Криптонът е химически елемент. Криптонова формула

На нашата планета има много различни съединения, органични и минерални вещества. Така че повече от един и половина милиона структури от органичния свят и над 500 хиляди извън него са отворени, синтезирани и използвани от човека. И всяка година тази цифра расте, тъй като развитието на химическата промишленост не стои неподвижно, страните по света активно се развиват и популяризират.

Но не е изненадващо дори това. И фактът, че цялото това разнообразие от вещества е изградено от само 118 химически елемента. Това е наистина страхотно! Периодична система химичните елементи е основата, която графично отразява разнообразието на органичния и неорганичния свят.

Класификация на химичните елементи

Има няколко възможности за класифициране на тези структури. Така таблицата за химията на Менделеев е разделена на две групи:

• елементи-метали (повечето);
• неметални (по-малка част).

Първият е съставен от елементи, които са под конвенционалната диагонална граница от бор до астатин, а вторият - от горните. Съществуват обаче изключения от тази класификация, например калай (съществува в алфа и бета форма, едната от които е метална, а другата е неметална). Следователно е невъзможно да се нарече такава версия на разделението абсолютно точна.

Също така, периодичната система на химичните елементи може да се класифицира според свойствата на последния.

1. Притежаващи основни свойства (редуциращи агенти) са типични метали, елементи от 1.2 групата от основни подгрупи (с изключение на берилий).
2. Притежаващи киселинни свойства (оксиданти) са типични неметални. Елементи от 6.7 групи от основни подгрупи.
3. Амфотерните свойства (двойни) са всички метали на подгрупите и някои от основните.
4. Елементите са неметали, които се проявяват както като редуциращи агенти, така и като окислители (в зависимост от реакционните условия).

Най-често се изследват химичните елементи. Осмият клас на училището приема първоначалното проучване на всички структури с запаметяването на символа, името и произношението на руски език. Това е задължително условие за компетентното владеене на химия в бъдеще, основата на всичко. Таблицата за химия на Менделеев винаги е в областта на възгледите на децата, но все още е известно, че най-често срещаните и химически активни от тях.

Специална група в тази система е осмата поред. Елементите на основната подгрупа се наричат ​​инертни благородни газове за попълнените им електронни черупки и вследствие на това ниска химическа активност. Един от тях е криптон, химически елемент под номер 36 - ще бъдат разгледани от нас по-подробно. Останалите братя в масата са също благородни газове и се използват много от човека.

Криптонът е химически елемент

Този жител на Периодичната таблица се намира в четвъртия период, осмата група, основната подгрупа. Сериен номер, а оттам и на броя на електроните и ядрената заряд (брой протони) = 36. От това можем да заключим, че това, което ще бъде електронно формулата на криптон. Записваме го: ₊₃₆Kr 1s²2s²2P⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4P⁶.

Очевидно е, че външното енергийно ниво на атома е напълно завършено. Това определя много ниската химична активност на този елемент. Независимо от това, при определени условия е възможно да се принуди такъв стабилен газ като криптон в някои реакции. Химическият елемент, или по-скоро неговото положение в системата, електронната структура, позволява да се получи една по-важна характеристика на атома: валентност. Това е способността да се образуват химически връзки.

Обикновено казваме, че тя е почти винаги за не-възбудено състояние на атомите е равен на броя на групата, в която се намира (ако броим от първия до четвъртия в ред, и след това обратно, 1234321). Въпреки това, валентността на криптон в тази рамка не се вписва, защото без допълнителни енергийни мнения, т.е. без възбуждане на атома, то обикновено е напълно инертни и неговата валентност на нула.

Ако все пак се постигне възбуждане на неговия атом, тогава електроните могат да бъдат отстранени и превключени към свободна 4d орбита. Следователно възможните валентности на криптон: 2,4,6. Окислителни градуси, съответстващи на знака + (+ 2, + 4, + 6).

История на откритието

След откриването на инертни газове - аргон през 1894 г., хелий през 1985 г. - за прогнозиране и потвърждаване на възможността за съществуването на други подобни газове в природата, за учените нямаше специална работа. Основните усилия по този път са направени от У. Рамзи, който също е открил аргон. Той основателно вярва, че във въздуха все още има инертни газове, но сумата е толкова незначителна, че техниката не може да определи тяхното присъствие.

Следователно елементът на криптон се открива само след няколко години. През 1898 г. от въздуха се извлича неонов газ, последван от друго инертно съединение, което поради трудността да се открие и отдели, бе решено да се нарече криптон. В края на краищата, в превод от гръцки, "криптос" означава скрит.

За да установи дълго време, че не успя, беше много трудно. Този факт се потвърждава от факта, че един милиметър газ се съдържа в един кубичен метър въздух. Това означава, че обемът е по-малък от кожуха! За да може да проучи въпроса, отнеха сто кубически сантиметра течен въздух. За щастие през този период учените успяха да разработят методи за получаване и втечняване на въздуха в големи количества. Този ход на случая ни позволи да спечелим успеха на У. Рамзи при откриването на елемента криптон.

Спектроскопските данни потвърдиха предварителните заключения за новото вещество. "Скритият" газ има напълно нови линии в спектъра, които по това време не са имали никаква връзка.

Полученото просто вещество и неговата формула

Ако криптонът е химичен елемент, свързан с инертни газове, логично е да се приеме, че простата му субстанция ще бъде летлива молекула. Така е. Едно просто вещество на криптон е монатомен газ с формула Kr. Обикновено сме свикнали да виждаме газове с индекс "2", например О₂, Н₂ и така нататък. Но този елемент е различен, защото принадлежи към семейството на благородни газове и завършената електронна обвивка на атома.

Физични свойства

Подобно на всяка друга връзка, това също има свои собствени характеристики. Физическите свойства на криптон са както следва.

1. Много тежък газ - три пъти по-голям от въздуха.
2. Няма вкус.
3. Безцветно.
4. Няма мирис.
5. Точка на кипене -152 ⁰S.
6. Плътността на веществото при обикновени условия е 3,74 g / l.
7. Точка на топене -157.3 ⁰S.
8. Йонизационната енергия е висока, 14 eV.
9. Електронегативността също е доста висока - 2.6.
10. Разтворим в бензен, леко във вода. Тъй като температурата на течността се повишава, разтворимостта намалява. Също така се смесва с етанол.
11. При стайна температура има диелектрична константа.

По този начин, газът криптон притежава достатъчен брой характеристики, за да влезе в химични реакции и да бъде полезен за човека за неговите свойства.

Химични свойства

Ако криптонът (газът) се прехвърля в твърдо състояние, той кристализира в пространствена лицева ориентирана кубична решетка. В това състояние той също е в състояние да влезе в химически реакции. Те са много малко, но все още там.

Съществуват няколко вида вещества, които са получени въз основа на криптон.

1. Формите клатарат с вода: Kr^.5,75N₂О.

2. Образуват ги с органични вещества:

• 2,14Kr^.12C₆Н, ОН;
• 2,14Kr^.12C₆Н₅СН₃
• 2Kr^.ССЦ₄^.17H₂О;
• 2Kr^.СНС₃^.17H₂О;
• 2Kr^.(СН₃)₂CO^.17H₂О;
• 0.75 Кr^.AP₆Н₄(ОН)_2.

3. При тежки условия той може да реагира с флуор, т.е. да окислява. Така, криптонната формула с реагента има формата: KrF₂ или криптон дифлуорид. Степента на окисляване в съединението е +2.

4. Напоследък успяхме да синтезираме съединение, което включва връзки между криптон и кислород: Kr-O (Kr (OTeF₅)₂).

5. Във Финландия беше получено интересно съединение на криптон с ацетилен, наречено хидрокриптоацетилен: HKrCequiv-CH.

6. Криптон флуорид (+4) също съществува KrF_4. Когато се разтваря във вода, това съединение може да образува слаба и нестабилна криптонова киселина, от която са известни само бариеви соли: BaKrO₄.

7. Формулата на криптон в съединенията, получени от неговия дифлуорид, е както следва:

• KrF⁺SBF₆^-;
• Кр₂F₃⁺Auf₆^-.

По този начин се оказва, че въпреки химическата инертност, този газ показва реставрационни свойства и е в състояние да влезе в химични взаимодействия при много строги условия. Това дава на химиците по света зелена светлина в проучването на възможностите за "скрит" компонент на въздуха. Възможно е скоро да бъдат синтезирани нови съединения, които ще намерят широко приложение в инженеринга и промишлеността.

Определяне на газ

Има няколко основни начина за определяне на този газ:

• хроматография;
• спектроскопия;
• методи за анализ на абсорбцията.

Има още няколко елемента, определени от същите методи, те също са поставени в масата на Менделеев. Криптон, ксенон, радон са най-тежките благородни газове и най-неуловими. Следователно, за тяхното откриване са необходими сложни физикохимични методи.

Методи за получаване

Основният метод на производство е преработката на втечнен въздух. Но поради малкото количествено съдържание на криптон, той трябва да обработва милиони кубични метри, за да извлече малко количество благороден газ. По принцип процесът се извършва на три основни етапа.

1. Обработка на въздуха върху специални колонки за разделяне на въздуха. В този случай общият поток от вещества се разделя на по-тежки фракции - смес от въглеводороди и благородни газове в течен кислород, а също и по-леки - многобройни онечистващи газове. Тъй като повечето от веществата са експлозивни, в колоната има специална тръба за изхвърляне, чрез която най-тежките компоненти са незабавно отделени. Сред тях е криптон. На изхода той е силно замърсен с чужди примеси. За да се получи най-чистият продукт, той трябва допълнително да бъде подложен на редица специфични химични обработки със специални разтворители.
2. На този етап се получава смес от криптон и ксенон, замърсени с въглеводороди. За почистване използвайте специални устройства, в които смес от окисляване и адсорбция облекчават повечето ненужни компоненти. В същото време самата смес от благородни газове остава неразделна. В допълнение, целият процес се осъществява под високо налягане, което води до преминаването на газовете в течно състояние.
3. На последния етап, крайната смес от газове трябва да се отдели, за да се получи криптон и ксенон с висока чистота. За тази цел е създадена специална уникална инсталация, технически перфектна за този процес. Резултатът е висококачествен продукт под формата на газообразен криптон.

Интересно е, че всички описани процеси могат да се появят циклично, без да се спира производството, ако суровината - въздух - ще бъде доставена с точното количество. Това дава възможност да се извърши синтез на благородни газове, включително криптон, в много значими промишлени везни.

Съхранението и транспортирането на продукта се извършва в специални метални цилиндри със съответния надпис. Те са под натиск и тяхната температура на съхранение не надвишава 20 ⁰S.

Съдържание в природата

В природни условия не се съдържа само елементът криптон, но неговите изотопи. Има шест разновидности, които са стабилни по природа:

• криптон-78 - 0.35%;
• криптон-80 - 2.28%;
• криптон-82 - 11.58%;
• криптон-83 - 11.49%;
• криптон-84 - 57%;
• криптон-86 - 17.3%.

Къде е съдържащият газ? Разбира се, там, където е била разпределена за пръв път - във въздуха. Процентът е много малък - само 1,14 * 10^-4%. Също така, постоянното попълване на тези запаси от благороден газ в природата се дължи на ядрени реакции в литосферата на Земята. Там се формира значителна част от стабилните изотопни сортове на този елемент.

Човешка употреба

Съвременната технология прави възможно получаването на криптон от въздуха в големи количества. И има всички основания да се предположи, че скоро ще замести инертния аргон в електрически крушки. В крайна сметка, пълни с криптон, те ще станат по-икономични: при една и съща консумация на енергия те ще служат много по-дълго и ще блестят по-светли. Също така е по-добре да издържате на претоварване, в сравнение с конвенционалните, които се пълнят със смес от азот и аргон.

Това може да се обясни с неактивността на големи и тежки криптонни молекули, които забавят преноса на топлина от стъклото на лампата към нишката и намаляват изпарението на атомите на материала от повърхността му.

Също така радиоактивния изотоп на криптон ⁸⁵Kr се използва за запълване на специални лампи, тъй като е в състояние да излъчва бета лъчи. Тази енергия на радиацията се превръща в видима светлина. Такива лампи се състоят от стъклена бутилка, чиито вътрешни стени са покрити с фосфоресциращо съединение. Бета лъчите на криптонния изотоп, падащ върху този слой, предизвикват неговата луминисценция, която е ясно видима дори на разстояние от 500 m.

На разстояние до 3 метра можете да видите ясно дори отпечатания текст. Лампите са издръжливи, защото полуживот Изотопният криптон 85 е на около 10 години. Устройствата работят независимо от източника на тока и външните условия.

Криптонови флуориди също се използват като оксиданти ракетно гориво. Kr-F съединение се използва в производството ексимерни лазери. Някои изотопи на криптон се използват в медицината. Основно за диагностика на оборудване, откриване на перфорации и течове във вакуумни инсталации, предсказване и откриване на корозия, като контрол върху износването на частите на оборудването.

Друга възможност за използване на криптон са рентгеновите тръби, които се пълнят с тях. Съвременните учени търсят начини да използват този газ като пълнител в състава на дихателните смеси за потапяне във вода. Може да се осъществи, като се използва като анестетик в медицината.