Pentru prima dată, kryptonul a fost numit gaz, izolat de William Ramsay de la mineritul kleveit. Dar foarte curând a fost necesar să eliminați acest nume și elementul "închide". Spectroscopul englez William Crookes a descoperit că gazul nu este altceva decât heliul, cunoscut deja din spectrul solar. Trei ani mai târziu, în 1898, numele "krypton" a reapărut, a fost însușit pentru un nou element, un nou gaz nobil.
L-am deschis din nou, Ramsay, și aproape accidental - "a mers la ușă, a lovit celălalt". Intenționând să distingă heliul de aerul lichid, omul de știință a început la început pe o pistă greșită: încerca să detecteze heliul în fracțiunile cu temperatură înaltă de fierbere a aerului. Bineînțeles, heliul, cel mai mic punct de fierbere al tuturor gazelor, nu putea fi, iar Ramzai na găsit-o. Dar a văzut linia galbenă și verde în spectrul fracțiunilor grele în locuri unde nici unul dintre elementele cunoscute nu a lăsat urme.
Astfel a fost deschis kryptonul, element al cărui nume în greacă înseamnă "secret". Numele este oarecum neașteptat pentru elementul care a intrat în mâinile cercetătorului.
Krypton pedigree
Se știe că heliul, radonul, aproape tot argonul și, probabil, neonul planetei noastre au o origine radiogenică, adică ele sunt produse de dezintegrare radioactivă. Și cum rămâne cu kryptonul?
Dintre procesele nucleare naturale cunoscute care generează cripton, este de interes cel mai important fenomen de fisiune spontană a nucleelor de uraniu și toriu.
În 1939 G.N. Flerov și KA Petrzak a descoperit că, în natură (foarte rar), se desprinde divizarea spontană a nucleelor de uraniu-238 în două fragmente de masă aproximativ egală. Chiar mai rar sunt nucleele 232 Th și 235 U. Fragmentele sunt atomi ai izotopilor din partea de mijloc a sistemului periodic de elemente. Fiind neutroni ("supraîncărcați"), aceste fragmente trec printr-un lanț de dezintegrare beta succesive. Printre produsele de descompunere finală se numără, de asemenea, izotopi grei stabili ai kryptonului.
Calculele arată totuși că decăderea radioactivă (inclusiv fisiunea uraniului-235 de către neutronii lenți) nu este principalul "producător" al kryptonului. În timpul existenței Pământului (dacă o considerăm egală cu 4,5 miliarde de ani), aceste procese nu au putut produce mai mult de două până la trei zecimi dintr-un procent din elementul nr. 36 existent pe planeta noastră. Unde este cea mai mare parte a acesteia?
Astăzi, această întrebare are două rezonabile, dar diferite în sensul răspunsului.
Unii oameni de știință cred că kryptonul pământesc a apărut în intestinul planetei. Progenitorii kripton erau elemente transuraniene, care a existat o singură dată pe Pământ, dar acum „dispărut“. Urme ale existenței lor, văzută în faptul că scoarța terestră are elemente din seria neptuniu radioactive de lungă durată (acum în întregime recreat artificial). O altă urme similare - urme de plutoniu și Neptuniu în mineralele pământului, deși ele pot fi produse de uraniu și de expunerea la neutroni cosmice.
Un alt grup de oameni de știință aderă la o altă opinie. În opinia lor, pământul krypton (ca și xenonul) a venit pe Pământ din Univers, în procesul de origine a Pământului. El era încă prezent în norul protoplanetar, era sorat de materia primară terestră, de unde mai târziu, când planeta era încălzită, separată în atmosferă.
Acest aviz se bazează, de asemenea, pe fapte. În favoarea sa, în special, faptul că kripton - grele de gaz, low-volatile și relativ ușor condensabil (spre deosebire de alte componente primare ale atmosferei) ar putea cu greu să părăsească Pământul în primele stadii de formare a acesteia.
Cine are dreptate? Cel mai probabil, ambele părți au dreptate: kryptonul planetei noastre este probabil un amestec de gaze de origine cosmică și terestră. Conform cercetărilor recente, există mult mai terestru.
Ce este acest amestec?
Ochii unui fizician și unui chimist
Criptonul gazos este de 2,87 ori mai greu decât aerul, iar lichidul este de 2,14 ori mai greu decât apa. Kryptonul este transformat într-un lichid la -155,9 ° C, și deja la -156,6 ° C se solidifică. Observăm că intervalele mici de temperatură dintre stările lichide și cele solide sunt caracteristice tuturor gazelor nobile. Aceasta indică slăbiciunea forțelor interacțiunii intermoleculare, care este destul de naturală: acești atomi au "închise", complet acoperite cu cochilii electronice. Molecula kryptonă este monatomică.
Krypton este primul dintre gazele nobile grele. Această diviziune nu este artificială. Observați diferența mare dintre valorile critice ale gazelor nobile ușoare și grele. La început sunt extrem de scăzute, în cele din urmă sunt mult mai mari. Astfel, punctele de fierbere ale crisptului și heliului diferă, cu 116,1 ° C Foarte diferite și alte caracteristici importante. Pentru a explica acest lucru cel mai logic prin natura forțelor de interacțiune intermoleculară: cu creșterea greutății moleculare a gazului nobil, forța de atracție reciprocă a moleculelor crește brusc.
Cryptul natural este alcătuit din șase izotopi stabili: 78 Kr, 80 Kr, 82 Kr, 83 Kr, 84 Kr și 86 Kr. Și toți sunt în stânci, în apele naturale și în atmosferă. Abundența altora este de 84 Kr, reprezintă 56,9% din kryptonul atmosferic.
În reacțiile nucleare produse în mod artificial izotop radioactiv al kripton 17 cu numere de masă de la 74 la 97. Unii dintre acești izotopi au fost folosite ca trasorilor radioactivi și generatoarele de radiații.
Mai ales important a fost krypton-85 - un beta-emițător aproape pur, cu un timp de înjumătățire de 10,3 ani.
Spectrul krypton este plin de linii în intervalul vizibil, în special în regiunea cu unde scurte. Cele mai strălucitoare linii sunt situate între 4807 și 5870 Å, astfel încât, în condiții normale, kryptonul oferă o strălucire albastru-verzuie.
Datorită solubilității sale bune în lichidele corporale, criptona la o presiune parțială de 3,5 atm are deja un efect narcotic asupra oamenilor.
Și acum despre chimia crisptului.
În atomul krypton, 36 de electroni sunt distribuite la patru niveluri de energie (cochilii). Această circumstanță, în sensul fizic și parțial chimic, aduce crisptonul mai aproape de gazele obișnuite, "normale". De ce?
În atomii de gaze nobile grele, învelișurile de electroni din exterior sunt închise. Dar fiind relativ îndepărtat de nucleu, cojile beneficiază de o anumită autonomie. Cu cât atomii unui gaz inert sunt mai greiți, cu atât mai mare este capacitatea lor de a se uni cu alți atomi.
Chimia gazelor inerte (acum fără citate nu poate fi eliminată) este un domeniu nou al științei. Dar nu a apărut pe un loc gol. În primul trimestru al secolului XX. oamenii de știință au observat formarea în descărcarea electrică a moleculelor ionizate de gaze inerte și, așa cum au fost, compușii acestor gaze cu alte elemente. În afara descărcării, aceste formațiuni s-au dezintegrat rapid, iar primele rapoarte ale compușilor de gaze inerte păreau să nu fie bine fundamentate.
Mai târziu, au fost cunoscuți clatrați cristalini * compuși ai kryptonului cu H2O, H2S, SO2. halogenuri de hidrogen, fenoli, toluen și alte substanțe organice. Ele sunt stabile chiar la temperatura camerei sub o presiune de 2,4 atm. Dar în anii 1940, omul de știință sovietic B.A. Nikitin a arătat că în compușii clatrați conexiunea este moleculară, în care electronii de valență nu interacționează.
* Compușii clathrate (sau compușii de includere) sunt substanțe care ocupă o poziție intermediară între soluțiile solide și compușii chimici adevărați.
În 1933, Linus Pauling. Mai târziu, de două ori laureat al premiului Nobel, dezvoltând ideea legăturilor de valență, a prezis posibilitatea existenței fluorurilor de krypton și xenon. Dar nu a fost până în 1962 când a fost obținut primul astfel de compus hexafluoroplatinat de xenon. După aceea s-au sintetizat fluorurile de krypton, xenon, radon și numeroșii lor derivați.
Desigur, conexiunea dintre krypton și alte gaze nobile nu este ușor de obținut. Astfel, KrF2 cristalin a fost obținut prin acțiunea unei descărcări electrice silențioase pe un amestec de fluor, krypton și argon într-un raport molar de 1: 70: 200. Condiții de reacție: presiune - 20 mm Hg, temperatură - minus 183 ° C
Proprietăți krypton difluorură destul de frecvente: temperatura camerei este instabilă, dar la o temperatură de gheață uscată (-78 ° C) poate fi depozitat pentru o perioadă lungă de timp. Și nu numai pentru a stoca, ci și pentru a investiga interacțiunea dintre aceste cristale incolore și alte substanțe. Difluorida lui Krypton este un oxidant foarte activ. Elimină clorul din acid clorhidric și oxigen din apă. Reacționând cu compuși organici, este nu numai că le oxideaza - în timp ce se produce, uneori, înlocuirea clorului cu fluor în moleculă organică. Cu toate acestea, multe substanțe organice, de exemplu, alcool etilic, care intră în contact cu difluorura de cripton, sunt aprinse. După fluorură de kripton obținut compusul elementului metalic de tranziție; în toți acești compuși există, de asemenea, fluor. Formula generală a unui astfel de compuși KrF + mef - 6. Excepțiile sunt compușii cu arsen și antimoniu: KR2 F3 + asf - 6. KR2 F3 + SBF - 6 și KrF + Sb2 F - 11. în reacțiile cu difluorură krypton ca un oxidant foarte puternic au preparat unele compuși anorganici unici - pentafluorură de aur AuF6. heptafluorură de brom BrF7. perbromați.
Extragerea din aer
Criptonul se obține din aer. Dar pentru a obține un litru de element nr. 36, este necesar să procesăm mai mult de un milion de litri de aer. Cu toate acestea, scara actuală a producției de oxigen ne permite să extragem simultan o cantitate semnificativă de krypton și cu cantități crescătoare în fiecare an.
Deoarece componenta puțin volatilă a aerului, kripton și xenon sunt colectate în foarte parte „cald“ a unității de separare a aerului împreună cu oxigenul lichid. Din acesta, elementul №36 este desemnat.
Fracțiunea de oxigen lichefiat este trimisă într-o coloană de distilare, o parte inferioară sau o "extensie", care (condensatorul) este răcită cu azot lichid. Aici este obținut un concentrat de "kryptonă" sărac, care conține 0,1. 0,2% Kr; acest "om sărac" este de 400 de ori mai bogat în krypton decât oxigenul original.
Înainte de a continua rectificarea, concentratul "slab" este curățat de metan, acetilenă și alte hidrocarburi. O astfel de operațiune este necesară pentru a exclude pericolul de explozie în etapele ulterioare de separare a kryptonilor. Există întotdeauna o microimpuritate de hidrocarburi în aer. Cauzele apariției lor: evaporarea produselor petroliere, scurgerea gazelor naturale, descompunerea bacteriană a reziduurilor organice și, în final, emisiile industriale.
Amestecul final krypton-xenon conține 90,9% Kr + Xe. La acest amestec resturile Hepa se leaga de oxigen cu hidrogen în apă și impurități de azot a fost îndepărtat prin trecerea amestecului peste așchii de magneziu, - reacționează cu azot pentru a forma nitrură.
Ultima etapă este separarea crisptului și a xenonului. Amestecul lichid este transformat din nou în gaz și trimis la un adsorbant cu cărbune activ. Aici, la o temperatură de 65,75 ° C, xenonul și o anumită cantitate de krypton sunt absorbite de cărbune, iar gazul care părăsește adsorbantul conține cel puțin 97% krypton.
"Shine always"
Producția de lămpi electrice este principalul consumator de kryptonă. Lampe electrice în formă de ciupercă, cu kripton (sau kripton-xenon) lămpi umplute treptat jostle conținutul de azot argon, care la un moment condus lampă gol și azotonapolnennye.
Avantajele criptonului în lămpile cu incandescență sunt evidente: este de 2,1 ori mai greu decât argonul și aproape de două ori mai mare decât căldura. Într-un gaz mai dens, pulverizarea unui filament fierbinte de tungsten încetinește - aceasta crește stabilitatea fluxului luminos. Conductivitatea termică mică a crisptului contribuie la creșterea fracțiunii de radiație vizibilă în fluxul total de energie radiantă. Conținutul de cripton în comparație cu argonul mărește puterea lămpii cu 5 15% și durata de viață cu 40,170%. În plus, volumul balonului este redus la jumătate.
Scopul principal al kryptonului este astăzi "să strălucească mereu, să strălucească pretutindeni până în ultimele zile ale Donului, să strălucească - și nici unghii. "Cu toate acestea, este posibil ca viitorii compuși ai kryptonului și în producția de unghii să nu fie inutili.
Cea mai constanta
Până de curând, contorul standard era o tijă de platină-iridiu, depozitată în Sevres lângă Paris. Dar, în timp, a existat o nevoie tot mai mare de măsurare liniară de precizie. Stick Precious ca standard nu este îndeplinită, iar în 1960 au semnat un acord internațional care definește glucometrului ca 1,650,763.73 lungimi de undă ale liniei portocaliu a izotop stabil kripton-86.
Cripton la pământ
Dezvoltarea energiei nucleare a agravat problema îngropării deșeurilor radioactive, inclusiv krypton-85. Pentru a exclude eliberarea în atmosferă și pericolul asociat radiațiilor, se propune pomparea acestui gaz subteran în pietre poroase. În acest scop, în special, straturile de gaze epuizate sunt adecvate. Această metodă este folosită în practică de la mijlocul anilor 1950.
«Lămpi Atomice»
În 1957, pe unele căi ferate și mine din SUA au apărut așa-numitele lămpi atomice - semne luminoase de avertizare care nu au nevoie de putere. În aceste lămpi există radioizotopi de krypton, în principal 85 Kr; radiația lor determină o luminiscență a unei compoziții speciale aplicate pe suprafața interioară a reflectorului. Lumina acestei lămpi este vizibilă la o distanță de 500 m.
Ce spune teoria
Descoperirea adevăratelor compuși chimici ai kryptonului, xenonului și radonului nu a dus la o descompunere radicală a ideilor noastre despre legătura chimică. Numai accentele s-au schimbat. Aici, în termeni generali, există două interpretări ale legăturii în moleculă de difluorură de kryptonă. La contactul cu un astfel de partener activ ca fluor, electronii atomului krypton merg de la p-orbitale la d-orbitale vacante; acest lucru duce la formarea unui pd-orbital hibrid, o legătură covalentă apărută între "partenerii".
A doua interpretare: p-orbita atomului krypton, care poartă doi electroni, interacționează cu două orbitale cu un singur electron al atomului de fluor. Apare o legătură mixtă ionică covalentă delocalizată.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: