Криптон (Kr) – це хімічний елемент, який належить до групи благородних газів.
Фізичні властивості криптону
- Криптон є безбарвним, без запаху і без смаку газом при нормальних умовах.
- Він має високу щільність порівняно з іншими газами.
- Температура кипіння криптону становить приблизно -153,4 °C, а температура плавлення – 156,6 °C.
- Kr є менш реактивним порівняно з іншими благородними газами, такими як неон або аргон.
Хімічні властивості криптону
Хімічні властивості криптону, як благородного газу, характеризуються його інертністю та малою здатністю до утворення хімічних сполук. Основні хімічні властивості криптону включають:
- Інертність: Криптон є майже повністю інертним газом, що означає, що він мало реагує з іншими речовинами. Він не піддається хімічним реакціям з більшістю елементів та сполук. Ця інертність пояснюється його стабільною електронною конфігурацією, де весь його валентний електронний шар є заповненим.
- Відсутність хімічних сполук: Kr майже не утворює хімічних сполук з іншими елементами. Його малка реактивність та низька енергія зв’язку між його атомами роблять утворення стійких хімічних сполук малоймовірним.
- Реакція з деякими фторидами: Хоча Kr взагалі не утворює хімічних сполук, він може реагувати зі деякими потужними фторидами, такими як гіперфторид хрому (CrF6) або гіперфторид платини (PtF6). У цих реакціях криптон може утворювати слабкі комплекси з фторидними іонами.
- Стабільність: Криптон є хімічно стабільним газом при нормальних умовах температури і тиску. Він не розпадається або не реагує з повітрям, водою, киснем чи іншими речовинами, що робить його корисним для застосування в окремих технологіях.
- Формування іонів: За високого тиску та високої температури криптон може утворювати позитивні іони (катіони) Kr+, але це становить особливі умови, які рідко зустрічаються у звичайних умовах.
Загалом, хімічні властивості криптону визначаються його інертністю та низькою хімічною активністю.
Ізотопи криптону
Криптон (Kr) має кілька стабільних ізотопів. Основні ізотопи криптону включають:
- Криптон-84 (Kr-84): Це найпоширеніший стабільний ізотоп криптону, який складає близько 57% природного криптону.
- Криптон-86 (Kr-86): Це найстабільніший ізотоп криптону, який також має найбільшу концентрацію в природі (приблизно 17,3% природного криптону). Він широко використовується для вимірювання вмісту аргону у земній атмосфері за допомогою методу аргон-криптонової датування.
- Криптон-82 (Kr-82): Це ізотоп криптону, який використовується для виробництва медичного радіоізотопу рубідію-82 (Rb-82), який використовується у позитронно-емісійній томографії (ПЕТ) для обстеження серця.
- Криптон-83 (Kr-83): Це стабільний ізотоп криптону, який використовується для виробництва медичних радіоізотопів, зокрема рубідію-83 (Rb-83), який також може бути використаний у ПЕТ-скануванні.
Це лише кілька основних стабільних ізотопів криптону. Крім того, існує кілька радіоактивних ізотопів криптону зі значно меншою тривалістю піврозпаду, таких як Kr-85, Kr-87, Kr-88 та інші.
Отримання криптону
Криптон (Kr) отримують з повітряної суміші, оскільки він присутній у земній атмосфері у досить великій концентрації. Основним способом отримання криптону є фракційна дистиляція рідинного повітря.
Процес отримання криптону може включати такі кроки:
- Охолодження повітря: Повітря стискають і охолоджують до дуже низьких температур, використовуючи спеціальні охолоджуючі установки. Це призводить до конденсації компонентів повітря у рідинний стан.
- Фракційна дистиляція: Отримане рідке повітря піддають фракційній дистиляції. У процесі дистиляції рідина розділяється на різні складові за їх кипінням. Kr, як найважчий з благородних газів, має найвищу температуру кипіння порівняно з іншими складовими повітряної суміші.
- Збір криптону: Після проходження фракційної дистиляції криптон збирають, коли він випаровується при відповідній температурі. Зазвичай використовують особливі судини або системи для збору криптону.
- Очищення: Отриманий Kr може піддаватися додатковому очищенню від домішок і інших газів, якщо це необхідно.
Цей процес отримання криптону базується на використанні властивостей рідинного повітря та фракційної дистиляції для розділення компонентів. Після отримання криптону він може піддаватися додатковим процесам очищення та концентрування, якщо необхідно отримати більш високоочищений продукт.
Застосування криптону
Криптон (Kr) має кілька застосувань у різних галузях. Деякі з найпоширеніших застосувань криптону включають:
- Світлові реклами: Криптон використовується у світлових рекламних табло, особливо в суміші з іншими благородними газами, такими як неон. Надає багатоцільовий білий або блакитний колір світла, що забезпечує яскраві та привабливі ефекти.
- Лазерна технологія: Kr використовується як активний середовище в некількох типах газових лазерів, зокрема ексимерних лазерах, які використовуються в науці, медицині та промисловості. Криптонові лазери здатні генерувати високоінтенсивні короткочасні світлові імпульси.
- Електричні лампи: Криптон використовується як заповнювач у деяких типах високовольтних газорозрядних ламп, таких як металогалогенідні лампи та фотографічні студійні лампи. Криптонові лампи відзначаються високою ефективністю та стабільною роботою.
- Теплоізоляція: Kr використовується у склопакетах (двокамерних вікнах) як заповнювач між скловагонами. Він має низьку теплопровідність, що допомагає зменшити втрату тепла через вікна і підвищити енергоефективність будівель.