Kripton

Kripton, periyodik tablonun 8-A grubunda yer alan, atom numarası 36, simgesi ise Kr olan ve soy gaz özellikleri gösteren kimyasal elementtir. Tek atomlu, renksiz, tatsız ve kokusuz bir gazdır. Hacim olarak, havada milyonda bir oranında bulunur. Soygazlar arasında ksenondan sonra en kolay sıvılaşandır (-152,9 C). Kimyasal etkinliği yoktur. Isı iletkenliği kötüdür. Bu yüzden ksenonla birlikte kimi akkor lambaların içine, filamanın yüksek ısıya gelip daha bol ışık vermesi amacıyla kullanılır. Kriptondan, deşarj tüplerinde, ışık kaynağı olarak yararlanılır. Turuncu ışınım veren izotoplarından biri (Kr 86), Ekim 1983'e dek temel uzunluk birimi olan metrenin tanımlanmasında kullanıldı.
Krypton, diğer asal gazlar gibi aydınlatma ve fotoğrafçılıkta da kullanılır. Kripton ışığının birçok spektral çizgisi vardır ve kripton plazma, her biri tek bir spektral çizgiyi çınlayan ve amplifiye eden parlak, yüksek güçlü gaz lazerlerinde (kripton iyonu ve excimer lazerler) kullanışlıdır. Kripton florür de yararlı bir lazer yapar. 1960'tan 1983'e kadar, bir metrenin resmi uzunluğu, kripton boşaltma tüplerinin yüksek güç ve göreceli kullanım kolaylığı nedeniyle, kripton-86'nın turuncu spektral hattının 605 nm dalga boyu ile tanımlandı.
Tarihçe
Kripton, 1898'de İskoç bir kimyager olan Sir William Ramsay ve bir İngiliz kimyager olan Morris Travers tarafından sıvı havanın hemen hemen tüm bileşenlerini buharlaştırmaktan kalan kalıntıyla keşfedildi. Neon, aynı işçiler tarafından sadece birkaç hafta sonra benzer bir prosedürle keşfedildi. William Ramsay, 1904 Nobel Kimya Ödülü'nü, kripton da dahil olmak üzere soy gazların keşfi için verildi.
1960'ta Ağırlıklar ve Tedbirler üzerine yapılan Uluslararası Konferans, sayacı kripton-86 izotopu tarafından yayılan 1,650,763,73 dalga boyundaki ışık olarak tanımladı. Bu anlaşma, Paris'te bulunan, platin-iridyum alaşımından yapılmış bir metal çubuk olan 1889 uluslararası prototip sayacının yerini almıştır (başlangıçta, dünyanın polar çevresi bir çeyreğinde on milyonuncu olarak inşa edilen bir dizi standart çubuktan biridir). Bu aynı zamanda 1927'de ångström'ün kırmızı kadmiyum spektral çizgisine dayanan tanımı yerine 1Å = 1010 m ile geçersiz kıldı. Kripton-86 tanımı, ışığın 1 / 299,792,458 s boyunca bir vakumda ilerlediği uzaklık olarak yeniden tanımlanan Ekim 1983 konferansına kadar sürdü.
Özellikleri
Kripton birkaç keskin emisyon çizgisi (spektral imzalar) ile karakterizedir ve en güçlüsü yeşil ve sarıdır. Krypton, uranyum fisyonunun ürünlerinden biridir. Kripton beyazdır ve yüze merkezli bir kübik kristal yapısına sahiptir, bu da tüm soygazların ortak bir özelliğidir (helyum hariç, altıgen yakın paketlenmiş kristal yapıdadır).
İzotopları
Dünya atmosferinde doğal olarak bulunan kripton altı kararlı izotoptan oluşur. Buna ek olarak, yaklaşık otuz kararsız izotop ve izomer bilinmektedir. Atmosferik reaksiyonların ürünü olan 81Kr, diğer doğal olarak bulunan kripton izotoplarıyla üretilir. Radyoaktif olduğu için, 230,000 yıllık yarılanma ömrü vardır. Kripton oldukça uçucudur ve yüzeye yakın suda çözelti içinde kalmaz, ancak eski (50.000-800.000 yıl) yeraltı sularını çıkarmak için 81Kr kullanılmıştır.
85Kr yarı ömrü 10.76 olan atıl radyoaktif soygazdır. Nükleer bomba testleri ve nükleer reaktörler gibi uranyum ve plütonyumun fisyonundan üretiliyor. Yakıt çubuklarının nükleer reaktörlerden tekrar işlenmesi sırasında 85Kr serbest bırakıldı. Kuzey Kutbu'ndaki konsantrasyonlar, konvektif karışım nedeniyle Güney Kutbu'ndakinden %30 daha yüksektir.
Kimya
Diğer asal gazlar gibi, kripton da kimyasal açıdan tepkisizdir. Nitekim, 1960'lı yıllardan önce hiçbir soygaz bileşiği sentezlenmedi.
Bununla birlikte, 1962'de ksenon bileşiklerinin ilk başarılı sentezini takiben, kripton diflorür (KrF
2) 1963 yılında bildirildi. Aynı yıl, KrF
4, Grosse ve ark. nın tarafından bildirildi ancak daha sonra yanlış bir tanımlama olduğu gösterildi. Aşırı koşullar altında, kripton aşağıdaki denkleme göre KrF2 oluşturmak üzere flor ile tepkimeye girer:
Kr + F2 - KrF2
Kriptonun, florin dışındaki atomlara bağlandığı bileşikler de keşfedildi. Ayrıca bir kripton oksoasidin bir baryum tuzunun doğrulanmamış bir raporu vardır. ArKr + ve KrH + çok atomlu iyonlar araştırılmıştır ve KrXe veya KrXe + için kanıt vardır.
KrF'nin reaksiyonu 2 ile B (OTeF 5) 3, kararsız bir bileşik olan Kr (OTeF 5) 2, bir kripton-oksijen bağ içerir. [HC≡N-Kr-F] + katyonunda bir kripton-azot bağ bulunur, KrF'nin reaksiyonu ile üretilir 2 ile [HC≡NH] + [AsF- 6] -50 C'nin altında. HKrCN ve HKrC≡CH (kripton hidrür-siyanür ve hidrokriptoasetilen), 40 K'ye kadar stabil olduğu rapor edilmiştir. [20]
Kripton hidrid (Kr (H2) 4) kristalleri, 5 GPa üzerindeki basınçlarda büyütülebilir. Kripton oktahedrası rastgele yönlendirilmiş hidrojen molekülleri ile çevrili bir yüz merkezli kübik yapıya sahiptirler.
Son zamanlarda, Zaleski-Ejgierd ve ark. Kripton bileşiklerinin - kripton oksitlerin - tamamen yeni bir sınıfının yüksek basınçlarda termodinamik olarak dengelenmesi gerektiğini öngördü. Özellikle, kripton monoksit (KrO) yaklaşık 285 GPa (2.85 milyon atmosfer) saf elementlerin bir karışımından kendiliğinden oluşmalıdır. İçinde kripton atomlarının oksijen atomlarıyla kuvvetli kovalent bağlar oluşturması beklenir.
Doğal Oluşum
Dünya, helyum haricinde oluşumunda bulunan asal gazların hepsini korudu. Kriptonun atmosferdeki konsantrasyonu yaklaşık 1 ppm'dir. Fraksiyonel distilasyon ile sıvı hava çıkarılabilir. Ölçüm meteorik aktiviteden ve güneş rüzgarlarından türetildiğinden uzaydaki kripton miktarı belirsizdir. İlk ölçümler uzaydaki kripton bolluğunu gösteriyor.
Uygulamalar
Kriptonun çoklu emisyon çizgileri, iyonize kripton gazı deşarjlarını beyazımsı hale getirir; bu da, kripton esaslı ampulleri, fotoğrafı parlak bir beyaz ışık kaynağı olarak kullanışlı hale getirir. Krypton, yüksek hızlı fotoğrafçılık için bazı fotoğrafik flaşlarda kullanılır. Kripton gazı, parlak yeşilimsi-sarı ışıkla parlayan ışıklı işaretler yapmak için diğer gazlarla da birleştirilir.
Kripton enerji verimli flüoresan lambalarda argon ile karıştırılarak güç tüketimini azaltır, aynı zamanda ışık çıkışını düşürür ve maliyeti yükseltir. Krypton'un maliyeti argonun yaklaşık 100 katı kadardır. Krypton (xenon'la birlikte) ayrıca filament buharlaşmasını azaltmak ve daha yüksek çalışma sıcaklıklarına izin vermek için akkor lambaları doldurmak için kullanılır. Daha aydınlık bir ışık, konvansiyonel akkor lambalardan daha fazla mavi renkle sonuçlanır.
Krypton'un beyaz boşaltma işlemi genellikle istenen rengi oluşturmak için boyalı veya lekelenmiş renkli gaz deşarj tüplerinde iyi etki sağlamak için kullanılır (örneğin "neon" tipi çok renkli reklam işaretleri genelde tamamen kripton bazlıdır). Kripton, kırmızı spektral çizgi bölgesinde neondan daha yüksek ışık gücü üretir ve bu nedenle, yüksek güçlü lazer ışığı şovlarında kırmızı lazerler çoğunlukla, lazer amplifikasyonu ve emisyonu için kırmızı spektral çizgileri seçen aynalı kripton lazerlerdir Aynı multi-watt çıktılarını elde edemeyen daha tanıdık helyum-neon çeşididir.
Kripton florür lazeri. Dolaşım deneylerinde nükleer füzyon enerji araştırmasında önemlidir. Lazerin yüksek ışın tekdüzeliği, kısa dalga boyu vardır ve spot büyüklüğü parçalanan bir pelletin izlenmesi için değiştirilebilir.
Deneysel parçacık fiziğinde, yarı homojen elektromanyetik kalorimetreler oluşturmak için sıvı kripton kullanılır. Dikkat çekici bir örnek, yaklaşık 27 ton sıvı kripton içeren CERN'deki NA48 deneyinin kalorimetredir. Bu kullanım nadirdir çünkü sıvı argon daha az pahalıdır. Kriptonun avantajı 4.7 cm'lik daha küçük bir Molière yarıçapı olup, az yer kaplayan mükemmel mekansal çözünürlük sağlar. Kalorimetre ile ilgili diğer parametreler şöyledir: X0 = 4.7 cm radyasyon uzunluğu ve 2.4 g / cm3 yoğunluk.
Tutarlı iyonlaşma seviyeleri ve düzgün çalışma sağlamak için, bazı eski jet motorlarındaki ateşleme eksitörlerinde bulunan kapalı kıvılcım aralığı aralıkları, az miktarda kripton-85 içerir.
Krypton-83, görüntüleme solunum yolları için manyetik rezonans görüntüleme (MRI) uygulamasına sahiptir. Özellikle radyolog, hava yolu içeren hidrofobik ve hidrofilik yüzeyleri ayırt eder.
Xenon, bölgesel ventilasyonu değerlendirmek için bilgisayarlı tomografide (CT) kullanım potansiyeline sahip olsa da, anestetik özellikleri solunum gazı fraksiyonunu% 35'e sınırlar. Ksenon gazının yüksek kısmi basıncının istenmeyen etkilerinden kaçınırken,% 30 ksenon ve% 30 kriptonun nefes alıp veren bir karışımı, CT için% 40 ksenon fraksiyonu ile karşılaştırıldığında etkilidir.
Atmosferdeki Kripton-85, Kuzey Kore ve Pakistan'daki gizli nükleer yakıt yeniden işleme tesislerini tespit etmek için kullanıldı. Bu tesisler 2000'lerin başında tespit edildi ve silah sınıfı plütonyum ürettiği düşünülüyordu.
Önlemler
Kripton toksik olmayan bir asfiktir. Kripton, havadan yedi kat daha fazla narkotik bir potensiye sahiptir ve% 50 kripton ve% 50 doğal hava atmosferini solumak (bir sızıntının bulunduğu yerde meydana gelebileceği gibi) insanlarda dört kez atmosfer basıncında solunum havasına benzer narkozlara neden olur. Bu, 30 metre derinlikteki tüplü dalış ile kıyaslanabilir (bkz. Azot narkozu) ve nefes alan herkesi etkileyebilir. Aynı zamanda, bu karışım sadece% 10 oksijen (normal% 20'den daha fazla) ihtiva edecek ve hipoksi daha büyük bir endişe olacaktır.