon och krypton började reagera med syre och fluor. Men det var först 2003 som forskare fick en organisk förening med Kr. Gasen kombineras med acetylen, ett ämne med en genomsnittlig aktivitetsgrad. Forskare från Chryashchevs grupp kylde först Kr med acetylen till -265°C och lyste sedan ultraviolett ljus på dem. Således separerades 1 väteatom från varje acetylenmolekyl, vilket gjorde det möjligt att erhålla ett ganska radioaktivt bindemedel. Sedan värmdes allt upp något, och kolångorna reagerade med kryptonatomerna.
Hur får man Kr?
Kr erhålls från luft, som måste bearbetas i enorma mängder. För detta ändamål används flytande syre, som är fylld med luftseparationsanordningar. Först erhålls ett "dåligt" koncentrat av krypton och xenon som renas från metan och andra kolväten. Detta steg är nödvändigt för att förhindra risken för explosion i framtiden. Sedan görs denna blandning flytande och ett rikt koncentrat erhålls från den. Det omvandlas till ett gasformigt tillstånd och renas igen från kolväten som bildas igen. Detta upprepas igen för att slutligen rensa blandningen av kolvätekomponenter.
Den resulterande blandningen innehållande 90-98% Kr och xenon renas. Efter detta separeras gaserna med aktivt kol. Den senare absorberar xenon och en del Kr. Den resulterande substansen innehåller 97% krypton.
Var används Kr?
Kr används vid tillverkning av elektriska lampor. Kryptonfyllning av lampor har sina fördelar. Kr är 2,1 gånger tyngre än argon, vilket ökar stabiliteten i ljusflödet. Dessutom leder denna gas värme sämre, vilket gör det möjligt att öka synlig strålning i det totala flödet av strålningsenergi. Krypton ökar lampeffekten med upp till 15 % och livslängden med upp till 170 %. Dessutom halveras lampans volym.
Kr används för ficklampor, eftersom det är dess låga värmeledningsförmåga som gör det möjligt att skapa en liten glödlampa med dubbelt så hög ljusstyrka som för konventionella lampor. Kryptonfyllning används också i gasljusrör med lågt högt tryck. Klart vitt ljus från lampor är nödvändigt i färg- och lack- och textilproduktion och även i filmstudior. Vissa av lampanordningarna används som kraftfulla källor för infraröd strålning.
Krypton, som blandningar av argon-krypton, används för att fylla utrymmet mellan glasrutor i tvåglasfönster. Det är denna gas som gör det möjligt att minska värmeförlusten. Dessutom reduceras kostnaden för dubbelglasade fönster avsevärt på grund av det faktum att man kan göra enkammarprodukter vid användning av kryptonfyllning.
Forskare från institutet, beläget i Massachusetts, kunde ta som grund avancerad teknik som används i processen att spruta lågemissionsbeläggningar för att skapa ett skyddande lager för de transparenta delarna av rymddräkter för astronauter och smygflygplan. De föreslog flera uppfinningar som återstod att färdigställa och sedan introduceras i industrin. Den kryptonfyllda "Thermal Mirror TM" var en sådan uppfinning.
Vad gör att vi kan prata om den optimala placeringen och designen av strukturer som kännetecknas av ökad transparens med ett dubbelglasat fönster som kallas "Thermal mirror TM"? För det första mindre vikt jämfört med tvåglasfönster. För det andra ökad reflektivitet inom området för kortvågig och långvågig infraröd strålning. För det tredje kan du välja tvåglasfönster med olika nivåer av ljusgenomsläpplighet och solskydd, styrt av naturen hos klimatförhållandena i en viss region. För det fjärde underlättas detta av den höga nivån av värmeisolering av fönster, som inte bara kan påverkas av antalet våningar utan också av byggnadens orientering mot kardinalpunkterna.
På senare tid ansågs mätarstandarden vara en stav gjord av platina och iridium, som förvaras i Sevres nära Paris. Det behövdes dock en mer exakt referensmätare. Platina-iridiumstaven bidrog inte till att möta sådana behov. 1960 måste ett internationellt avtal slutas. Nu har mätarens standard blivit kryptons våglängd - den orangea linjen.
Kärnkraftsindustrin har skapat ett nytt problem relaterat till slutförvaring av radioaktivt avfall, inkl. och Kr-85. För att inte skada jordens atmosfär och eliminera strålningsföroreningar beslutade man att injicera gas i porösa bergarter under jorden. Gasfält som redan har förbrukat sina resurser är lämpliga för detta. Denna Kr-isoleringsmetod har använts framgångsrikt sedan 50-talet.
Atomlampor dök upp på järnvägar och malmfyndigheter i USA 1957. De användes som upplysta varningsskyltar som inte krävde anslutning till en likströmskälla. Dessa lampor innehåller kryptonradioisotoper, främst krypton 85. Strålningen från dessa komponenter orsakar ett kraftfullt sken av en speciell sammansättning som appliceras på insidan av reflektorn. Ljuset från en atomlampa med kryptonfyllning syns på femhundra meters avstånd.
Det finns många olika föreningar, organiska och mineraliska ämnen på vår planet. Således har människor upptäckt, syntetiserat och använt över en och en halv miljon strukturer från den organiska världen och mer än 500 tusen utanför den. Och varje år växer denna siffra, eftersom utvecklingen av den kemiska industrin inte står stilla, länder runt om i världen utvecklar och främjar den aktivt.
Men det är inte ens förvånande. Och faktum är att all denna mängd ämnen är byggd av endast 118 kemiska element. Det här är verkligen jättebra! kemiska grundämnen är grunden som grafiskt speglar mångfalden av den organiska och oorganiska världen.
Klassificering av kemiska grundämnen
Det finns flera alternativ för att gradera dessa strukturer. Således är det periodiska systemet för kemi uppdelat i två grupper:
- metallelement (de flesta av dem);
- icke-metaller (mindre del).
I det här fallet består den första av element som ligger under den villkorliga diagonala gränsen från bor till astatin, och den andra - de ovanför. Det finns dock undantag från denna klassificering, till exempel tenn (finns i alfa- och betaformer, varav en är en metall och den andra en icke-metall). Därför kan detta uppdelningsalternativ inte kallas absolut rättvist.
Dessutom kan det periodiska systemet av kemiska element klassificeras enligt egenskaperna hos de senare.
- Med grundläggande egenskaper (reduktionsmedel) är typiska metaller, element från grupperna 1 och 2 i huvudundergrupperna (förutom beryllium).
- De med sura egenskaper (oxidationsmedel) är typiska icke-metaller. Element av 6,7 grupper av huvudundergrupper.
- Amfotera egenskaper (dubbla) - alla metaller i sekundära undergrupper och några av de viktigaste.
- Ickemetalliska grundämnen som fungerar som både reduktionsmedel och oxidationsmedel (beroende på reaktionsförhållandena).
Det är ofta så kemiska grundämnen studeras. Skolans åttonde klass innebär den första studien av alla strukturer med memorering av symbolen, namnet och uttalet på ryska. Detta är en förutsättning för kompetent behärskning av kemi i framtiden, grunden för allt. Det periodiska systemet i kemi är alltid i synfältet för barn, men du bör fortfarande känna till de vanligaste och kemiskt aktiva.
Den åttonde gruppen upptar en speciell grupp i detta system. Dess element i huvudundergruppen kallas inerta - ädelgaser för deras kompletta elektronskal och, som en konsekvens, låg kemisk aktivitet. En av dem - krypton, nummer 36 - kommer att övervägas mer i detalj av oss. Resten av dess bröder i tabellen är också ädelgaser och används mycket flitigt av människor.
Krypton - kemiskt element
Denna invånare i det periodiska systemet är belägen i den fjärde perioden, åttonde gruppen, huvudundergruppen. Atomnumret, och därmed antalet elektroner, och kärnans laddning (antal protoner) = 36. Härifrån kan vi dra slutsatsen vad den elektroniska formeln för krypton kommer att vara. Låt oss skriva ner det: + 36 Kr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 .
Det är uppenbart att atomen är helt färdig. Detta bestämmer den mycket låga kemiska aktiviteten hos detta element. Ändå är det under vissa förhållanden fortfarande möjligt att tvinga en så stabil gas som krypton att ingå i vissa reaktioner. Ett kemiskt element, eller mer exakt, dess position i systemet och dess elektroniska struktur, gör det möjligt att erhålla en annan viktig egenskap hos atomen: valens. Det vill säga förmågan att bilda kemiska bindningar.
Vi brukar säga att för det oexciterade tillståndet hos atomer är det nästan alltid lika med numret på gruppen där den är belägen (om vi räknar från den första till den fjärde i ordning, och sedan vice versa, 1234321). Valensen av krypton passar dock inte in i detta ramverk, eftersom utan att ge ytterligare energi, det vill säga utan excitation av atomen, är den i allmänhet absolut inert och dess valens är noll.
Om exciteringen av dess atom ändå uppnås, kan elektronerna sönderfalla och flytta till den fria 4d-orbitalen. Därav de möjliga valenserna för krypton: 2,4,6. Oxidationstillstånden som motsvarar +-tecknet (+2,+4,+6).
Upptäcktshistoria
Efter upptäckten av inerta gaser - argon 1894, helium 1985 - var det inte särskilt svårt för forskare att förutsäga och bekräfta möjligheten av förekomsten av andra liknande gaser i naturen. Huvudinsatserna på denna väg gjordes av W. Ramsay, som upptäckte argon. Han trodde med rätta att det fortfarande fanns inerta gaser i luften, men deras mängd var så obetydlig att tekniken inte kunde upptäcka deras närvaro.
Därför upptäcktes grundämnet krypton bara några år senare. 1898 isolerades neongas från luften, följt av en annan inert förening, som på grund av svårigheten att hitta och isolera bestämdes att kallas krypton. Faktum är att, översatt från grekiska, betyder "krypto" dold.
Det var inte möjligt att upptäcka det på länge. Detta faktum bekräftas av det faktum att en kubikmeter luft innehåller en milliliter gas. Det vill säga volymen är mindre än en fingerborg! För att kunna studera ämnet krävdes hundra kubikcentimeter flytande luft. Lyckligtvis var det under denna period som forskarna kunde utveckla metoder för att producera och göra luft i flytande mängd i stora mängder. Denna vändning tillät W. Ramsay att lyckas med upptäckten av elementet krypton.
Spektroskopidata bekräftade preliminära slutsatser om det nya ämnet. Den "dolda" gasen har helt nya linjer i spektrumet som inte fanns i någon förening vid den tiden.
Det enkla ämnet som bildas och dess formel
Om krypton är ett kemiskt element som klassificeras som en ädelgas är det logiskt att anta att dess enkla substans kommer att vara en flyktig molekyl. Detta är sant. Den enkla substansen i krypton är en monoatomisk gas med formeln Kr. Vanligtvis är vi vana vid att se gaser med index "2", till exempel O 2, H 2 och så vidare. Men för detta element är allt annorlunda på grund av dess medlemskap i familjen av ädelgaser och atomens kompletta elektronskal.
Fysiska egenskaper
Precis som alla andra anslutningar har denna också sina egna egenskaper. Kryptons fysikaliska egenskaper är följande.
- En mycket tung gas - tre gånger starkare än luft.
- Har ingen smak.
- Färglös.
- Har ingen lukt.
- Kokpunkt -152 0 C.
- Ämnets densitet under normala förhållanden är 3,74 g/l.
- Smältpunkt -157,3°C.
- Joniseringsenergin är hög, 14 eV.
- Elektronegativiteten är också ganska hög - 2,6.
- Löslig i bensen, lätt löslig i vatten. När temperaturen på vätskan ökar, minskar lösligheten. Även blandbar med etanol.
- Vid rumstemperatur har den dielektrisk konstant.
Således har kryptongas tillräckligt med egenskaper för att gå in i kemiska reaktioner och vara användbar för människor med sina egenskaper.
Kemiska egenskaper
Om krypton (gas) omvandlas till ett fast tillstånd, kristalliseras det till ett rumsligt ansiktscentrerat kubiskt gitter. I detta tillstånd är det också kapabelt att ingå kemiska reaktioner. De är väldigt få till antalet, men de finns fortfarande.
Det finns flera typer av ämnen som har erhållits från krypton.
1. Bildar klatrater med vatten: Kr. 5,75 H2O.
2. Bildar dem med organiska ämnen:
- 2,14Kr. 12C6H,OH;
- 2,14Kr. 12C6H5CH3;
- 2Kr. CCl4. 17H2O;
- 2Kr. CHCL 3. 17H2O;
- 2Kr. (CH3)2CO. 17H2O;
- 0,75 Kr. ZS 6N 4 (OH) 2.
3. Under svåra förhållanden kan den reagera med fluor, det vill säga oxidera. Således har formeln för krypton med reagenset formen: KrF 2, eller kryptondifluorid. Oxidationstillståndet i föreningen är +2.
4. Relativt nyligen lyckades de syntetisera en förening som inkluderar bindningar mellan krypton och syre: Kr-O(Kr(OTeF 5) 2).
5. I Finland erhölls en intressant förening av krypton med acetylen, kallad hydrocryptoacetylen: HKrC≡CH.
6. Kryptonfluorid (+4) finns också KrF 4. När den löses i vatten har denna förening förmåga att bilda en svag och instabil kryptonsyra, varav endast bariumsalter är kända: BaKrO 4.
7. Formeln för krypton i föreningar som härrör från dess difluorid är följande:
- KrF + SbF6-;
- Kr 2 F 3 + AuF 6 - .
Sålunda visar det sig att denna gas trots sin kemiska tröghet uppvisar reducerande egenskaper och är kapabel att ingå kemiska interaktioner under mycket svåra förhållanden. Detta ger kemister runt om i världen grönt ljus att utforska möjligheterna med luftens "dolda" komponent. Det är möjligt att nya föreningar snart kommer att syntetiseras som kommer att få bred tillämpning inom teknik och industri.
Gasdefinition
Det finns flera huvudsakliga sätt att bestämma denna gas:
- kromatografi;
- spektroskopi;
- absorptionsanalysmetoder.
Det finns flera andra grundämnen som bestäms av samma metoder, de ingår också i det periodiska systemet. Krypton, xenon, radon är de tyngsta av ädelgaserna och de mest svårfångade. Därför krävs sådana komplexa fysikalisk-kemiska metoder för att upptäcka dem.
Metoder för att erhålla
Den huvudsakliga produktionsmetoden är bearbetning av flytande luft. Men på grund av det låga kvantitativa innehållet av krypton måste miljontals kubikmeter bearbetas för att utvinna små mängder av ädelgasen. I allmänhet sker processen i tre huvudsteg.
- Luftbehandling med speciella luftseparationskolonner. I det här fallet är det totala flödet av ämnen uppdelat i tyngre fraktioner - en blandning av kolväten och ädelgaser i flytande syre, såväl som lättare - många föroreningsgaser. Eftersom de flesta av ämnena är explosiva finns det ett speciellt utloppsrör i kolonnen genom vilket de tyngsta komponenterna omedelbart separeras. Bland dem finns krypton. Vid utgången är den kraftigt förorenad med främmande föroreningar. För att få den renaste produkten måste den ytterligare utsättas för en rad specifika kemiska behandlingar med speciella lösningsmedel.
- I detta skede erhålls en blandning av krypton och xenon förorenad med kolväten. För rengöring används speciella anordningar där blandningen elimineras från de flesta onödiga komponenter genom oxidation och adsorption. I detta fall förblir själva blandningen av ädelgaser osparerade från varandra. Dessutom sker hela processen under högt tryck, vilket gör att gaserna omvandlas till flytande tillstånd.
- I slutskedet separeras den slutliga blandningen av gaser för att erhålla särskilt högrent krypton och xenon. För detta ändamål har en speciell unik installation skapats, tekniskt perfekt för denna process. Resultatet är en högkvalitativ produkt i form av gasformigt krypton.
Det är intressant att alla de beskrivna processerna kan ske cykliskt, utan att stoppa produktionen, om det ursprungliga råmaterialet - luft - tillförs i rätt mängd. Detta möjliggör syntes av ädelgaser, inklusive krypton, i en mycket betydande industriell skala.
Produkten lagras och transporteras i speciella metallcylindrar med lämplig inskription. De är under tryck och deras lagringstemperatur överstiger inte 20 0 C.
Naturliga förhållanden innehåller inte bara grundämnet krypton, utan dess isotoper. Totalt finns det sex sorter som är stabila under naturliga förhållanden:
- krypton-78 - 0,35%;
- krypton-80 - 2,28%;
- krypton-82 - 11,58%;
- krypton-83 - 11,49%;
- krypton-84 - 57%;
- krypton-86 - 17,3%.
Var finns denna gas? Naturligtvis, där det först isolerades - i luften. Andelen är mycket liten - endast 1,14 * 10 -4%. Dessutom sker den ständiga påfyllningen av reserver av denna ädelgas i naturen på grund av kärnreaktioner inuti jordens litosfär. Det är där som en betydande del av de stabila isotopvarianterna av ett givet grundämne bildas.
Mänskligt bruk
Modern teknik gör det möjligt att få krypton från luft i stora mängder. Och det finns all anledning att tro att den snart kommer att ersätta inert argon i glödlampor. När allt kommer omkring, fyllda med krypton, kommer de att bli mer ekonomiska: med samma energiförbrukning kommer de att hålla mycket längre och lysa ljusare. Det är också bättre att motstå överbelastningar, jämfört med konventionella, som är fyllda med en blandning av kväve och argon.
Detta kan förklaras av den låga rörligheten hos stora och tunga kryptonmolekyler, som bromsar överföringen av värme från glödlampans glas till glödtråden och minskar avdunstning av ämnets atomer från dess yta.
Den radioaktiva isotopen av krypton 85 Kr används också för att fylla speciella lampor, eftersom den kan sända ut beta-strålar. Denna strålningsenergi omvandlas till synligt ljus. Sådana lampor består av en glascylinder, vars innerväggar är belagda med en fosforescerande sammansättning. Beta-strålar från kryptonisotopen som träffar detta lager får det att glöda, vilket är tydligt synligt även på ett avstånd av 500 m.
Även tryckt text syns tydligt på ett avstånd av upp till 3 meter. Lamporna är hållbara, eftersom halveringstiden för kryptonisotopen 85 är cirka 10 år. Enheterna fungerar oavsett aktuell källa och yttre förhållanden.
Kryptonfluorider används också som oxidationsmedel. Föreningen Kr-F används i produktionen. Vissa isotoper av krypton används i medicin. Främst för utrustningsdiagnostik, detektering av perforeringar och läckor i vakuuminstallationer, förutsägelse och detektering av korrosion, som kontroll över slitage på utrustningsdelar.
Ett annat alternativ för att använda krypton är de som är fyllda med det. Moderna forskare letar efter sätt att använda denna gas som ett fyllmedel i andningsblandningar för nedsänkning i vatten. Det kan också användas som bedövningsmedel inom medicin.
År 1898 isolerade den engelske vetenskapsmannen W. Ramsay från flytande luft (efter att tidigare ha avlägsnat syre, kväve och argon) en blandning där två gaser upptäcktes med spektralmetoden: krypton (från det grekiska ordet kruptoz"dold", "hemlig") och xenon ("främling", "ovanlig").
Att vara i naturen, ta emot:
Halten krypton i atmosfären är 1,14 * 10 -4 volymprocent; reserverna i atmosfären uppskattas till 5,3 * 10 12 m 3. I gaser av uranhaltiga mineraler finns det 2,5-3,0 viktprocent krypton, i bestrålat bränsle från kärnreaktorer - upp till 0,04%. I rymden finns det 1 kryptonatom för varje 6*10 7 heliumatomer. Det bildas under kärnklyvning, bland annat som ett resultat av naturliga processer som sker i malmer av radioaktiva metaller.
I naturen representeras krypton av fem stabila nuklider och en svagt radioaktiv: 78 Kr (isotopisk mängd 0,35%), 80 Kr (2,28%), 82 Kr (11,58%), 83 Kr (11,49%), 84 Kr (57,00) %), 86 Kr (17,30 %). För att detektera krypton används emissionsspektroskopi (karakteristiska linjer 557,03 nm och 431,96 nm). Det bestäms kvantitativt genom masspektrometri, kromatografi och även genom absorptionsanalysmetoder.
Krypton erhålls som en biprodukt från separation av luft. För att få en liter krypton måste du bearbeta mer än en miljon liter luft.
Fysiska egenskaper:
Krypton är en inert monoatomisk gas utan färg, smak eller lukt. Tbp = -153,22°C, Smält = -157,37°C. Densitet (n.s.) = 3,745 kg/m3 5,4 ml Kr löses i 100 ml vatten vid 20°C.
Kemiska egenskaper:
Krypton är kemiskt inert. Under svåra förhållanden reagerar den med fluor och bildar kryptondifluorid. Relativt nyligen erhölls den första föreningen med Kr-O-bindningar (Kr(OTeF 5) 2) År 2003 erhölls den första föreningen med en krypton-kolbindning (H-Kr-C#CH - hydrocryptoacetylen) i Finland av. fotolys av krypton och acetylen på en kryptonmatris. Krypton kan bilda klatrater Kr*6H 2 O, Kr*3C 6 H 5 OH
De viktigaste anslutningarna:
Kryptondifluorid KrF 2- flyktiga färglösa kristaller, den första upptäckta kryptonföreningen. Instabil, sönderdelas lätt till fluor och krypton, kemiskt mycket aktiv. Reagerar häftigt med vatten (över 10 °C med explosion):
2KrF2 + 2H2O = 2Kr + 4HF + O2.
Mycket starkt fluoreringsmedel: 2Au + 5KrF 2 = 2AuF 5 + 5Kr
Visar egenskaperna hos en svag Lewis-bas: SbF 5 + KrF 2 = .
Den resulterande föreningen är ganska stabil och har en smältpunkt på 50°C.
Kryptontetrafluorid KrF 4, - vita kristaller. Kemiskt mycket aktiv. Vid förhöjda temperaturer sönderdelas det till fluor och krypton. Verkan av en lösning av Ba(OH)2 på KrF4 producerade bariumkryptonat BaKrO4:
3KrF4 + 8Ba(OH)2 = 2BaKrO4 + 6BaF2 + 8H2O + Kr
Däremot kan förekomsten av bariumkryptonat inte anses vara helt bevisad.
Ansökan:
Krypton används för att fylla glödlampor, gasurladdnings- och röntgenrör. Kryptons låga värmeledningsförmåga gör att dessa enheter kan göras mer kompakta. Kryptonfluorider har föreslagits som oxidationsmedel för raketbränsle och som komponenter för att pumpa stridslasrar. Krypton används för att fylla utrymmet mellan glasen i ett dubbelglasfönster för att ge dubbelglasfönstret ökade värme- och ljudisolerande egenskaper.
Biologisk roll och toxicitet:
Effekterna av krypton på levande organismer är dåligt förstådda. Möjligheterna för dess användning vid dykning som en del av luftvägsblandningar och vid högt tryck som bedövningsmedel undersöks. Det har noterats att när gasblandningar innehållande krypton andas in, observeras en narkotisk effekt.
Sagidulina Ilmira
HF Tyumen State University, 581 grupp. 2011
Webbplats "XuMuk.ru", Chemical Encyclopedia:
Krypton är ett element i huvudundergruppen i den åttonde gruppen, den fjärde perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D.I. Mendeleev, med atomnummer 36. Betecknas med symbolen Kr (lat. Krypton). Det enkla ämnet krypton (CAS-nummer: 7439-90-9) är en inert monoatomisk gas utan färg, smak eller lukt.
Berättelse
Ingår i gruppen ädelgaser i det periodiska systemet. År 1898 isolerade den engelske vetenskapsmannen W. Ramsay från flytande luft (efter att tidigare ha avlägsnat syre, kväve och argon) en blandning där två gaser upptäcktes med den spektrala metoden: krypton ("dold", "hemlig") och xenon ("hemlig") främmande", "ovanligt"). Namnet kommer från grekiskan. κρυπτός - gömd.
Definition
Krypton detekteras kvalitativt med användning av emissionsspektroskopi (karakteristiska linjer 557,03 nm och 431,96 nm). Det bestäms kvantitativt genom masspektrometri, kromatografi och även genom metoder för absorptionsanalys.
Kemiska egenskaper
Krypton är kemiskt inert. Under svåra förhållanden reagerar den med fluor och bildar kryptondifluorid. Relativt nyligen erhölls den första föreningen med Kr-O-bindningar (Kr(OTeF 5) 2).
1965 tillkännagavs att föreningar med sammansättningen KrF 4, KrO 3 · H 2 O och BaKrO 4 hade erhållits. Deras existens motbevisades senare.
År 2003 erhölls den första föreningen med en C-Kr-bindning (HKrC≡CH - hydrokryptoacetylen) i Finland genom fotolys av krypton och acetylen på en kryptonmatris.
Mottagande
Det erhålls som en biprodukt i form av en krypton-xenonblandning under luftseparationsprocessen i industrianläggningar.
I processen med luftseparation genom lågtemperaturlikriktning utförs ett konstant urval av den flytande syrefraktionen som innehåller flytande kolväten, krypton och xenon (valet av syrefraktionen med kolväten är nödvändigt för att säkerställa explosionssäkerhet).
För att extrahera Kr och Xe från den valda fraktionen avlägsnas kolväten i katalytiska ugnar vid t = 500-600 C och skickas till en extra destillationskolonn för att avlägsna syre, efter anrikning av Kr + Xe-blandningen till 98-99 %, -renad från kolväten i katalytiska ugnar och sedan i ett block av adsorbatorer fyllda med silikagel (eller annan adsorbent).
Efter att ha rengjort gasblandningen från kvarvarande kolväten och fukt, pumpas den in i cylindrar för transport till en Kr- och Xe-separeringsanläggning (detta beror på det faktum att inte alla företag som driver luftsepareringsanläggningar har en Kr- och Xe-separeringsanläggning).
Den vidare processen att separera Kr och Xe till rena komponenter sker längs följande kedja: avlägsnande av kolväterester i en kontaktkatalytisk ugn fylld med kopparoxid vid en temperatur av 300-400 C, avlägsnande av fukt i en adsorber fylld med zeolit, kylning i en värmeväxlare, tillförsel för separation i en rektifikationskolonn nr 1 där flytande Xe tas från bottenutrymmet (den nedre delen av destillationskolonnen) av kolonnen och skickas till kolumn nr 3, där den renas vidare från Kr föroreningar, och pumpas sedan ut med en membrankompressor till cylindrar. Gasformig Kr tas från under locket på kondensorn i kolumn nr 1 och skickas till kolumn nr 2, där den renas från kvarvarande kväve, syre och argon (deras kokpunkt är betydligt lägre än kokpunkten för krypton) . Rent krypton tas från bottenutrymmet i kolumn nr 2 och pumpas in i cylindrar av en membrankompressor.
Processen att separera en blandning av krypton och xenon kan utföras antingen kontinuerligt eller cykliskt, eftersom råmaterial (blandning) ackumuleras för bearbetning.
