STORIA, Proprietà, Struttura, Struttura, Ottieni, Rischi, Usi

Lui Kripton È un gas nobile che è rappresentato dal simbolo KR e si trova nel gruppo 18 della tavola periodica. È il gas che segue l'argon e la sua abbondanza è così bassa da essere considerata nascosta; Da lì arriva il tuo nome. Non è quasi in pietre minerali, ma in masse di gas naturale e appena sciolto nei mari e negli oceani.

Il suo solo nome evoca l'immagine di Superman, il suo pianeta Kripton e la famosa Kriptonite, una pietra che indebolisce il supereroe e lo priva dei suoi superpoteri. Puoi anche pensare alle criptovalute o alla cripta quando ne hai sentito parlare, così come in altri termini che sono lontani nella sua essenza di questo gas.

Vial con Kripton eccitato da una scossa elettrica e splendente di luce bianca. Fonte: immagini ad alta risoluzione degli elementi chimici [CC di 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)]

Tuttavia, questo gas nobile è meno stravagante e "nascosto" rispetto a quelle cifre sopra menzionate; Sebbene la sua mancanza di reattività non toglie tutto il potenziale interesse che può suscitare nella ricerca incentrata su diversi campi, in particolare il fisico.

A differenza degli altri gas nobili, la luce che dice addio al Kripton quando è eccitata in un campo elettrico è bianco (immagine superiore). Per questo motivo, viene utilizzato per vari usi nel settore dell'illuminazione. Puoi praticamente sostituire qualsiasi luce al neon ed emettere la tua, il che si distingue per essere verde giallastro.

È presentato in natura come una miscela di sei isotopi stabili, per non parlare di alcuni radioisotopi destinati alla medicina nucleare. Per ottenere questo gas, l'aria che respiriamo deve fondersi e sottomettersi al suo liquido risultante a una distillazione frazionaria, in cui il Kripton viene successivamente purificato e separato nei suoi isotopi costituenti.

Grazie al Kripton, è stato possibile avanzare negli studi di fusione nucleare, nonché nelle applicazioni dei laser a fini chirurgici.

Storia

- Scoperta dell'elemento nascosto

Nel 1785 il chimico inglese e Henry Cavendish scoprirono che l'aria conteneva una piccola parte di una sostanza ancora meno attiva rispetto all'azoto.

Un secolo dopo il fisico inglese Lord Rayleight, trasolato dall'aria un gas che pensava che fosse puro azoto; Ma poi ha scoperto che era più pesante.

Nel 1894 il chimico scozzese, Sir William Ramsey, collaborò per isolare questo gas, che si rivelò essere un nuovo elemento: Argon. Un anno dopo, ha isolato il gas elio mediante il riscaldamento del minerale di Cleveíta.

Sir William Ramsey stesso, insieme al suo assistente, il chimico inglese Morris Travers, scoprì il Kripton il 30 maggio 1898, a Londra.

Ramsey e Travers hanno considerato che c'era uno spazio nella tavola periodica tra gli elementi dell'argon ed elio, e un nuovo elemento doveva riempire questo spazio. Ramsey, un mese dopo la scoperta del Kripton, giugno 1898, scoprì il neon; elemento che riempì lo spazio tra elio e argon.

Metodologia

Ramsey sospettava che l'esistenza di un nuovo elemento nascosto all'interno della sua precedente scoperta, quella di Argon. Ramsey e Travers, per controllare la loro idea, decisero di ottenere un grande volume di argon aereo. Per questo dovevano produrre liquefazione dell'aria.

Quindi, hanno distillato l'aria liquida per separarla in frazioni ed esplorare nelle frazioni più leggere la presenza dell'elemento gassoso desiderato. Ma hanno fatto un errore, a quanto pare hanno riscaldato l'aria eccessivamente liquefatta ed evaporano molto del campione.

Alla fine avevano solo 100 ml del campione e Ramsey era convinto che la presenza dell'elemento più leggero rispetto all'argon in quel volume era improbabile; Ma ha deciso di esplorare la possibilità dell'esistenza di un elemento più pesante dell'argon nel volume del campione residuo.

Dopo il suo pensiero, ha eliminato l'ossigeno e l'azoto del gas usando rame rosso e magnesio. Quindi posizionato un campione del gas rimanente in un tubo a vuoto, applicando un'alta tensione per ottenere lo spettro del gas.

Come previsto, era presente Argon, ma hanno notato l'aspetto nello spettro di due nuove linee luminose; un giallo e l'altro verde, che non era mai stato osservato.

- Emergere del nome

Ramsey e Travers hanno calcolato la relazione tra il calore specifico del gas a pressione costante e il suo calore specifico a volume costante, trovando un valore di 1,66 per quel rapporto. Questo valore corrispondeva a un gas formato da singoli atomi, dimostrando che non era un composto.

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Pertanto, erano in presenza di un nuovo gas e Kripton era stato scoperto. Ramsey decise di chiamarlo Krypton, una parola derivata dalla parola greca "krypto" che significa "nascosto". William Ramsey ricevette il premio Nobel in chimica nel 1904 per la scoperta di questi gas nobili.

Proprietà fisiche e chimiche

Aspetto

È un gas incolore che mostra un colore bianco incandescente in un campo elettrico.

Peso atomico standard

83.798 u

Numero atomico (Z)

36

Punto di fusione

-157.37 ºC

Punto di ebollizione

153.415 ºC

Densità

In condizioni standard: 3.949 g/l

Stato liquido (punto di ebollizione): 2.413 g/cm³

Densità del gas relativa

2,9 con una relazione di valore con valore = 1. Cioè, il Kripton è tre volte più denso dell'aria.

Solubilità dell'acqua

59,4 cm³/1.000 g a 20 ºC

Triplo punto

115.775 K e 73,53 kPa

Punto critico

209,48 K e 5.525 MPa

Calore di fusione

1,64 kJ/mol

Calore di vaporizzazione

9,08 kJ/mol

Capacità calorica molare

20,95 J/(mol · K)

Pressione del vapore

A una temperatura di 84 K ha una pressione di 1 kPa.

Elettronegatività

3.0 sulla scala Pauling

Energia ionizzata

Primo: 1.350,8 kJ/mol.

Secondo: 2.350,4 kJ/mol.

Terzo: 3.565 kJ/mol.

Velocità del suono

Gas (23 ºC): 220 m/s

Liquido: 1.120 m/s

Conduttività termica

9,43 · 10^-3 W/(M · K)

Ordine Magnetico

Diamagnetico

Numero di ossidazione

Il kripton perché è un gas nobile non è molto reattivo e non perde o guadagna elettroni. Se riesci a formare un solido di composizione definita, come con il KR Clatrato₈(H₂O)₄₆ o il suo idruro KR (h₂)₄, Si dice quindi che partecipa a un numero o stato di ossidazione di 0 (KR⁰); Cioè, i loro atomi neutri interagiscono con una matrice di molecole.

Tuttavia, il Kripton può perdere formalmente elettroni se forma collegamenti all'elemento più elettronegativo di tutti: fluoro. Nel KRF₂ Il suo numero di ossidazione è +2, quindi si assume l'esistenza del catione bivalente²⁺ (Kr²⁺F₂^-).

Reattività

Nel 1962 la sintesi di Kripton Diffluoride (KRF₂). Questo composto è un solido cristallino, incolore, altamente volatile e si decompone lentamente a temperatura ambiente; Ma è stabile a -30 ºC. Il fluoruro di Krypton è un potente agente ossidante e fluorurante.

Il Kripton reagisce con il fluoruro se combinato in un tubo di scossa elettrica a -183 ºC, formando il KRF₂. La reazione viene anche prodotta quando il krypton e il fluoruro con luce ultravioletta a -196 ºC sono irradiati.

Il KRF⁺ e Kr₂F₃⁺ Sono composti formati dalla reazione KRF₂ Con forti accettori di fluoro. Il Kripton fa parte di un composto instabile: K (OTEF₅)₂, che presenta un legame tra Crypton e un ossigeno (KR-O).

Un legame Crypton-Nitrogen si trova nel catione HCξN-KR-F. Kripton Hidrues, KRH₂, Le pressioni superiori a 5 GPA possono essere coltivate.

All'inizio del ventesimo secolo tutti questi composti furono considerati impossibili data la reattività nulla che fu concepita a questo gas nobile.

Struttura elettronica e configurazione

Kripton Atom

Il Kripton essendo un gas nobile ha il suo ottetto di Valencia completa; Cioè, i loro orbitali S e P sono completamente pieni di elettroni, che possono essere trovati nella loro configurazione elettronica:

[AR] 3D¹⁰ 4s² 4p⁶

È un gas monoatomico indipendentemente (fino ad oggi) le condizioni di pressione o di temperatura che funzionano su di esso. Pertanto, i suoi tre stati sono definiti dalle interazioni interatomiche dei loro atomi KR, che possono essere immaginati come se fossero marmi.

Questi atomi KR, come i loro coetanei (lui, NE, AR, ecc.), non sono facili da polarizzare, poiché sono relativamente piccoli e hanno anche un'alta densità elettronica; Cioè, la superficie di questi marmi non è ritardata in modo sensibile per generare un dipolo istantaneo che ne induce un altro in un marmo vicino.

Interazioni interatomiche

È per questo motivo che l'unica forza che gli atomi di KR mantengono sono coesivi sono la dispersione di Londra; Ma sono molto deboli nel caso del Kripton, quindi richiede basse temperature in modo che i loro atomi definiscano un liquido o un vetro.

Tuttavia, queste temperature (punto di ebollizione e punto di fusione, rispettivamente) sono più elevate rispetto a quelle di argon, neon ed elio. Ciò è dovuto alla più grande massa atomica del Kripton, equivalente a un raggio atomico più ampio e, quindi, più polarizzabile.

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Ad esempio, il punto di ebollizione del Kripton è di circa -153 ºC, mentre quelli dei nobili gas argon (-186 ºC), neon (-246 ºC) ed elio (-269 ºC), sono più bassi; Cioè, i loro gas hanno bisogno di temperature più fredde (più vicine a -273,15 ºC o 0 K) per essere in grado di condensare nella fase liquida.

Qui vediamo come le dimensioni delle sue radio atomiche siano direttamente correlate alle sue interazioni interatomiche. Lo stesso vale per i rispettivi punti di fusione, una temperatura alla quale il Kripton si cristallizza finalmente a -157 ºC.

Kripton Crystal

Quando la temperatura scende a -157 ºC, gli atomi di KR si avvicinano abbastanza a coeso e definiscono un cristallo bianco di struttura cubica centrata sui volti (FCC). Quindi, ora esiste un ordine strutturale governato dalle sue forze di dispersione.

Sebbene non ci siano molte informazioni al riguardo, il cristallo FCC di Kripton può subire transizioni cristalline a fasi più dense se è soggetto a enormi pressioni; Come esagonale compatta (HCP), in cui gli atomi di KR saranno più raggruppati.

Allo stesso modo, senza lasciare da parte questo punto, gli atomi di KR possono essere intrappolati in gabbie di ghiaccio chiamate Cloratos. Se la temperatura è abbastanza bassa, potrebbero esserci cristalli kripton-agua miscelati, con gli atomi KR ordinati e circondati da molecole d'acqua.

Dov'è e ottieni

Atmosfera

Il Kripton viene diffuso in tutta l'atmosfera, senza essere in grado di scappare dal campo gravitazionale della Terra a differenza dell'elio. Nell'aria che respiriamo la sua concentrazione è di circa 1 ppm, sebbene possa variare a seconda delle emanazioni gassose; o eruzioni vulcaniche, geisere, sorgenti termali o forse depositi di gas naturale.

Poiché è poco solubile in acqua, è probabile che la sua concentrazione nell'idrosfera sia spregevole. Lo stesso vale per i minerali; Ci sono pochi atomi di Kripton che possono essere intrappolati dentro di loro. Pertanto, l'unica fonte di questo gas nobile è l'aria.

Liquefazione e distillazione frazionaria

Per ottenerlo, l'aria deve passare attraverso un processo di liquefazione, in modo che tutti i gas componenti si condensino e formino un liquido. Quindi, questo liquido viene riscaldato applicando una distillazione frazionaria a basse temperature.

Una volta che l'ossigeno, l'argon e l'azoto sono stati distillati, il Kripton e lo xeno rimangono nel fluido rimanente, che adsorbiti su carbonio attivo o gel di silice. Questo liquido viene riscaldato a -153 ºC per essere in grado di distillare il kripton.

Infine, il kripton raccolto viene purificato nel farlo attraversando il titanio di metallo caldo, che elimina le bevande analcoliche.

Se si desidera la separazione dei suoi isotopi, il gas è salita da una colonna di vetro in cui soffre la diffusione termica; Gli isotopi più leggeri saliranno in alto, mentre i più pesanti tenderanno a rimanere in fondo. Quindi, l'isotopo ⁸⁴Kr e ⁸⁶KR, ad esempio, sono raccolti separatamente in background.

Il Kripton può essere immagazzinato in bulbi di vetro pyrex ambientale o in serbatoi ermetici in acciaio. Prima di imballarlo, è sottoposto a controllo di qualità attraverso la spettroscopia, per certificare che lo spettro è unico e non contiene linee di altri elementi.

Fision nucleare

Un altro metodo per ottenere il Kripton sta nella fissione nucleare di uranio e plutonio, di cui vi sono anche una miscela dei suoi isotopi radioattivi.

Isotopi

Kripton è presentato in natura come sei isotopi stabili. Questi, con le loro corrispondenti abbondanze sulla Terra, sono: ⁷⁸KR (0,36%), ⁸⁰KR (2,29%), ⁸²KR (11,59%), ⁸³KR (11,50%), ⁸⁴KR (56,99%) e ⁸⁶KR (17,28%). Lui ⁷⁸KR è un isotopo radioattivo; Ma la tua mezza vita (T_1/2) è così grande (9.2 · 10^ventuno anni) che è praticamente considerato stabile.

Ecco perché la sua massa atomica standard (peso atomico) è 83.798 U, più vicina a 84 U dell'isotopo ⁸⁴Kr.

Nelle tracce le quantità sono anche il radioisotopo ⁸¹KR (T_1/2= 2.3 · 10⁵), che si verifica quando il ⁸⁰KR riceve raggi cosmici. Oltre agli isotopi di cui sopra, ci sono due radioisotopi sintetici: il ⁷⁹KR (T_1/2= 35 ore) e ⁸⁵KR (T_1/2= 11 anni); Quest'ultimo è quello che si verifica come prodotto della fissione nucleare di uranio e plutonio.

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Rischi

Kripton è un elemento non tossico, in quanto non reagisce in condizioni normali, né rappresenta il rischio di incendio se miscelato con forti agenti ossidanti. Una perdita di questo gas non è pericolo; A meno che non respiri direttamente, fino a quando non si muovi l'ossigeno e causa il soffocamento.

Gli atomi KR entrano e vengono espulsi dal corpo senza partecipare a alcuna reazione del metabolismo. Tuttavia, possono spostare l'ossigeno che dovrebbe raggiungere i polmoni e trasportare attraverso il sangue, in modo che l'individuo possa soffrire di narcosi o ipossia, oltre ad altre condizioni.

Per il resto, respiriamo costantemente Kripton in ogni gap aereo. Ora, per quanto riguarda i suoi composti, la storia è un altro. Ad esempio, il KRF₂ È un potente agente fluorante; E quindi, "darà" anioni f f^- a qualsiasi molecola della matrice biologica con cui si trova, essendo potenzialmente pericoloso.

Forse un Kripton Clatrat (catturato in una gabbia di ghiaccio) non è considerevolmente pericoloso, a meno che non vi siano alcune impurità che forniscono la tossicità.

Applicazioni

I flash di telecamere ad alta velocità sono in parte dovuti all'eccitazione di Kripton. Fonte: mhoison [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Il Kripton è presente in varie applicazioni attorno ad artefatti o dispositivi progettati per l'illuminazione. Ad esempio, fa parte delle "luci al neon" dei colori verde giallastro. Le luci "legali" del Kripton sono bianche, poiché la loro spettro di emissione copre tutti i colori dello spettro visibile.

La luce bianca del Kripton è stata utilizzata per le fotografie, in quanto sono molto intense e veloci, perfette per i lampi telecamere ad alta velocità o per i lampi istantanei sui binari dell'aeroporto.

Allo stesso modo, i tubi di scosse elettriche emanate da questa luce bianca possono essere rivestiti con carte colorate, dando l'effetto di visualizzare luci di molti colori senza eccitare altri gas.

Viene aggiunto ai bulbi del filamento di tungsteno per aumentare il suo tempo utile e alle lampade ad argon fluorescenti per lo stesso scopo, riducendo anche la sua intensità e aumentando i suoi costi (perché è più costoso dell'argon).

Quando il Kripton compone il riempimento gassoso delle lampadine a incandescenza, aumenta la sua luminosità e lo rende il più bluastro.

Laser

I laser rossi visti negli spettacoli di luce si basano sulle linee spettrali del Kripton anziché sulla miscela di elio-neon.

D'altra parte, con il Kripton, possono essere fabbricati potenti laser di radiazioni ultraviolette: quelli del fluoruro di Kripton (KRF). Questo laser utilizza la fotolitografia, gli interventi chirurgici medici, la ricerca nel campo della fusione nucleare e i micromaqinados di materiali e composti solidi (modificando la sua superficie mediante l'azione del laser).

Definizione della metropolitana

Tra gli anni '60 e il 1983 ⁸⁶KR (moltiplicato per 1.650.763.73), al fine di definire la lunghezza esatta di un metro.

Rilevazione di armamenti nucleari

Perché il radioisotopo ⁸⁵KR è uno dei prodotti dell'attività nucleare, in cui viene rilevato è un indicativo che vi è stata la detonazione di un'arma nucleare o che vengono svolte attività illegali o clandestine di detta energia.

Medicinale

Il Kripton è stato usato in medicina come rivelatore anestetico, a raggi X, anomalie cardiache e per tagliare la retina oculare con un modo preciso e controllato con i loro laser.

I loro radioisotopi hanno anche applicazioni nella medicina nucleare, per studiare e scansionare il flusso di aria e sangue all'interno dei polmoni e ottenere immagini mediante risonanza magnetica nucleare del tratto respiratorio del paziente.

Riferimenti

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