Megjegyzés: Az eredetileg 1998-ban megjelent cikket 2006-ban frissítettük az e-book kiadáshoz.
Áttekintés
A kripton a három nemesgáz egyike, amelyet 1898-ban fedezett fel Sir William Ramsay (1852-1916) skót kémikus és fizikus és Morris William Travers (1872-1961) angol kémikus. Ramsay és Travers úgy fedezték fel a gázokat, hogy folyékony levegő elpárolgását engedték. Ennek során a normál levegőt alkotó gázok egyenként felforrtak. Három ilyen gázt – kripton, xenon és neon – fedeztek fel először ilyen módon.
A nemesgáz kifejezés a periódusos rendszer 18. (VIIIA) csoportjába tartozó elemekre utal. A periódusos rendszer egy táblázat, amely a kémiai elemek egymáshoz való viszonyát mutatja. Ezek a gázok azért kapták a “nemes” nevet, mert úgy viselkednek, mintha “túl arrogánsak” lennének ahhoz, hogy más elemekkel reakcióba lépjenek. Az 1960-as évekig nem ismerték e gázok egyetlen vegyületét sem. Mivel annyira inaktívak, inert gázoknak is nevezik őket. Az inert azt jelenti, hogy inaktív.
SZIMBOL
Kr
ATOMSZÁM
36
ATOMTÖMEG
83.80
CSALÁD
18. csoport (VIIIA)
Nemes gáz
SZÓLÍTÁS
KRIP-ton
A kripton viszonylag kevés kereskedelmi felhasználással rendelkezik. Mindegyik valamilyen módon világítási rendszerekkel kapcsolatos.
Felfedezés és elnevezés
1898-ra a nemesgázok családjának két tagját fedezték fel. Ezek a hélium (2. atomi szám) és az argon (18. atomi szám) voltak. Más elemet azonban nem találtak a családban. A periódusos rendszerben a hélium és az argon között, valamint az argon alatt üres dobozok voltak. A hiányzó nemesgázok atomi száma 10, 36, 54 és 86 volt. A kémikusok úgy gondolnak a periódusos rendszer üres dobozaira, mint “felfedezésre váró elemekre.”
Mivel a két ismert nemes elem, a hélium és az argon egyaránt gáz, Ramsay és Travers azt remélte, hogy a hiányzó elemek is gázok. És ha azok, akkor talán megtalálhatók a levegőben. A probléma az volt, hogy a levegőt már alaposan elemezték, és megállapították, hogy körülbelül 99,95 százalékban oxigén , nitrogén és argon. Lehetséges volt, hogy a hiányzó gázok a levegő utolsó 0,05 százalékában voltak?
A kérdés megválaszolásához a kémikusok nem magával a levegővel, hanem folyékony levegővel dolgoztak. A levegő egyszerűen attól válik folyékonnyá, hogy eléggé lehűtjük. Minél hidegebb lesz a levegő, annál több gáz válik benne folyadékká. -182,96°C-on (-297,33°F) az oxigén gázból folyadékká változik. A nitrogén -195,79°C-on (-320,42°F) gázból folyadékká válik. És így tovább. Végül a levegőben lévő összes gáz cseppfolyósítható (folyadékká változik).
De a fordított folyamat is végbemegy. Tegyük fel, hogy egy tartályban 100 liter folyékony levegő van. A folyékony levegő lassan felmelegszik. Amikor a hőmérséklete eléri a -195,79°C-ot, a folyékony nitrogén visszaváltozik gázzá. Mivel a levegőnek körülbelül 78 százaléka nitrogén, az eredeti folyékony levegőnek (22 liter) csak 22 százaléka marad meg.
Amikor a hőmérséklet eléri a -182,96°C-ot, az oxigén folyékonyból ismét gázzá alakul. Mivel az oxigén a levegő 21 százalékát teszi ki, a folyékony levegő további 21 százaléka (21 liter) elpárolog.
Ramsay és Travers munkája azonban nagyon nehéz volt, mert az általuk keresett gázok nem fordulnak elő bőségesen a levegőben. A kripton például a levegőnek csak körülbelül 0,000114 százalékát teszi ki. Minden 100 liter folyékony levegőre csak 0,00011, azaz körülbelül egytized milliliternyi kripton jutna. A milliliter tizede körülbelül egy csepp. Tehát Ramsay és Travers – bár ezt nem tudták – 100 liter folyékony levegőben egy csepp kripton után kutatott!”
Bámulatos módon megtalálták. E három gáz felfedezése nagy elismerést jelentett kutatói képességeiknek. Ők javasolták a kripton nevet az új elemnek. A nevet a görög kryptos szóból vették, ami “rejtett”.”
Fizikai tulajdonságok
A kripton színtelen, szagtalan gáz. Forráspontja -152,9°C (-243,2°F), sűrűsége 3,64 gramm/liter. Ezzel a kripton körülbelül 2,8-szor olyan sűrű, mint a levegő.
“Nézd, fent az égen! Ez egy madár! Ez egy repülő….
A híres rajzfilmfigura, Superman számos szupererővel rendelkezik. Ezt mindenki tudja. Ő az Acélember. Röntgensugaras látása van. Olyan jó a hallása, hogy egy hangra is rá tud hangolódni egy zsúfolt városban. És persze: Gyorsabb, mint egy száguldó golyó! Erősebb, mint egy mozdony! Egyetlen ugrással képes magas épületeket megugrani!
De van egy anyag, ami legyengíti Supermant: a kriptonit! Ha kriptonitnak van kitéve. Superman fájdalmat érez és elveszíti a szupererejét. Ha túl sokáig van kitéve, akár meg is halhat.
A kriptonit természetesen pusztán kitaláció. A névhasonlóság ellenére a kriptonitnak semmi köze a 36-os elemhez, a kriptonhoz. A rajzfilmes legenda szerint Superman a Kripton bolygóról származik.
Kal-Elt, ahogy eredetileg hívták, szülei egy űrhajóba tették, pillanatokkal a bolygó felrobbanása előtt.
Szerencsétlenségére, ahogy az ifjú Superman elrobogott a Kriptonról, egy darab kriptonit ragadt az űrhajóra. Ugyanazok a szörnyű erők, amelyek a bolygó felrobbanását okozták, a halálos kriptonitot is létrehozták. És ahogy Superman később rájött, úgy tűnik, a főgonoszok mindig ráteszik a kezüket erre a zöldesen izzó kőzetre!
A kriptonit fiktív jellegén kívül van még egy különbség a kriptonit és a kripton között. A kriptonit egy kőzet – egy olyan, ami nagy kárt tud okozni, nos, legalábbis egy embernek. A kripton egy inert gáz, amely semmire sincs hatással.
Kémiai tulajdonságok
A kriptonról sokáig azt hitték, hogy teljesen inert. Aztán az 1960-as évek elején kiderült, hogy lehetséges az elem bizonyos vegyületeinek előállítása. Neil Bartlett (1932-) angol kémikus megtalálta a módját, hogy a nemesgázokat a legaktívabb elemmel, a fluorral kombinálja. 1963-ban elkészültek az első kriptonvegyületek – kripton-difluorid (KrF2) és kripton-tetrafluorid (KrF4). Azóta más kriptonvegyületek is készültek. Ezeknek azonban nincs kereskedelmi felhasználásuk. Ezek csak laboratóriumi kuriózumok.
Előfordulása a természetben
A kripton előfordulása a légkörben körülbelül 0,000108-0,000114 százalékra tehető. Az elem a földkéregben is keletkezik, amikor az urán és más radioaktív elemek lebomlanak. A földkéregben lévő mennyiségét azonban túl kicsi ahhoz, hogy meg lehessen becsülni.
Izotópok
A kripton hat természetesen előforduló izotópja létezik. Ezek a kripton-78, a kripton-80, a kripton-82, a kripton-83, a kripton-84 és a kripton-86 izotópok. Az izotópok egy elem két vagy több formája. Az izotópok tömegszámuk alapján különböznek egymástól. Az elem neve mellett jobbra írt szám a tömegszám. A tömegszám az elem atomjának atommagjában lévő protonok és neutronok számát jelenti. A protonok száma határozza meg az elemet, de a neutronok száma bármelyik elem atomjában változhat. Minden variáció izotóp.
A kripton legalább tizenhat radioaktív izotópja is ismert. A radioaktív izotóp olyan izotóp, amely szétesik és valamilyen sugárzást bocsát ki. A radioaktív izotópok akkor keletkeznek, amikor nagyon kis részecskéket lőnek atomokra. Ezek a részecskék megtapadnak az atomokban, és radioaktívvá teszik őket.
A kripton egyik radioaktív izotópját, a kripton-85-öt használják kereskedelmi forgalomban. Foszforokkal kombinálva olyan anyagokat lehet előállítani, amelyek világítanak a sötétben. A foszfor olyan anyag, amely elektronok hatására világít. A kripton-85 által kibocsátott sugárzás becsapódik a foszforba. A foszfor ekkor fényt bocsát ki. Ugyanezt az izotópot használják a tartályban lévő szivárgások kimutatására is. A radioaktív gázt a vizsgálandó tartály belsejébe helyezik. Mivel a gáz inert, a kripton nem lép reakcióba a tartályban lévő egyéb anyagokkal. Ha azonban a tartályban szivárgás van, a radioaktív kripton-85 egy része kiszabadul. Az izotópot a sugárzás kimutatására szolgáló speciális eszközökkel lehet kimutatni.
A kripton-85-öt az emberi testben a vér áramlásának vizsgálatára is használják. Gázként belélegzik, majd a vér felszívja. A vérrel együtt halad végig a véráramban és a szívben. Útját egy technikus követheti, aki egy érzékelő készüléket tart a páciens teste fölé. A készülék megmutatja, hogy merre halad a radioaktív anyag, és milyen gyorsan mozog. Az orvos meg tudja állapítani, hogy ez a viselkedés normális-e vagy sem.
Hány méter hosszú egy méter?
A méter a metrikus rendszerben a hossz szabványos mértékegysége. Először 1791-ben határozták meg. A francia forradalom által hozott nagy változások részeként egy teljesen új mértékrendszert hoztak létre: a metrikus rendszert.
A métert kezdetben nagyon egyszerűen definiálták. Két vonal közötti távolságot jelentett, amelyet egy Párizs külterületén őrzött fémrúdra karcoltak. Sokáig ez a meghatározás a legtöbb célra kielégítő volt. Természetesen ez problémát okozott. Tegyük fel, hogy valaki az Egyesült Államokban méterrudak gyártásával foglalkozott. Ennek a személynek Párizsba kellett utaznia, hogy elkészítse a hivatalos mérőóra másolatát. Aztán a másolatot fel kellett használni más másolatok készítéséhez. Ebben a folyamatban óriási a hibalehetőség.
1960-ban a tudósoknak más ötlete támadt. Azt javasolták, hogy a forró kripton által termelt fényt használják a hosszúság mérésére. Íme, hogyan fejlesztették ki ezt a mércét:
Amikor egy elemet felmelegítenek, a hőből energiát vesz fel. Az elemben lévő atomok “gerjesztett”, azaz energetikai állapotban vannak. Az atomok általában nem maradnak sokáig gerjesztett állapotban. Az éppen elnyelt energiát leadják, és visszatérnek a normál, “gerjesztetlen” állapotukba.
A leadott energia különböző formákat ölthet. Az egyik ilyen forma a fény.
A leadott fény fajtája minden elem és izotóp esetében más és más. A fény általában nagyon fényes vonalak sorozatából áll, amit spektrumnak nevezünk. A keletkező vonalak száma és színe az egyes elemekre és izotópokra jellemző.
A kripton egyik izotópját, a kripton-86-ot melegítve egy nagyon világos, határozott, világos, vöröses-narancsos színű vonalat bocsát ki. A tudósok úgy döntöttek, hogy a métert ennek a vonalnak a segítségével határozzák meg. Azt mondták, hogy egy méter ennek a vonalnak a szélességének 1 650 763,73-szorosa.
Ez a szabvány számos előnnyel járt. Egyrészt szinte bárki bárhol megtalálhatta a méter hivatalos hosszát. Mindössze egy kripton-86-os minta felmelegítéséhez szükséges berendezésre volt szükség. Ezután meg kellett keresni a keletkező vöröses-narancsos vonalat. A méter hossza tehát a vonal szélességének 1 650 763,73-szorosa volt.
A méternek ez a meghatározása csak 1983-ig tartott. Ekkor a tudósok úgy döntöttek, hogy a métert azzal határozzák meg, hogy milyen gyorsan terjed a fény a vákuumban. Ez a rendszer még pontosabb, mint a kripton-86-on alapuló.
Kivonás
A kriptont még mindig úgy nyerik, hogy folyékony levegőt hagynak elpárologni.
Használatok
A kripton egyetlen kereskedelmi felhasználása a különféle lámpákban van. Amikor elektromos áramot vezetnek át a kripton gázon, az nagyon erős fényt bocsát ki. Ennek az elvnek talán a legelterjedtebb alkalmazása a repülőtéri kifutópályák világításában van. Ezek a fények olyan fényesek, hogy még ködös időben is láthatóak akár 300 méteres (1000 láb) távolságból is. A fények nem égnek folyamatosan. Ehelyett nagyon rövid fényimpulzusokat bocsátanak ki. Az impulzusok legfeljebb 10 mikromásodpercig (a másodperc 10 milliomod része) tartanak. Percenként körülbelül 40-szer villannak fel és le. A kripton gázt diavetítőkben és filmvetítőkben is használják.
A kripton gázt a “neon” fények előállításához is használják. A neonfények a reklámokban gyakran használt színes fények. Hasonlítanak a fluoreszkáló izzókhoz. De a bennük lévő gáz miatt színes fényt bocsátanak ki. Egyes neonlámpák valóban neongázt tartalmaznak, mások azonban más nemesgázokat is. A kriptonnal töltött neonlámpa például sárgán világít.
Vegyületek
A kripton vegyületeit laboratóriumban már előállították, de a természetben nem léteznek. A szintetikus (mesterséges) vegyületeket csak kutatási célokra használják.
Bár a neonlámpák néha neont is tartalmaznak, gyakran kripton a használt gáz.
Egészségügyi hatások
Nincs bizonyíték arra, hogy a kripton káros lenne az emberekre, állatokra vagy növényekre.
Egészségügyi hatások
Nincs bizonyíték arra, hogy a kripton káros lenne az emberekre, állatokra vagy növényekre.