Криптон

{{#if: Криптон | }} Шаблон:Карточка химического элемента Шаблон:Элемент периодической системы Крипто́н (химический символ — Kr, от лат. Krypton) — 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»)<ref>Шаблон:Cite web</ref>

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)<ref name="ХЭ"/>.

В остальной части Вселенной криптон встречается в более высоких пропорциях, сравнимых с литием, галлием и скандием<ref>Шаблон:Статья</ref>. Соотношение криптона и водорода во Вселенной в основном постоянно. Из этого можно сделать вывод, что межзвёздное вещество богато криптоном<ref>Шаблон:Статья</ref>. 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<ref>Шаблон:Статья</ref>.

Определение

Качественно криптон обнаруживают с помощью эмиссионной спектроскопии (характеристические линии Шаблон:Nobr и Шаблон:Nobr). Количественно его определяют масс-спектрометрически, хроматографически, а также методами абсорбционного анализа<ref name="ХЭ"/>.

Физические свойства

Криптон — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха (при давлении 6 атмосфер приобретает острый запах, похожий на запах хлороформа<ref>Шаблон:Статья</ref>). Плотность при стандартных условиях 3,745 кг/м³ (в 3 раза тяжелее воздуха)<ref name="ХЭ"/>. 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 Шаблон:Nobr, плотность твёрдого криптона при абсолютном нуле равна Шаблон:Nobr<ref name="ХЭ"/>.

Критическая температура 209,35 К, критическое давление Шаблон:Nobr (Шаблон:Nobr), критическая плотность Шаблон:Nobr. Тройная точка криптона находится при температуре Шаблон:Nobr, его плотность при этом Шаблон:NobrШаблон:Уточнить<ref name="ХЭ"/>.

Молярная теплоёмкость при постоянном давлении Шаблон:Nobr. Теплота плавления Шаблон:Nobr, теплота испарения Шаблон:Nobr<ref name="ХЭ"/>.

При стандартных условиях динамическая вязкость криптона составляет Шаблон:Nobr, теплопроводность Шаблон:Nobr, коэффициент самодиффузии Шаблон:Nobr<ref name="ХЭ"/>.

Диамагнитен. Магнитная восприимчивость −2,9·10⁻⁵. Поляризуемость Шаблон:Nobr<ref name="ХЭ"/>.

Энергия ионизации Шаблон:Nobr (Шаблон:Nobr), Шаблон:Nobr (Шаблон:Nobr)<ref name="ХЭ"/>.

Сечение захвата тепловых нейтронов у природного криптона около Шаблон:Nobr<ref name="ХЭ"/>.

Растворимость в воде при стандартном давлении 1 бар равна Шаблон:Nobr (0 °C), Шаблон:Nobr (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.)<ref name="ХЭ"/>.

Заполненная криптоном газоразрядная трубка

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)<ref>Four Decades of Fluorine Chemistry at McMaster. Шаблон:WaybackШаблон:Ref</ref>.

В 1965 году было заявлено о получении соединений состава KrF₄, KrO₃·H₂O и BaKrO₄. Позже их существование было опровергнуто<ref>Успехи химии. — 1974. — Т. 43, № 12, стр. 2179</ref>.

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<ref>Шаблон:Cite doi</ref>.

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 Шаблон:Nobr): ⁷⁸Kr (изотопная распространённость 0,35 %), ⁸⁰Kr (2,28 %), ⁸²Kr (11,58 %), ⁸³Kr (11,49 %), ⁸⁴Kr (57,00 %), ⁸⁶Kr (17,30 %)<ref name="Nubase2003">Данные приведены по Шаблон:Справочник:Nubase2003</ref>.

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<ref>Шаблон:БСЭ3</ref>.
• Как теплоизолятор и шумоизолятор в стеклопакетах<ref>Шаблон:Cite web</ref><ref>Choosing your windows. Energy rating of thermal insulation glass improved.</ref>.
• 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<ref>Шаблон:БСЭ3</ref>.
• 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<ref>Шаблон:Статья</ref>.

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<ref name=kus07a>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;</ref><ref name=kus07>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.</ref>.

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<ref name=kus07/><ref name=kus07a/>.

Литература

• Шаблон:ХЭ

Ссылки

• Физические демонстрационные опыты с криптоном в программе «Галилео» (на сайте YouTube)
• Криптон на Webelements
• Криптон в Популярной библиотеке химических элементов

	1	2															3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1
2
3
4
5
6
7