Criptón

En 1898, William Ramsay, junto con su ayudante Maurice William Travers, aislaron del aire líquido, tras eliminar oxígeno , nitrógeno y argón , una mezcla en la que se descubrieron dos gases por el método espectral: el criptón (del otro griego κρυπτός - “oculto” , "secreto") y xenón ("alienígena", "inusual") [4]

Estar en la naturaleza

El contenido en el aire atmosférico es 1,14⋅10 -4 % en volumen, las reservas totales en la atmósfera son 5,3⋅10 12 m³. 1 m³ de aire contiene alrededor de 1 cm³ de criptón.

Obtener criptón del aire es un proceso que consume mucha energía. Para obtener una unidad de volumen de criptón por destilación de aire licuado, es necesario procesar más de un millón de unidades de volumen de aire.

En la litosfera de la Tierra, los isótopos estables de criptón (a través de una cadena de desintegraciones de nucleidos inestables ) se forman durante la fisión nuclear espontánea de elementos radiactivos de vida larga ( torio , uranio ), este proceso enriquece la atmósfera con este gas. Los gases de los minerales que contienen uranio contienen 2,5-3,0 % de criptón (en masa) [2] .

En el resto del universo, el criptón se encuentra en proporciones más altas, comparables con el litio , el galio y el escandio [5] . La proporción de criptón a hidrógeno en el universo es básicamente constante. De esto podemos concluir que la materia interestelar es rica en criptón [6] . También se ha encontrado criptón en la enana blanca RE 0503-289. La cantidad medida fue 450 veces mayor que la solar, pero aún se desconoce la razón de un contenido tan alto de criptón [7] .

Definición

Cualitativamente, el criptón se detecta mediante espectroscopia de emisión (líneas características 557,03 nm y 431,96 nm ). Cuantitativamente, se determina mediante métodos de análisis de espectrometría de masas , cromatografía y absorción [2] .

Propiedades físicas

El criptón es un gas monoatómico inerte sin color, sabor y olor (a una presión de 6 atmósferas adquiere un olor fuerte, similar al olor del cloroformo [8] ). Densidad en condiciones estándar 3.745 kg/m 3 (3 veces más pesado que el aire) [2] . A presión normal, el criptón se licua a una temperatura de 119,93 K (−153,415 °C), se solidifica a 115,78 K (−157,37 °C), formando cristales cúbicos (red centrada en las caras), grupo espacial Fm 3 m , parámetros de celda a = 0,572 nm , Z = 4 . Por lo tanto, en la fase líquida, existe solo en el rango de temperatura de unos cuatro grados. La densidad del criptón líquido en el punto de ebullición es de 2,412 g/cm 3 , la densidad del criptón sólido en el cero absoluto es de 3,100 g/cm 3 [2] .

Temperatura crítica 209,35 K, presión crítica 5,50 MPa ( 55,0 bar ), densidad crítica 0,908 g/ cm3 . El punto triple del criptón está a una temperatura de 115,78 K y su densidad es de 2,826 g/cm 3 [2] .

Capacidad calorífica molar a presión constante 20,79 J / (mol K) . El calor de fusión es 1,6 kJ/mol , el calor de vaporización es 9,1 kJ/mol [2] .

En condiciones estándar, la viscosidad dinámica del criptón es de 23,3 µPa s , la conductividad térmica de 8,54 mW/(m K ) , el coeficiente de autodifusión de 7,9 10 −6 m 2 /s [2] .

Diamagnético . Susceptibilidad magnética -2,9 10 -5 . Polarizabilidad 2,46 10 −3 nm 3 [2] .

Energía de ionización 13,9998 eV ( Kr 0 → Kr + ), 24,37 eV ( Kr + → Kr 2+ ) [2] .

La sección eficaz de captura de los neutrones térmicos en el criptón natural es de unos 28 bar [2] .

La solubilidad en agua a una presión estándar de 1 bar es de 0,11 l/kg (0 °C), 0,054 l/kg (25 °C). Forma clatratos con composición Kr 5.75H 2 O con agua, que se descomponen a temperaturas superiores a −27.7 °C. También forma clatratos con algunas sustancias orgánicas ( fenol , tolueno , acetona , etc.) [2] .

Propiedades químicas

El criptón es químicamente inerte. En condiciones adversas, reacciona con flúor para formar difluoruro de criptón . Hace relativamente poco tiempo se obtuvo el primer compuesto con enlaces Kr–O (Kr(OTeF 5 ) 2 ) [9] .

En 1965 se anunció la preparación de compuestos de composición KrF 4 , KrO 3 ·H 2 O y BaKrO 4 . Más tarde se refutó su existencia [10] .

En 2003, se obtuvo en Finlandia el primer compuesto orgánico de criptón con un enlace C-Kr (HKrC≡CH - hidrocriptoacetileno) mediante fotólisis UV de una mezcla sólida de criptón y acetileno en una matriz de criptón a una temperatura de 8 K [11] .

Isótopos

Por el momento se conocen 32 isótopos de criptón y 10 estados isoméricos excitados más de algunos de sus nucleidos . En la naturaleza, el criptón está representado por cinco nucleidos estables y uno débilmente radiactivo (vida media 2 10 21 años ): 78 Kr ( abundancia isotópica 0,35 %), 80 Kr (2,28 %), 82 Kr (11,58 %), 83 Kr (11,49 %), 84 coronas (57,00 %), 86 coronas ( 17,30 %) [12] .

Conseguir

Se obtiene como subproducto en forma de mezcla de criptón-xenón en el proceso de separación del aire en plantas industriales.

En el proceso de separación de aire por el método de rectificación a baja temperatura, se realiza una selección constante de la fracción de oxígeno líquido que contiene hidrocarburos líquidos, criptón y xenón (la selección de la fracción de oxígeno con hidrocarburos es necesaria para garantizar la seguridad contra explosiones).

Para extraer criptón y xenón, los hidrocarburos se eliminan de la fracción muestreada en hornos catalíticos y se envían a una columna de destilación adicional para eliminar el oxígeno, gel de sílice (u otro adsorbente).

Después de limpiar la mezcla de gas de residuos de hidrocarburos y humedad, se bombea a cilindros para transportarla a la unidad de separación de Kr y Xe (esto se debe al hecho de que no todas las empresas que operan plantas de separación de aire tienen una unidad de separación de Kr y Xe).

El proceso posterior de separación de Kr y Xe en componentes puros sigue la siguiente cadena: eliminación de residuos de hidrocarburos en un horno catalítico de contacto lleno de óxido de cobre a una temperatura de 300–400 °C; eliminación de humedad en un adsorbedor lleno de zeolita ; refrigeración en el intercambiador de calor; Separación multietapa en varias columnas de destilación .

El proceso de separación de una mezcla de criptón y xenón se puede realizar tanto de forma continua como cíclica, a medida que se acumula la materia prima (mezcla) para su procesamiento.

Aplicación

Producción de láseres excimer de alta potencia (Kr-F).
El criptón se usa para llenar lámparas incandescentes , lo que aumenta la vida útil del filamento [13] .
Como aislante térmico y acústico en ventanas de doble acristalamiento [14] [15] .
Los fluoruros de criptón se han propuesto como oxidantes de propulsores.
Entre 1960 y 1983, la longitud de onda de la línea naranja del espectro de emisión de 86 Kr sirvió para determinar el metro [16] .
Fluido de trabajo para motores de cohetes eléctricos .
El único isótopo estable activo en RMN de criptón es 83 Kr. El 83 Kr hiperpolarizado se ha utilizado en experimentos con ratas con imágenes de resonancia magnética en el estudio de los pulmones [17] .

Rol biológico

El impacto del criptón en los organismos vivos es poco conocido. Se están explorando las posibilidades de su uso en el buceo como parte de mezclas respiratorias ya alta presión como agente anestésico [18] [19] .

Acción fisiológica

Grandes cantidades de criptón inhalado con oxígeno insuficiente pueden provocar asfixia .

Al inhalar mezclas de gases que contienen criptón, a una presión de más de 3,5 atmósferas , se observa un efecto narcótico [19] [18] .

Notas

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Literatura

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