：历史，性质，结构，获取，风险，用途 - 化学 - 2025

所述氪是由该符号代表的氪和位于周期表的组18中的惰性气体。它是氩气之后的气体，其丰度非常低，以至于被认为是隐藏的。这就是它的名字的来历。它几乎不存在于矿物石中，而是存在于大量天然气中，几乎不溶于海洋。

仅他的名字就唤起了超人，他的星球K和著名的k石的形象，这种石头削弱了超级英雄并剥夺了他的超能力。当您听说加密货币或加密货币时，也可以想到加密货币或其他术语，而从本质上讲，这些术语远非如此。

放电激发的by气瓶，发出白光。来源：化学元素的高分辨率图像

但是，与上述数字相比，这种稀有气体不那么奢侈和“隐藏”。尽管它缺乏反应性并不能消除所有可能引起关注于不同领域的研究的潜在兴趣，尤其是物理领域。

与其他稀有气体不同，k在电场中激发时发出的光是白色的（顶部图像）。因此，它可用于照明行业中的各种用途。它几乎可以替代任何霓虹灯并发出自己的霓虹灯，其特点是呈黄绿色。

它在自然界中以六种稳定同位素的混合物形式存在，更不用说一些用于核医学的放射性同位素了。为了获得这种气体，必须将我们呼吸的空气液化，并将其产生的液体进行分馏，然后将k纯化并分离成其组成同位素。

多亏了,，在核聚变研究以及用于外科目的的激光应用中已经有可能取得进展。

历史

-发现隐藏元素

1785年，英国化学家和物理学家亨利·卡文迪许（Henry Cavendish）发现，空气中的一小部分物质的活性甚至低于氮。

一个世纪后，英国物理学家雷利勋爵从空气中分离出一种他认为是纯氮气的气体。但后来他发现它更重。

1894年，苏格兰化学家威廉·拉姆西爵士（Sir William Ramsey）合作分离了这种气体，结果发现这是一种新元素：氩气。一年后，他通过加热矿物绿铁矿分离出氦气。

威廉·拉姆西爵士本人及其助手英国化学家莫里斯·特拉弗斯于1898年5月30日在伦敦发现了k。

Ramsey和Travers认为元素周期表中的氩和氦元素之间有一个空间，因此必须填充一个新元素。1898年6月，发现sey的一个月后，拉姆齐（Namsey）发现了氖。填充氦气和氩气之间空间的元素。

方法

拉姆齐怀疑他先前发现的氩中存在一种新元素。为了检验他们的想法，拉姆齐和特拉弗斯决定从空中获取大量的氩气。为此，他们必须产生空气的液化。

然后，他们蒸馏了液态空气，将其分离为馏分，并在较轻的馏分中探索所需气态元素的存在。但是他们犯了一个错误，显然他们使液化空气过热并使大量样品蒸发。

最终，他们只有100毫升的样品，拉姆齐确信这种体积的元素不可能比氩轻。但是他决定探索残留样品量中元素比氩重的可能性。

按照他的想法，他使用炽热的铜和镁从气体中除去了氧气和氮气。然后，他将剩余气体的样品放在真空管中，对其施加高压以获得气体光谱。

正如预期的那样，存在氩气，但他们注意到光谱中出现了两条新的亮线。一种是黄色，另一种是绿色，这两种颜色从未被观察到。

-名字的出现

Ramsey和Travers计算了恒定压力下的气体比热与恒定体积下的气体比热之间的关系，得出该关系的值为1.66。该值对应于由单个原子形成的气体，表明它不是化合物。

因此，它们存在新的气体，并且发现了k。拉姆齐（Ramsey）决定将其命名为“ rypto”（Krypton），该词源于希腊语“ krypto”，意为“隐藏”。威廉·拉姆西（William Ramsey）因发现这些稀有气体而在1904年获得了诺贝尔化学奖。

物理和化学特性

出现

它是一种无色气体，在电场中呈白炽灯白色。

标准原子量

83,798你

原子序数（Z）

36

熔点

-157.37摄氏度

沸点

153,415摄氏度

密度

在标准条件下：3949克/升

液态（沸点）：2.413 g / cm ³

相对气体密度

2.9相对于值为1的空气。也就是说，k的密度是空气的三倍。

水溶性

59.4 cm ³ / 1,000摄氏度（20ºC）

三重点

115.775 K和73.53 kPa

临界点

209.48 K和5.525 MPa

熔化热

1.64 kJ /摩尔

汽化热

9.08 kJ /摩尔

摩尔热容量

20.95 J /（摩尔K）

蒸汽压力

在84 K的温度下，其压力为1 kPa。

电负性

鲍林标度3.0

电离能

第一：1,350.8 kJ / mol。

第二：2,350.4 kJ / mol。

第三：3,565 kJ / mol。

音速

气体（23ºC）：220 m / s

液体：1,120 m / s

导热系数

9.43·10 ^-3 W /（m·K）

订购

抗磁

氧化数

rypto是一种稀有气体，它不是很活泼，不会失去或获得电子。如果它能形成具有确定成分的固体（如笼形Kr ₈（H ₂ O）₄₆或其氢化物Kr（H ₂）_4），则称其参与的数字或氧化态为0（Kr ⁰）。; 也就是说，它的中性原子与分子基质相互作用。

但是，如果k与所有电负性最高的元素形成键，则其可能会形式上失去电子。在使用KrF ₂其氧化数为+2，所以所述二价阳离子氪的存在²⁺（氪²⁺ ˚F ₂ ^- ）被假定。

反应性

1962年，报道了二氟化k（KrF ₂）的合成。该化合物是高挥发性，无色结晶固体，在室温下会缓慢分解。但它在-30ºC下稳定。氟化rypto是一种强大的氧化剂和氟化剂。

-在-183°C的放电管中结合时，rypto与氟发生反应，形成KrF ₂。当在-196°C的紫外线照射k和氟时，也会发生反应。

KrF ⁺和Kr ₂ F ₃ ⁺是KrF ₂与强氟化物受体反应形成的化合物。rypto是不稳定化合物K（OTeF ₅）_2的一部分，该化合物在k 和氧（Kr-O）之间具有键。

在HCΞN-Kr-F阳离子中发现了-氮键。氢化rypto KrH ₂可以在大于5 GPa的压力下生长。

鉴于这种稀有气体的零反应性，在20世纪初，所有这些化合物都被认为是不可能的。

结构和电子配置

原子

rypto是一种稀有气体，它的整个价位八位位组；也就是说，它的s和p轨道完全充满了电子，可以用其电子结构进行验证：

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁶

它是单原子气体，无论（迄今为止）在其上运行的压力或温度条件如何。因此，其三个状态由其Kr原子的原子间相互作用定义，可以想象为大理石。

这些Kr原子，像它们的同类元素（He，Ne，Ar等）一样，不容易极化，因为它们相对较小，并且电子密度很高。也就是说，这些大理石的表面不会明显变形，不会产生瞬间的偶极子，而该偶极子会在相邻的大理石中产生另一个偶极子。

互动互动

因此，使Kr原子保持在一起的唯一力是伦敦散射力。但对于k而言，它们非常弱，因此需要低温才能使其原子限定出液体或晶体。

但是，与氩气，氖气和氦气相比，这些温度（分别为沸点和熔点）更高。这是由于k原子的质量更大，相当于原子半径更大，因此极化性更高。

例如，k的沸点约为-153ºC，而稀有气体氩气（-186ºC），氖气（-246ºC）和氦气（-269ºC）较低。也就是说，其气体需要较低的温度（接近-273.15ºC或0 K）才能冷凝成液相。

在这里，我们看到它们的原子半径的大小与它们的相互作用如何直接相关。它们各自的熔点（，最终在-157℃结晶的温度）也会发生同样的情况。

晶体

当温度下降到-157°C时，Kr原子缓慢靠近，以进一步聚结，并形成具有面心立方结构（fcc）的白色晶体。因此，现在有一个由其分散力控制的结构秩序。

尽管没有太多的信息，但是如果ffcc晶体承受巨大压力，它可能会经历晶体转变为致密相。像紧凑的六边形（hcp），其中的Kr原子将更加分组。

同样，在不把这一点放在一边的情况下，K原子可以被困在称为笼形物的冰笼中。如果温度足够低，则可能存在混合的k-水晶体，the原子被水分子排列和包围。

在哪里找到和获得

大气层

he扩散到整个大气中，无法像氦一样逸出地球的引力场。在我们呼吸的空气中，其浓度约为1 ppm，尽管其浓度可能会因气体排放而有所不同。无论是火山喷发，间歇泉，温泉，还是天然气矿床。

由于它难溶于水，因此它在水圈中的浓度可能微不足道。矿物质也是如此。几乎没有atoms原子可以被困在其中。因此，这种稀有气体的唯一来源是空气。

液化和分馏

为了获得它，空气必须经过液化过程，以便其所有成分气体凝结并形成液体。然后通过在低温下进行分馏来加热该液体。

一旦氧气，氩气和氮气被蒸馏掉，k和氙气将保留在剩余的液体中，该液体被吸附在活性炭或硅胶上。将该液体加热到-153ºC，以蒸馏the。

最后，收集的k通过流经热金属钛而得以纯化，从而去除气态杂质。

如果需要分离其同位素，则使气体通过玻璃柱上升并在玻璃柱中进行热扩散。较轻的同位素将朝顶部上升，而较重的同位素将倾向于留在底部。因此，例如⁸⁴ Kr和⁸⁶ Kr 同位素分别在底部收集。

rypto可以在环境压力下存储在派热克斯玻璃灯泡中，也可以存储在气密的钢罐中。在包装之前，要通过光谱法对其进行质量控制，以证明其光谱是唯一的，并且不包含其他元素。

核裁断

另一种获得k的方法是铀和p的核裂变，从中也可以生成它们的放射性同位素的混合物。

同位素

nature在自然界中以六种稳定同位素的形式存在。它们与地球上相应的丰度分别为：⁷⁸ Kr（0.36％），⁸⁰ Kr（2.29％），⁸² Kr（11.59％），⁸³ Kr（11.50％），⁸⁴ Kr （56.99％）和⁸⁶ Kr（17.28％）。的⁷⁸氪是放射性同位素; 但是其半衰期（t _1/2）太长（9.2·10 ²¹年），因此实际上被认为是稳定的。

这就是为什么其标准原子质量（原子量）为83.798 u，更接近⁸⁴ Kr 同位素中的84 u的原因。

还发现了痕量的放射性同位素⁸¹ Kr（t _1/2 = 2.3·10 ⁵），它是在⁸⁰ Kr接收宇宙射线时产生的。除了已经提到的同位素外，还有两种合成放射性同位素：⁷⁹ Kr（t _1/2＝ 35小时）和⁸⁵ Kr（t _1/2＝ 11年）。后者是铀和p的核裂变产物。

风险性

rypto是一种无毒元素，因为它在正常条件下不会发生反应，与强氧化剂混合时也不会引起火灾。这种气体的泄漏不会造成任何危险；除非您直接呼吸，否则会替代氧气并导致窒息。

Kr原子进入人体并从体内排出，而没有参与任何新陈代谢反应。但是，它们可以置换应到达肺部并通过血液运输的氧气，因此该人可能患有纳粹病或缺氧症以及其他疾病。

否则，我们每次呼吸都会不断呼吸k气。现在，关于其化合物，情况就不同了。例如，KrF ₂是一种强大的氟化剂。因此，它将“放弃”阴离子˚F ^-到它遇到的生物基质的任何分子，被潜在的危险。

cl包合物（被困在冰笼中）可能不会造成很大危险，除非存在某些确实会增加毒性的杂质。

应用领域

高速相机的闪光部分是由于the的激发。资料来源：Mhoistion

lighting存在于为照明设计的人工制品或设备周围的各种应用中。例如，它是黄绿色的“霓虹灯”的一部分。rypto的“合法”灯是白色的，因为它们的发射光谱涵盖了可见光谱中的所有颜色。

k的白光实际上已经用于照片，因为它们非常强烈且快速，非常适合高速相机闪光灯或机场跑道上的瞬时闪光灯。

同样，发出这种白光的放电管可以用彩色纸覆盖，从而可以显示多种颜色的光，而无需使用其他气体激发。

将其添加到钨丝灯泡中以延长其使用寿命，并添加到用于相同目的的氩气荧光灯中，也降低了其强度并增加了成本（因为它比氩气更昂贵）。

当k弥补白炽灯泡中的气体填充物时，它会增加亮度，并使其带蓝色。

雷射

灯光秀中看到的红色激光是基于k的光谱线，而不是氦-氖混合物。

另一方面，可以用k制成强大的紫外线辐射激光器：氟化fluoride（KrF）的激光器。该激光器用于光刻，医学手术，核聚变领域的研究以及固体材料和化合物的微加工（通过激光的作用来修饰其表面）。

仪表的定义

在1960年至1983年之间，使用⁸⁶ Kr 同位素的红橙色光谱线的波长（乘以1,650,763.73）来定义一米的精确长度。

核武器的侦查

由于放射性同位素⁸⁵ Kr是核活动的产物之一，因此在被检测到时就表明存在核武器的爆炸，或者正在进行该能量的非法或秘密活动。

药物

medicine已在医学上用作麻醉剂，X射线吸收剂，心脏异常检测器，并以精确和可控的方式用激光切割眼睛的视网膜。

它的放射性同位素还可以在核医学中应用，以研究和扫描肺内的空气和血液流动，并获取患者气道的核磁共振图像。

参考文献

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