KRIPTON: TARIHÇE, ÖZELLIKLER, YAPI, EDINME, RISKLER, KULLANIMLAR - KIMYA - 2025

Kripton sembolü Kr ile temsil edilir ve periyodik sistemin İnci grubunun 18 bulunan bir değerli bir gazdır. Argonu takip eden gazdır ve bolluğu o kadar düşüktür ki gizli olarak kabul edilirdi; adı nereden geliyor. Neredeyse mineral taşlarda değil, doğal gaz kütlelerinde bulunur ve denizlerde ve okyanuslarda neredeyse hiç çözünmez.

Tek başına adı Süpermen, gezegeni Kripton ve süper kahramanı zayıflatan ve onu süper güçlerinden mahrum eden ünlü kriptonit imgesini çağrıştırıyor. Bunu duyduğunuzda kripto para birimlerini veya kriptoları ve özünde bu gazdan uzak olan diğer terimleri de düşünebilirsiniz.

Elektriksel deşarjdan heyecanlanan ve beyaz ışıkla parlayan kriptonlu şişe. Kaynak: Kimyasal Elementlerin Yüksek Çözünürlüklü Görüntüleri

Ancak, bu soy gaz, yukarıda bahsedilen rakamlara kıyasla daha az savurgan ve "gizli" dir; reaktivite eksikliği, özellikle fiziksel alan olmak üzere farklı alanlara odaklanan araştırmalarda uyandırabilecek tüm potansiyel ilgiyi ortadan kaldırmaz.

Diğer soy gazların aksine, bir elektrik alanında uyarıldığında kriptonun yaydığı ışık beyazdır (üstteki resim). Bu nedenle aydınlatma sektöründe çeşitli kullanımlar için kullanılmaktadır. Pratik olarak herhangi bir neon ışığın yerini alabilir ve sarımsı yeşil olmasıyla ayırt edilen kendi kendine yayabilir.

Nükleer tıp için tasarlanmış bazı radyoizotoplardan bahsetmeye gerek yok, doğada altı kararlı izotop karışımı olarak ortaya çıkar. Bu gazı elde etmek için, soluduğumuz havanın sıvılaştırılması gerekir ve ortaya çıkan sıvı, kriptonun daha sonra saflaştırıldığı ve bileşen izotoplarına ayrıldığı fraksiyonel bir damıtmaya tabi tutulur.

Kripton sayesinde, nükleer füzyon çalışmalarının yanı sıra lazerlerin cerrahi amaçlı uygulamalarında ilerlemek mümkün olmuştur.

Tarih

- Gizli öğenin keşfi

1785'te İngiliz kimyager ve fizikçi Henry Cavendish, havanın azottan bile daha az aktif bir madde içerdiğini keşfetti.

Bir asır sonra İngiliz fizikçi Lord Rayleigh, saf nitrojen olduğunu düşündüğü bir gazı havadan izole etti; ama sonra daha ağır olduğunu keşfetti.

1894'te İskoç kimyager Sir William Ramsey, yeni bir element olduğu ortaya çıkan bu gazı izole etmek için işbirliği yaptı: argon. Bir yıl sonra, kleveit mineralini ısıtarak helyum gazını izole etti.

Sör William Ramsey, asistanı İngiliz kimyager Morris Travers ile birlikte 30 Mayıs 1898'de Londra'da kriptonu keşfetti.

Ramsey ve Travers, periyodik tabloda argon ve helyum elementleri arasında bir boşluk olduğuna ve bu boşluğu yeni bir elementin doldurması gerektiğine inanıyorlardı. Ramsey, kriptonun keşfedilmesinden bir ay sonra, Haziran 1898, neon keşfetti; helyum ve argon arasındaki boşluğu dolduran element.

metodoloji

Ramsey, önceki keşfinde gizlenmiş yeni bir element olan argonun varlığından şüpheleniyordu. Ramsey ve Travers fikirlerini test etmek için havadan büyük miktarda argon almaya karar verdiler. Bunun için havanın sıvılaşmasını sağlamak zorundaydılar.

Daha sonra, sıvı havayı fraksiyonlara ayırmak için damıttılar ve istenen gaz halindeki elementin varlığını daha hafif fraksiyonlarda araştırdılar. Ama bir hata yaptılar, görünüşe göre sıvılaştırılmış havayı aşırı ısıttılar ve numunenin çoğunu buharlaştırdılar.

Sonunda ellerinde sadece 100 mL numune vardı ve Ramsey, bu hacimde argondan daha hafif elementin varlığının olası olmadığına ikna oldu; ancak kalıntı numune hacminde argondan daha ağır bir element olasılığını araştırmaya karar verdi.

Düşüncesinin ardından, kızgın bakır ve magnezyum kullanarak gazdaki oksijen ve nitrojeni uzaklaştırdı. Daha sonra, gazın spektrumunu elde etmek için yüksek voltaj uygulayarak kalan gazın bir örneğini bir vakum tüpüne yerleştirdi.

Beklendiği gibi, argon mevcuttu, ancak spektrumda iki yeni parlak çizginin ortaya çıktığını fark ettiler; biri sarı, diğeri yeşil, her ikisi de hiç gözlenmemişti.

- İsmin ortaya çıkışı

Ramsey ve Travers, sabit basınçta gazın özgül ısısı ile sabit hacimdeki özgül ısısı arasındaki ilişkiyi hesaplamış ve bu ilişki için 1,66 değerini bulmuştur. Bu değer, tek tek atomların oluşturduğu bir gaza karşılık geldi ve bunun bir bileşik olmadığını gösterdi.

Bu nedenle, yeni bir gazın mevcudiyetindeydiler ve kripton keşfedildi. Ramsey, Yunanca "kripto" kelimesinden türetilen ve "gizli" anlamına gelen bir kelime olan Krypton olarak adlandırmaya karar verdi. William Ramsey, bu soy gazları keşfettiği için 1904'te Nobel Kimya Ödülü'nü aldı.

Fiziksel ve kimyasal özellikler

Görünüm

Elektrik alanında akkor beyaz bir renk sergileyen renksiz bir gazdır.

Standart atom ağırlığı

83.798 u

Atom numarası (Z)

36

Erime noktası

-157.37ºC

Kaynama noktası

153.415ºC

Yoğunluk

Standart koşullar altında: 3.949 g / L

Sıvı hal (kaynama noktası): 2.413 g / cm ³

Bağıl gaz yoğunluğu

2.9 değeri olan hava ile ilişkili olarak = 1. Yani, kripton havanın üç katıdır.

Su çözünürlüğü

59,4 cm ³ / 1.000 g, 20ºC'de

Üçlü nokta

115,775 K ve 73,53 kPa

Kritik nokta

209,48 K ve 5,525 MPa

Füzyon ısısı

1,64 kJ / mol

Buharlaşma ısısı

9,08 kJ / mol

Molar kalori kapasitesi

20.95 J / (mol K)

Buhar basıncı

84 K sıcaklıkta 1 kPa basınca sahiptir.

Elektronegativite

Pauling ölçeğinde 3.0

İyonlaşma enerjisi

İlk: 1,350,8 kJ / mol.

İkinci: 2.350.4 kJ / mol.

Üçüncüsü: 3,565 kJ / mol.

Ses hızı

Gaz (23ºC): 220 m / s

Sıvı: 1.120 m / s

Termal iletkenlik

9.43 · 10 ^-3 W / (m mK)

Sipariş

diyamanyetik

Oksidasyon sayısı

Soy bir gaz olan Kripton çok reaktif değildir ve elektron kaybetmez veya kazanmaz. Klatrat Kr ₈ (H ₂ O) ₄₆ veya hidrürü Kr (H ₂ ) ₄ ile olduğu gibi, tanımlanmış bileşimde bir katı oluşturmayı başarırsa , o zaman 0 (Kr ⁰ ) bir sayı veya oksidasyon durumu ile katıldığı söylenir. ; yani nötr atomları bir molekül matrisiyle etkileşime girer.

Bununla birlikte, kripton, hepsinin en elektronegatif elementi olan flor ile bağlar kurarsa, resmen elektron kaybedebilir. KrF _2'de oksidasyon sayısı + _2'dir , bu nedenle iki değerlikli katyon Kr ²⁺ (Kr ²⁺ F ₂ ^- ) olduğu varsayılır .

Reaktivite

1962'de kripton diflorür (KrF ₂ ) sentezi rapor edildi. Bu bileşik oldukça uçucu, renksiz, kristal yapıda bir katıdır ve oda sıcaklığında yavaşça ayrışır; ancak -30 C'de kararlıdır. Kripton Florür, güçlü bir oksitleyici ve florlama maddesidir.

Krypton, -183 ° C'de bir elektrik deşarj tüpünde birleştirildiğinde flor ile reaksiyona girerek KrF ₂ oluşturur . Reaksiyon ayrıca, kripton ve florin -196 ° C'de ultraviyole ışıkla ışınlandığında meydana gelir.

KrF ⁺ ve Kr ₂ F ₃ ⁺ , KrF _2'nin güçlü florür alıcıları ile reaksiyonu sonucu oluşan bileşiklerdir . Kripton, kararsız bir bileşiğin bir parçasıdır: Kripton ile oksijen (Kr-O) arasında bir bağa sahip olan K (OTeF ₅ ) ₂ .

HCΞN-Kr-F katyonunda bir kripton-nitrojen bağı bulunur. Kripton hidritler, KrH ₂ , 5 GPa'dan daha büyük basınçlarda büyütülebilir.

20. yüzyılın başında, bu soy gazdan tasarlanan sıfır reaktivite göz önüne alındığında, tüm bu bileşiklerin imkansız olduğu düşünülüyordu.

Yapı ve elektronik konfigürasyon

Kripton atomu

Asil bir gaz olan Kripton, tüm değerlik sekizlisine sahiptir; yani, s ve p orbitalleri tamamen elektronik konfigürasyonlarında doğrulanabilen elektronlarla doldurulur:

3b ¹⁰ 4s ² 4p ⁶

Üzerinde çalışan basınç veya sıcaklık koşullarından (bugüne kadar) bağımsız olarak tek atomlu bir gazdır. Bu nedenle, üç durumu, mermerler olarak düşünülebilecek Kr atomlarının atomlar arası etkileşimleriyle tanımlanır.

Bu Kr atomları, benzerleri (He, Ne, Ar, vb.) Gibi, nispeten küçük oldukları ve aynı zamanda yüksek bir elektron yoğunluğuna sahip oldukları için polarize edilmeleri kolay değildir; diğer bir deyişle, bu mermerlerin yüzeyi, komşu bir mermerde bir başkasını indükleyen anlık bir dipol oluşturmak için önemli ölçüde deforme olmaz.

Etkileşim etkileşimleri

Bu nedenle, Kr atomlarını bir arada tutan tek kuvvet Londra saçılma kuvvetidir; ancak kripton durumunda çok zayıftırlar, bu nedenle atomlarının bir sıvı veya kristali tanımlaması için düşük sıcaklıklar gerekir.

Bununla birlikte, bu sıcaklıklar (sırasıyla kaynama ve erime noktaları) argon, neon ve helyuma kıyasla daha yüksektir. Bunun nedeni, daha büyük bir atom yarıçapına eşdeğer olan ve dolayısıyla daha polarize edilebilir olan kriptonun daha büyük atomik kütlesidir.

Örneğin, kriptonun kaynama noktası -153 ºC civarında iken asal gazlar argon (-186 ºC), neon (-246 ºC) ve helyum (-269 ºC) daha düşüktür; yani gazlarının sıvı fazda yoğunlaşabilmesi için daha düşük sıcaklıklara (-273,15 ºC veya 0 K'ye yakın) ihtiyacı vardır.

Burada atom yarıçaplarının boyutunun doğrudan etkileşimleriyle nasıl ilişkili olduğunu görüyoruz. Aynısı, kriptonun sonunda -157 ºC'de kristalleştiği sıcaklık olan ilgili erime noktalarında da olur.

Kripton kristali

Sıcaklık -157 ° C'ye düştüğünde, Kr atomları daha fazla birleşmek ve yüz merkezli kübik yapıya (fcc) sahip beyaz bir kristali tanımlamak için yeterince yavaş yaklaşır. Dolayısıyla artık dağılma güçleri tarafından yönetilen yapısal bir düzen var.

Hakkında çok fazla bilgi olmamasına rağmen, kripton fcc kristali, çok büyük basınçlara maruz kalırsa daha yoğun fazlara kristalin geçişlere girebilir; Kr atomlarının daha fazla gruplanacağı kompakt altıgen (hcp) gibi.

Ayrıca, bu noktayı bir kenara bırakmadan, Kr atomları klatrat adı verilen buz kafeslerine hapsolabilir. Sıcaklık yeterince düşükse, belki de su molekülleri tarafından düzenlenmiş ve çevrelenmiş Kr atomları ile karışık kripton-su kristalleri olabilir.

Nerede bulunur ve elde edilir

Atmosfer

Kripton, helyumdan farklı olarak Dünya'nın yerçekimi alanından kaçamadığından atmosfer boyunca dağılmıştır. Soluduğumuz havadaki konsantrasyonu 1 ppm civarındadır, ancak bu, gaz emisyonlarına bağlı olarak değişebilir; Volkanik püskürmeler, gayzerler, kaplıcalar veya belki de doğal gaz yatakları.

Suda az çözünür olduğu için hidrosferdeki konsantrasyonu muhtemelen ihmal edilebilir düzeydedir. Aynı şey minerallerde de olur; birkaç kripton atomu bunların içinde hapsolabilir. Dolayısıyla bu soy gazın tek kaynağı havadır.

Sıvılaşma ve fraksiyonel damıtma

Bunu elde etmek için, havanın bir sıvılaştırma sürecinden geçmesi gerekir, böylece tüm bileşen gazları yoğunlaşır ve bir sıvı oluşturur. Bu sıvı daha sonra düşük sıcaklıklarda fraksiyonel damıtma uygulanarak ısıtılır.

Oksijen, argon ve nitrojen damıtıldıktan sonra, kripton ve ksenon, aktif karbon veya silika jel üzerinde adsorbe edilen kalan sıvıda kalır. Bu sıvı, kriptonu damıtmak için -153 ºC'ye kadar ısıtılır.

Son olarak, toplanan kripton, gaz halindeki safsızlıkları gideren sıcak metal titanyumdan geçirilerek saflaştırılır.

İzotoplarının ayrılması isteniyorsa, gazın termal difüzyona uğradığı bir cam kolondan yükselmesi sağlanır; daha hafif olan izotoplar yukarı doğru yükselirken, daha ağır olanlar altta kalma eğiliminde olacaktır. Böylece, örneğin ⁸⁴ Kr ve ⁸⁶ Kr izotopu altta ayrı ayrı toplanır.

Kripton, Pyrex cam ampullerde ortam basıncında veya hava geçirmez çelik tanklarda saklanabilir. Paketlemeden önce, spektrumunun benzersiz olduğunu ve diğer unsurların çizgilerini içermediğini onaylamak için spektroskopi ile kalite kontrolüne tabi tutulur.

Nükleer fizyon

Kripton elde etmenin başka bir yöntemi de uranyum ve plütonyumun nükleer fisyonunda yatar ve bunlardan radyoaktif izotoplarının bir karışımı da üretilir.

izotopları

Kripton, doğada altı kararlı izotop olarak bulunur. Bunlar Dünya'daki karşılık gelen bolluklarıyla: ⁷⁸ Kr (% 0,36), ⁸⁰ Kr (% 2,29), ⁸² Kr (% 11,59), ⁸³ Kr (% 11,50), ⁸⁴ Kr (% 56,99) ve ⁸⁶ Kr (% 17,28). ⁷⁸ Kr bir radyoaktif izotop olduğu; ancak yarı ömrü (t _1/2 ) o kadar uzundur (9,2 · 10 ²¹ yıl) ve pratik olarak kararlı kabul edilir.

Standart atom kütlesinin (atom ağırlığı) 83.798 u olmasının nedeni budur, ⁸⁴ Kr izotopunun ⁸⁴ u'suna daha yakındır .

Eser miktarlarda, ⁸⁰ Kr kozmik ışınlar aldığında üretilen radyoizotop ⁸¹ Kr (t _1/2 = 2.3 · 10 ⁵ ) da bulunur . Daha önce bahsedilen izotoplara ek olarak, iki sentetik radyoizotop vardır: ⁷⁹ Kr (t _1/2 = 35 saat) ve ⁸⁵ Kr (t _1/2 = 11 yıl); ikincisi uranyum ve plütonyumun nükleer fisyonunun bir ürünü olarak üretilen şeydir.

Riskler

Kripton, normal koşullar altında reaksiyona girmediği için toksik olmayan bir elementtir ve güçlü oksitleyici maddelerle karıştırıldığında yangın riski oluşturmaz. Bu gazın sızması herhangi bir tehlike oluşturmaz; doğrudan nefes almadığınız sürece, oksijenin yerini değiştirmez ve boğulmaya neden olmaz.

Kr atomları herhangi bir metabolik reaksiyona girmeden vücuda girer ve vücuttan atılır. Bununla birlikte, akciğerlere ulaşması ve kan yoluyla taşınması gereken oksijenin yerini alabilirler, böylece kişi narkoz veya hipoksinin yanı sıra diğer rahatsızlıklardan muzdarip olabilir.

Aksi takdirde her nefeste sürekli kripton soluruz. Şimdi, bileşenlerine göre hikaye farklı. Örneğin, KrF ₂ güçlü bir florlama ajanıdır; ve bu nedenle, bu anyonlar F “vermek” olacaktır ^- karşılaştığı biyolojik matris herhangi bir moleküle, potansiyel olarak tehlikeli olan.

Muhtemelen bir kripton klatrat (bir buz kafesine hapsolmuş), toksisite ekleyen belirli safsızlıklar olmadıkça, önemli ölçüde tehlikeli değildir.

Uygulamalar

Yüksek hızlı kameralardan gelen flaşlar kısmen kriptonun uyarılmasından kaynaklanıyor. Kaynak: Mhoistion

Krypton, aydınlatma için tasarlanmış eserler veya cihazlar etrafında çeşitli uygulamalarda bulunur. Örneğin, sarımsı yeşil renklerin "neon ışıklarının" bir parçasıdır. Krypton'un "yasal" ışıkları beyazdır çünkü emisyon spektrumları görünür spektrumdaki tüm renkleri kapsar.

Kriptonun beyaz ışığı, çok yoğun ve hızlı oldukları için fotoğraflar için kullanıldı, yüksek hızlı kamera flaşları veya havaalanı pistlerinde anlık flaşlar için mükemmel.

Aynı şekilde bu beyaz ışığı yayan elektrik deşarj tüpleri, diğer gazları kullanarak heyecanlandırmaya gerek kalmadan birçok renkteki ışığı gösterme etkisi veren renkli kağıtlarla kaplanabilir.

Kullanım ömürlerini arttırmak için tungsten filamanlı ampullere ve aynı amaçla argon floresan lambalara eklenir, ayrıca yoğunlukları azaltılır ve maliyetleri artar (argondan daha pahalı olduğu için).

Kripton, akkor ampullerdeki gaz dolgusunu oluşturduğunda parlaklığını arttırır ve daha mavimsi hale getirir.

Lazerler

Işık gösterilerinde görülen kırmızı lazerler, helyum-neon karışımından ziyade kriptonun spektral çizgilerine dayanmaktadır.

Öte yandan, güçlü ultraviyole radyasyon lazerleri kriptonla yapılabilir: kripton florür (KrF). Bu lazer, fotolitografi, tıbbi ameliyatlar, nükleer füzyon alanındaki araştırmalar ve katı malzemelerin ve bileşiklerin mikro işlemesi (lazerin etkisi ile yüzeylerini değiştirmek) için kullanılır.

Sayacın tanımı

1960 ve 1983 yılları arasında , bir metrenin tam uzunluğunu tanımlamak için ⁸⁶ Kr izotopunun kırmızı-turuncu spektral çizgisinin dalga boyu ( 1.650.763,73 ile çarpılır) kullanıldı.

Nükleer silahların tespiti

Çünkü radyoizotop ⁸⁵ Kr, nükleer faaliyetin ürünlerinden biri olduğu için, tespit edilmesi, bir nükleer silahın patladığının veya söz konusu enerjinin yasadışı veya gizli faaliyetlerinin yürütüldüğünün bir göstergesidir.

İlaç

Kripton tıpta anestezik, X-ışını emici, kalp anormallik dedektörü olarak ve lazerleriyle gözün retinasını hassas ve kontrollü bir şekilde kesmek için kullanılmıştır.

Radyoizotoplarının, akciğerlerdeki hava ve kan akışını incelemek ve taramak ve hastanın hava yollarının nükleer manyetik rezonans görüntülerini elde etmek için nükleer tıp uygulamaları da vardır.

Referanslar

1. Gary J. Schrobilgen. (28 Eylül 2018). Kripton. Encyclopædia Britannica. Britannica.com'dan kurtarıldı
2. Vikipedi. (2019). Kripton. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
3. Michael Pilgaard. (2016, 16 Temmuz). Kripton Kimyasal Reaksiyonları. Pilgaardelements.com'dan kurtarıldı
4. Crystallography365. (16 Kasım 2014). Süper havalı bir malzeme - Krypton'un kristal yapısı. Kurtarıldı: crystallography365.wordpress.com
5. Doug Stewart. (2019). Kripton Öğesi Gerçekleri. Chemicool. Chemicool.com'dan kurtarıldı
6. Marques Miguel. (Sf). Kripton. Kurtarıldı: nautilus.fis.uc.pt
7. Advameg. (2019). Kripton. Ürünler nasıl yapılır. Kurtarıldı: madehow.com
8. AZoOptics. (25 Nisan 2014). Krypton Florür Excimer Laser - Özellikleri ve Uygulamaları. Azooptics.com adresinden kurtarıldı