História de Kripton, propriedades, estrutura, obtenção, riscos, usa

Ele Kripton É um gás nobre que é representado pelo símbolo KR e está localizado no grupo 18 da tabela periódica. É o gás que segue o argônio, e sua abundância é tão baixa que foi considerada oculta; A partir daí vem seu nome. Não está quase em pedras minerais, mas em massas de gases naturais e mal dissolvido nos mares e oceanos.

Somente seu nome evoca a imagem de Superman, seu planeta Kripton e o famoso kriptonite, uma pedra que enfraquece o super -herói e o priva de seus super poderes. Você também pode pensar em criptomoedas ou cripta quando ouviu falar sobre isso, bem como em outros termos que estão longe em sua essência desse gás.

Frasco com Kripton excitado por um choque elétrico e brilhando com luz branca. Fonte: imagens de alta resolução de elementos químicos [CC por 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)]

No entanto, esse gás nobre é menos extravagante e "oculto" em comparação com os números mencionados acima; Embora sua falta de reatividade não tire todo o interesse potencial que ele pode despertar em pesquisas focadas em diferentes campos, especialmente o físico.

Ao contrário dos outros gases nobres, a luz que diz adeus ao Kripton quando está excitada em um campo elétrico é branco (imagem superior). Por causa disso, é usado para vários usos na indústria de iluminação. Você pode praticamente substituir qualquer luz de neon e emitir a sua, que é distinguida por ser verde amarelado.

É apresentado na natureza como uma mistura de seis isótopos estáveis, sem mencionar alguns radioisótopos destinados à medicina nuclear. Para obter esse gás, o ar que respiramos deve se misturar e submeter -se ao seu líquido resultante a uma destilação fracionada, onde o Kripton é posteriormente purificado e separado em seus isótopos constituintes.

Graças ao Kripton, foi possível avançar em estudos de fusão nuclear, bem como nas aplicações dos lasers para fins cirúrgicos.

História

- Descoberta do elemento oculto

Em 1785, o químico inglês e o físico Henry Cavendish descobriu que o ar continha uma pequena proporção de uma substância ainda menos ativa que o nitrogênio.

Um século depois, o físico inglês Lord Rayleight, desperdiçado do ar, um gás que achava que era puro nitrogênio; Mas então ele descobriu que era mais pesado.

Em 1894, o químico escocês, Sir William Ramsey, colaborou para isolar esse gás, que acabou sendo um novo elemento: argônio. Um ano depois, ele isolou o gás de hélio por aquecimento do mineral de Cleveíta.

O próprio Sir William Ramsey, juntamente com seu assistente, o químico inglês Morris Travers, descobriu o Kripton em 30 de maio de 1898, em Londres.

Ramsey e Travers consideraram que havia um espaço na tabela periódica entre os elementos do argônio e do hélio, e um novo elemento teve que preencher este espaço. Ramsey, um mês após a descoberta do Kripton, em junho de 1898, descobriu o néon; elemento que preencheu o espaço entre hélio e argônio.

Metodologia

Ramsey suspeitava da existência de um novo elemento escondido em sua descoberta anterior, a do argônio. Ramsey e Travers, para verificar sua ideia, decidiram obter um grande volume de argônio aéreo. Para isso, eles tiveram que produzir liquefação aérea.

Em seguida, eles destilam o ar líquido para separá -lo em frações e explorar nas frações mais leves a presença do elemento gasoso desejado. Mas eles cometeram um erro, aparentemente eles aqueceram o ar excessivamente liquefeito e evaporaram muito da amostra.

No final, eles tinham apenas 100 ml da amostra e Ramsey estava convencido de que a presença do elemento mais leve do que o argônio nesse volume era improvável; Mas ele decidiu explorar a possibilidade da existência de um elemento mais pesado do que o argônio no volume de amostra residual.

Após seu pensamento, ele eliminou o oxigênio e o nitrogênio a gás usando cobre e magnésio vermelho -vermelho. Em seguida, colocou uma amostra do gás restante em um tubo de vácuo, aplicando uma alta tensão para obter o espectro de gás.

Como esperado, o argônio estava presente, mas eles notaram a aparência no espectro de duas novas linhas brilhantes; um amarelo e o outro verde, que nunca haviam sido observados.

- Surgimento do nome

Ramsey e Travers calcularam a relação entre o calor específico do gás à pressão constante e seu calor específico em volume constante, encontrando um valor de 1,66 para essa proporção. Este valor correspondia a um gás formado por átomos individuais, demonstrando que não era um composto.

Pode atendê -lo: antraceno: o que é, estrutura, propriedades, usos

Portanto, eles estavam na presença de um novo gás e Kripton havia sido descoberto. Ramsey decidiu chamá -lo de Krypton, uma palavra derivada da palavra grega "krypto", que significa "escondido". William Ramsey recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1904 pela descoberta desses gases nobres.

Propriedades físicas e químicas

Aparência

É um gás incolor que exibe uma cor branca incandescente em um campo elétrico.

Peso atômico padrão

83.798 u

Número atômico (Z)

36

Ponto de fusão

-157.37 ºC

Ponto de ebulição

153.415 ºC

Densidade

Em condições padrão: 3.949 g/l

Estado líquido (ponto de ebulição): 2.413 g/cm³

Densidade relativa de gás

2,9 com uma relação de valor com valor = 1. Isto é, o Kripton é três vezes mais denso que o ar.

Solubilidade em água

59,4 cm³/1.000 g a 20 ºC

Ponto Triplo

115.775 K e 73,53 KPa

Ponto crítico

209,48 K e 5.525 MPA

Calor de fusão

1,64 kJ/mol

Calor de vaporização

9,08 kJ/mol

Capacidade calórica molar

20,95 J/(mol · k)

Pressão de vapor

A uma temperatura de 84 K tem uma pressão de 1 kPa.

Eletro-negatividade

3.0 na escala Pauling

Energia de ionização

Primeiro: 1.350,8 kJ/mol.

Segundo: 2.350,4 kJ/mol/mol.

Terceiro: 3.565 kJ/mol.

Velocidade do som

Gás (23 ºC): 220 m/s

Líquido: 1.120 m/s

Condutividade térmica

9,43 · 10^-3 C/(M · K)

Ordem Magnético

Diamagnético

Número de oxidação

O Kripton porque é um gás nobre não é muito reativo e não perde ou ganha elétrons. Se você conseguir formar um sólido de composição definida, como no KR Clatrato₈(H₂QUALQUER)₄₆ ou seu hidrido KR (H₂)₄, Diz -se então que participa com um número de número ou oxidação de 0 (KR⁰); isto é, seus átomos neutros interagem com uma matriz de moléculas.

No entanto, o Kripton pode perder formalmente elétrons se formar links para o elemento mais eletronegativo de todos: Fluorine. No krf₂ Seu número de oxidação é +2, então a existência do cátion divalente Kr é assumida²⁺ (Kr²⁺F₂^-).

Reatividade

Em 1962, a síntese de Kripton Diffluoreide (KRF₂). Este composto é um sólido cristalino, incolor, altamente volátil e se decompõe lentamente à temperatura ambiente; Mas é estável a -30 ºC. Krypton Fluoreide é um poderoso agente oxidante e fluorinante.

O Kripton reage com fluoreto quando combinado em um tubo de choque elétrico a -183 ºC, formando o KRF₂. A reação também é produzida quando o Krypton e o fluoreto com luz ultravioleta a -196 ºC são irradiados.

O krf⁺ e kr₂F₃⁺ Eles são compostos formados pela reação KRF₂ Com fortes aceitadores de flúor. O Kripton faz parte de um composto instável: K (OTEF₅)₂, que apresenta uma ligação entre o Crypton e um oxigênio (KR-O).

Uma ligação de Nitton-nitrogênio é encontrada na cátion HCξn-kr-f. Kripton Hydries, KRH₂, Pressões maiores que 5 GPa podem ser cultivadas.

No início do século XX, todos esses compostos eram considerados impossíveis, dada a reatividade nula que foi concebida a esse gás nobre.

Estrutura e configuração eletrônica

Atom de Kripton

O Kripton sendo um gás nobre tem seu octeto de Valencia completo; Ou seja, seus orbitais S e P estão completamente cheios de elétrons, que podem ser encontrados em sua configuração eletrônica:

[AR] 3D¹⁰ 4s² 4p⁶

É um gás monoatômico, independentemente (até o momento) as condições de pressão ou temperatura que operam nele. Portanto, seus três estados são definidos pelas interações interatômicas de seus átomos de KR, que podem ser imaginados como se fossem bolinhas de gude.

Esses átomos de KR, como seus colegas (ele, NE, AR, etc.), não são fáceis de polarizar, pois são relativamente pequenos e também têm uma alta densidade eletrônica; Ou seja, a superfície desses mármores não se atrasa consideravelmente para gerar um dipolo instantâneo que induz outro em um mármore vizinho.

Interações interatômicas

É por esse motivo que a única força que os átomos de KR mantém são coesos são a dispersão de Londres; Mas eles são muito fracos no caso do Kripton, por isso requer baixas temperaturas para que seus átomos definem um líquido ou vidro.

No entanto, essas temperaturas (ebulição e ponto de fusão, respectivamente) são maiores em comparação com as de argônio, neon e hélio. Isso se deve à maior massa atômica do Kripton, equivalente a um raio atômico maior e, portanto, mais polarizável.

Pode atendê -lo: absorção molar

Por exemplo, o ponto de ebulição do Kripton está em torno de -153 ºC, enquanto os do argônio do nobre (-186 ºC), neon (-246 ºC) e helio (-269 ºC) são mais baixos; Ou seja, seus gases precisam de temperaturas mais frias (mais próximas de -273,15 ºC ou 0 K) para poder se condensar à fase líquida.

Aqui vemos como o tamanho de seus rádios atômicos está diretamente relacionado às suas interações interatômicas. O mesmo vale para seus respectivos pontos de fusão, uma temperatura na qual o Kripton finalmente se cristaliza em -157 ºC.

Kripton Crystal

Quando a temperatura desce para -157 ºC, os átomos de KR se aproximam o suficiente para coesos ainda mais e definir um cristal branco de estrutura cúbica centrada nas faces (FCC). Assim, agora existe uma ordem estrutural governada por suas forças de dispersão.

Embora não haja muita informação sobre isso, o cristal da FCC de Kripton pode sofrer transições cristalinas para fases mais densas se for submetido a grandes pressões; Como o compacto hexagonal (HCP), no qual os átomos de KR serão mais agrupados.

Da mesma forma, sem deixar esse ponto de lado, os átomos de KR podem ser presos em gaiolas de gelo chamadas cloratos. Se a temperatura estiver baixa o suficiente, pode haver cristais mistas de Kripton-Aga, com os átomos de KR ordenados e cercados por moléculas de água.

Onde está e obtenha

Atmosfera

O Kripton é disseminado por toda a atmosfera, sem poder escapar do campo gravitacional da terra, ao contrário do hélio. No ar, respiramos sua concentração é de cerca de 1 ppm, embora possa variar dependendo das emanações gasosas; Erupções vulcânicas, geiseres, fontes termais ou talvez depósitos de gás natural.

Por ser pouco solúvel em água, sua concentração na hidrosfera provavelmente será desprezível. O mesmo vale para minerais; Existem poucos átomos de Kripton que podem ser presos dentro deles. Portanto, a única fonte desse gás nobre é o ar.

Liquefação fracionária e destilação

Para obtê -lo, o ar precisa passar por um processo de liquefação, para que todos os seus gases componentes condensem e formaram um líquido. Em seguida, este líquido é aquecido aplicando uma destilação fracionada a baixas temperaturas.

Uma vez que oxigênio, argônio e nitrogênio foram destilados, o Kripton e o Xenon permanecem no fluido restante, que adsorvidos em carbono ativado ou sílica gel. Este líquido é aquecido a -153 ºC para poder destilar o Kripton.

Finalmente, o Kripton coletado é purificado ao fazer isso cruzando o titânio de metal quente, que elimina os refrigerantes.

Se a separação de seus isótopos for desejada, o gás é ascendido por uma coluna de vidro onde a difusão térmica sofre; Os isótopos mais leves chegarão ao topo, enquanto o mais pesado tenderá a ficar no fundo. Assim, o isótopo ⁸⁴Kr e ⁸⁶KR, por exemplo, são coletados separadamente no fundo.

O Kripton pode ser armazenado em lâmpadas de vidro de pirex ambiente, ou em tanques herméticos de aço. Antes de embalá -lo, ele é submetido a controle de qualidade através da espectroscopia, para certificar que seu espectro é único e não contém linhas de outros elementos.

Fision nuclear

Outro método para obter o Kripton está na fissão nuclear de urânio e plutônio, dos quais também há uma mistura de seus isótopos radioativos.

Isótopos

Kripton é apresentado na natureza como seis isótopos estáveis. Estes, com suas abundâncias correspondentes na Terra, são: ⁷⁸KR (0,36%), ⁸⁰KR (2,29%), ⁸²KR (11,59%), ⁸³KR (11,50%), ⁸⁴KR (56,99%) e ⁸⁶KR (17,28%). Ele ⁷⁸KR é um isótopo radioativo; Mas sua meia -vida (t_1/2) é tão grande (9.2 · 10^{vinte e um} anos) que é praticamente considerado estável.

É por isso que sua massa atômica padrão (peso atômico) é 83.798 U, mais próximo de 84 U do isótopo ⁸⁴Kr.

Em traços, as quantidades também são o radioisótopo ⁸¹KR (t_1/2= 2,3 · 10⁵), que ocorre quando o ⁸⁰KR recebe raios cósmicos. Além dos isótopos acima mencionados, existem dois radioisótopos sintéticos: o ⁷⁹KR (t_1/2= 35 horas) e ⁸⁵KR (t_1/2= 11 anos); O último é o que ocorre como um produto da fissão nuclear de urânio e plutônio.

Pode atendê -lo: arsano

Riscos

Kripton é um elemento não -tóxico, pois não reage em condições normais, nem representa o risco de incêndio quando misturado com fortes agentes oxidantes. Um vazamento desse gás não é perigo; A menos que você respire diretamente, até mover o oxigênio e causar asfixia.

Os átomos de KR entram e são expulsos do corpo sem participar de nenhuma reação do metabolismo. No entanto, eles podem mover o oxigênio que deve atingir os pulmões e transportar através do sangue, para que o indivíduo possa sofrer de narcose ou hipóxia, além de outras condições.

Para o resto, respiramos constantemente Kripton em cada espaço aéreo. Agora, em relação aos seus compostos, a história é outra. Por exemplo, o KRF₂ Ele é um poderoso agente de Fluorante; E, portanto, "vai" dar "ânions f^- a qualquer molécula da matriz biológica com a qual é encontrado, sendo potencialmente perigoso.

Possivelmente um clatrat de Kripton (capturado em uma gaiola de gelo) não é consideravelmente perigoso, a menos que haja certas impurezas que fazem toxicidade fornecem.

Formulários

As câmeras de alta velocidade flashes são em parte devido à excitação de Kripton. Fonte: Mhoistion [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]

O Kripton está presente em várias aplicações em torno de artefatos ou dispositivos projetados para iluminação. Por exemplo, faz parte das "luzes de neon" de cores verdes amareladas. As luzes "legais" do Kripton são brancas, pois seu espectro de emissão cobre todas as cores do espectro visível.

A luz branca do Kripton foi usada para fotografias, pois são muito intensas e rápidas, sendo perfeitas para câmeras de alta velocidade, ou para flashes instantâneos nas trilhas do aeroporto.

Da mesma forma, os tubos de choque elétrico que emanam dessa luz branca podem ser revestidos com papéis coloridos, dando o efeito de exibir luzes de muitas cores sem usar outros gases.

É adicionado às lâmpadas de filamento de tungstênio para aumentar seu tempo de vida útil e às lâmpadas de argônio fluorescentes para esse mesmo objetivo, reduzindo também sua intensidade e aumentando seus custos (porque é mais caro que o argônio).

Quando o Kripton compõe o preenchimento gasoso das lâmpadas incandescentes, aumenta seu brilho e o torna o mais azulado.

Lasers

Os lasers vermelhos vistos em shows de luz são baseados nas linhas espectrais do Kripton em vez da mistura de hélio-neon.

Por outro lado, com o Kripton, poderosos lasers de radiação ultravioleta podem ser fabricados: os do Fluoreto de Kripton (KRF). Este laser usa para fotolitografia, cirurgias médicas, pesquisa no campo da fusão nuclear e micromáquilos de materiais e compostos sólidos (modificando sua superfície pela ação do laser).

Definição do metrô

Entre os anos 1960 e 1983 ⁸⁶KR (multiplicado por 1.650.763.73), a fim de definir o comprimento exato de um metro.

Detecção de armamento nuclear

Porque o radioisótopo ⁸⁵A KR é um dos produtos da atividade nuclear, onde é detectado, é um indicativo de que houve a detonação de uma arma nuclear, ou que atividades ilegais ou clandestinas da referida energia estão sendo realizadas.

Medicamento

O Kripton tem sido usado na medicina como anestésico, absorvente de raio X, detector de anormalidades cardíacas e para cortar a retina dos olhos com uma maneira precisa e controlada com seus lasers.

Seus radioisótopos também têm aplicações na medicina nuclear, para estudar e escanear o fluxo de ar e sangue dentro dos pulmões e obter imagens por ressonância magnética nuclear do trato respiratório do paciente.

Referências

1. Gary J. Schrobilgen. (28 de setembro de 2018). Krypton. Encyclopædia britannica. Recuperado de: Britannica.com
2. Wikipedia. (2019). Krypton. Recuperado de: em.Wikipedia.org
3. Michael Pilgaard. (16 de julho de 2016). Reações químicas de Krypton. Recuperado de: pilgaardelegs.com
4. Crystallography365. (16 de novembro de 2014). Um material super legal - a estrutura cristalina de Krypton. Recuperado de: Crystallography365.WordPress.com
5. Dr. Doug Stewart. (2019). Fatos do elemento de Krypton. Chemicool. Recuperado de: Chemicool.com
6. Marques Miguel. (s.F.). Krypton. Recuperado de: Nautilus.Fis.Uc.Pt
7. Advameg. (2019). Krypton. Como os produtos são feitos. Recuperado de: feito.com
8. Rooptics. (25 de abril de 2014). Krypton Fluoreide Excimer Laser - Propriedades e aplicações. Recuperado de: azoapics.com