Nota: Acest articol, publicat inițial în 1998, a fost actualizat în 2006 pentru ediția electronică.
Vizualizare
Kriptonul a fost unul dintre cele trei gaze nobile descoperite în 1898 de chimistul și fizicianul scoțian Sir William Ramsay (1852-1916) și de chimistul englez Morris William Travers (1872-1961). Ramsay și Travers au descoperit gazele lăsând aerul lichid să se evapore. Pe măsură ce acesta făcea acest lucru, fiecare dintre gazele care compun aerul normal a fiert, unul câte unul. Trei dintre aceste gaze – cripton, xenon și neon – au fost descoperite pentru prima dată în acest mod.
Termenul de gaz nobil se referă la elementele din grupa 18 (VIIIA) a tabelului periodic. Tabelul periodic este un grafic care arată modul în care elementele chimice sunt legate între ele. Aceste gaze au primit denumirea de „nobile” deoarece se comportă ca și cum ar fi „prea arogante” pentru a reacționa cu alte elemente. Până în anii 1960, nu se cunoștea niciun compus al acestor gaze. Deoarece sunt atât de inactive, ele mai sunt numite și gaze inerte. Inert înseamnă inactiv.
SYMBOL
Kr
NUMĂRUL ATOMIC
36
MASA ATOMICĂ
83.80
FAMILIA
Grupa 18 (VIIIA)
Gaz nobil
PRONUNȚAȚIE
KRIP-ton
Criptonul are relativ puține utilizări comerciale. Toate acestea implică, într-un fel sau altul, sisteme de iluminat.
Descoperire și denumire
Până în 1898, au fost descoperiți doi membri ai familiei gazelor nobile. Aceștia erau heliul (număr atomic 2) și argonul (număr atomic 18). Dar nu fuseseră descoperite alte elemente din această familie. Tabelul periodic conținea căsuțe goale între heliu și argon și sub argon. Gazele nobile care lipseau aveau numerele atomice 10, 36, 54 și 86. Chimiștii se gândesc la căsuțele goale din tabelul periodic ca la „elemente care așteaptă să fie descoperite.”
Din moment ce cele două elemente nobile cunoscute, heliu și argon, sunt ambele gaze, Ramsay și Travers sperau că elementele lipsă erau de asemenea gaze. Și dacă erau, acestea ar putea fi găsite în aer. Problema era că aerul fusese deja analizat cu atenție și se constatase că este format în proporție de aproximativ 99,95 la sută din oxigen , azot și argon. Era posibil ca gazele lipsă să se afle în ultimul 0,05 la sută din aer?
Pentru a răspunde la întrebare, chimiștii au lucrat nu cu aerul în sine, ci cu aerul lichid. Aerul devine lichid prin simpla răcire suficient de mare. Cu cât aerul devine mai rece, cu atât mai multe gaze din el se transformă în lichide. La -182,96°C (-297,33°F), oxigenul se transformă dintr-un gaz într-un lichid. La -195,79°C (-320,42°F), azotul se transformă dintr-un gaz într-un lichid. Și așa mai departe. În cele din urmă, toate gazele din aer pot fi făcute să se lichefieze (să se transforme într-un lichid).
Dar are loc și procesul invers. Să presupunem că un recipient cu aer lichid conține 100 de litri. Aerul lichid se va încălzi încet. Când temperatura sa ajunge la -195,79°C, azotul lichid se transformă din nou în gaz. Deoarece aproximativ 78% din aer este azot, vor rămâne doar 22% din aerul lichid inițial (22 de litri).
Când temperatura ajunge la -182,96°C, oxigenul se transformă din lichid înapoi în gaz. Deoarece oxigenul reprezintă 21 la sută din aer, alte 21 la sută (21 litri) din aerul lichid se vor evapora.
Lucrarea lui Ramsay și Travers a fost însă foarte dificilă, deoarece gazele pe care le căutau nu sunt abundente în aer. Kriptonul, de exemplu, reprezintă doar aproximativ 0,000114 la sută din aer. La fiecare 100 de litri de aer lichid, ar exista doar 0,00011, sau aproximativ o zecime de mililitru de kripton. O zecime de mililitru reprezintă aproximativ o picătură. Deci Ramsay și Travers – deși nu știau acest lucru – căutau o picătură de cripton în 100 de litri de aer lichid!
În mod uimitor, au găsit-o. Descoperirea acestor trei gaze a fost un mare merit pentru abilitățile lor de cercetători. Ei au sugerat numele de kripton pentru noul element. Numele a fost preluat de la cuvântul grecesc kryptos pentru „ascuns.”
Proprietăți fizice
Criptonul este un gaz incolor și inodor. Are un punct de fierbere de -152,9°C (-243,2°F) și o densitate de 3,64 grame pe litru. Acest lucru face ca kriptonul să fie de aproximativ 2,8 ori mai dens decât aerul.
„Priviți, sus pe cer! Este o pasăre! Este un avion….
Celebrul personaj de desene animate Superman are multe superputeri. Toată lumea știe asta. El este Omul de Oțel. El are vedere cu raze X. Auzul său este atât de bun, încât poate sesiza o voce într-un oraș aglomerat. Și, bineînțeles: E mai rapid decât un glonț! Mai puternic decât o locomotivă! Capabil să sară peste clădiri înalte dintr-o singură lovitură!
Dar există o substanță care îl slăbește pe Superman: kryptonita! Dacă este expus la kryptonită. Superman simte durere și își pierde superputerile. Dacă este expus prea mult timp, el poate chiar să moară.
Criptonita, desigur, este pur fictivă. În ciuda asemănării numelor, kriptonita nu are nimic de-a face cu elementul 36, kriptonul. Conform legendei din desene animate, Superman provine de pe planeta Krypton.
Kal-El, așa cum a fost cunoscut inițial, a fost plasat într-o navă spațială de către părinții săi, cu câteva momente înainte ca planeta să explodeze.
Din păcate, în timp ce tânărul Superman se îndepărta de Krypton, o bucată de kryptonită a rămas blocată pe navă. Aceleași forțe teribile care au provocat explozia planetei, au creat și kryptonita mortală. Și, așa cum Superman avea să afle mai târziu, arhicunoscuții par să pună mereu mâna pe această piatră verde incandescentă!
În afară de natura fictivă a kriptonitei, mai există o altă diferență între ea și krypton. Kryptonita este o piatră – una care poate provoca mari daune, ei bine, oricum, unei singure persoane. Kriptonul este un gaz inert care nu are niciun efect asupra a nimic.
Proprietăți chimice
Pentru mulți ani, s-a crezut că kriptonul este complet inert. Apoi, la începutul anilor 1960, s-a constatat că este posibil să se facă anumiți compuși ai acestui element. Chimistul englez Neil Bartlett (1932-) a găsit modalități de a combina gazele nobile cu cel mai activ element dintre toate, fluorul. În 1963, au fost realizați primii compuși de kripton – difluorură de kripton (KrF2) și tetrafluorură de kripton (KrF4). De atunci, au fost realizați și alți compuși de cripton. Cu toate acestea, aceștia nu au utilizări comerciale. Ei sunt doar curiozități de laborator.
Occesiune în natură
Se crede că abundența criptonului în atmosferă este de aproximativ 0,000108 până la 0,000114 la sută. Elementul se formează, de asemenea, în scoarța terestră atunci când uraniul și alte elemente radioactive se descompun. Cu toate acestea, cantitatea din scoarța terestră este prea mică pentru a fi estimată.
Izotopi
Există șase izotopi naturali ai criptonului. Aceștia sunt kripton-78, kripton-80, kripton-82, kripton-83, kripton-84 și kripton-86. Izotopii sunt două sau mai multe forme ale unui element. Izotopii diferă unul de celălalt în funcție de numărul lor de masă. Numărul scris în dreapta numelui elementului este numărul de masă. Numărul de masă reprezintă numărul de protoni plus neutroni din nucleul unui atom al elementului respectiv. Numărul de protoni determină elementul, dar numărul de neutroni din atomul unui element poate varia. Fiecare variație este un izotop.
Se cunosc, de asemenea, cel puțin șaisprezece izotopi radioactivi ai kriptonului. Un izotop radioactiv este unul care se descompune și emite o anumită formă de radiație. Izotopii radioactivi sunt produși atunci când particule foarte mici sunt trase asupra atomilor. Aceste particule se fixează în atomi și îi fac radioactivi.
Un izotop radioactiv al criptonului este folosit în comerț, kripton-85. Acesta poate fi combinat cu fosfori pentru a produce materiale care strălucesc în întuneric. Un fosfor este un material care strălucește atunci când este lovit de electroni. Radiația emisă de kripton-85 lovește fosforul. Fosforul emite apoi lumină. Același izotop este utilizat și pentru detectarea scurgerilor dintr-un container. Gazul radioactiv este plasat în interiorul recipientului care urmează să fie testat. Deoarece gazul este inert, kriptonul nu va reacționa cu nimic altceva din recipient. Dar dacă recipientul are o scurgere, o parte din kripton-85 radioactiv va scăpa. Acest izotop poate fi detectat cu dispozitive speciale pentru detectarea radiațiilor.
Criptonul-85 este, de asemenea, utilizat pentru a studia fluxul de sânge în corpul uman. Acesta este inhalat sub formă de gaz și apoi absorbit de sânge. Acesta călătorește prin fluxul sanguin și prin inimă împreună cu sângele. Traseul său poate fi urmărit de un tehnician care ține un dispozitiv de detecție deasupra corpului pacientului. Dispozitivul arată încotro se îndreaptă materialul radioactiv și cu ce viteză se deplasează. Un medic poate determina dacă acest comportament este normal sau nu.
Cât de lung este un metru?
Metrul este unitatea standard de lungime în sistemul metric. A fost definit pentru prima dată în 1791. Ca parte a marilor schimbări aduse de Revoluția Franceză, a fost creat un sistem de măsură cu totul nou: sistemul metric.
La început, metrul a fost definit într-un mod foarte simplu. Acesta era distanța dintre două linii zgâriate pe o bară metalică păstrată în afara Parisului. Timp de mulți ani, această definiție a fost satisfăcătoare pentru majoritatea scopurilor. Bineînțeles, a creat o problemă. Să presupunem că cineva din Statele Unite se ocupa cu fabricarea de bețe de metru. Această persoană ar trebui să călătorească la Paris pentru a face o copie a contorului oficial. Apoi, copia ar trebui să fie folosită pentru a face alte copii. Șansele de eroare în acest proces sunt enorme.
În 1960, oamenii de știință au avut o altă idee. Ei au sugerat folosirea luminii produse de kripton fierbinte ca etalon de lungime. Iată cum a fost dezvoltat acel standard:
Când un element este încălzit, el absoarbe energie din căldură. Atomii prezenți în element se află într-o stare „excitată”, sau energetică. În mod normal, atomii nu rămân foarte mult timp într-o stare excitată. Ei cedează energia pe care tocmai au absorbit-o și revin la starea lor normală, „neexcitată”.
Energia pe care o cedează poate lua diferite forme. Una dintre aceste forme este lumina.
Tipul de lumină degajată este diferit pentru fiecare element și pentru fiecare izotop. Lumina constă, de obicei, într-o serie de linii foarte luminoase numite spectru. Numărul și culoarea liniilor produse sunt specifice fiecărui element și izotop.
Când un izotop al kriptonului, kriptonul-86, este încălzit, el emite o linie foarte clară, distinctă, strălucitoare, de culoare roșiatică-portocalie. Oamenii de știință au decis să definească metrul în funcție de această linie. Ei au spus că un metru este de 1.650.763,73 ori lățimea acelei linii.
Acest standard a avut multe avantaje. În primul rând, aproape oricine, oriunde, putea găsi lungimea oficială a unui metru. Tot ce era nevoie era echipamentul necesar pentru a încălzi o mostră de kripton-86. Apoi trebuia să se urmărească linia roșiatică-portocalie produsă. Lungimea metrului, atunci, era de 1.650.763,73 ori lățimea acelei linii.
Această definiție pentru metru a durat doar până în 1983. Oamenii de știință au decis atunci să definească un metru prin viteza cu care se deplasează lumina în vid. Acest sistem este chiar mai exact decât cel bazat pe kripton-86.
Extracție
Kriptonul se obține în continuare lăsând aerul lichid să se evapore.
Utilizări
Singurele utilizări comerciale ale kriptonului sunt în diferite tipuri de lămpi. Când un curent electric este trecut prin gaz kripton, acesta emite o lumină foarte puternică. Poate că cea mai frecventă aplicație a acestui principiu este în luminile de pe pistele de aterizare din aeroporturi. Aceste lumini sunt atât de strălucitoare încât pot fi văzute chiar și în condiții de ceață pe distanțe de până la 300 de metri (1.000 de picioare). Luminile nu ard continuu. În schimb, ele trimit impulsuri foarte scurte de lumină. Aceste impulsuri nu durează mai mult de aproximativ 10 microsecunde (10 milionimi de secundă). Acestea se aprind și se sting de aproximativ 40 de ori pe minut. Kriptonul este, de asemenea, utilizat în proiectoarele de diapozitive și de filme.
Gazul kripton este, de asemenea, utilizat la fabricarea luminilor „neon”. Luminile neon sunt lumini colorate folosite adesea în publicitate. Ele sunt asemănătoare cu becurile fluorescente. Dar ele emit o lumină colorată din cauza gazului pe care îl conțin. Unele lumini neon conțin gazul neon, dar altele conțin alte gaze nobile. O lampă de neon umplută cu kripton, de exemplu, strălucește în galben.
Compuși
Compușii de kripton au fost preparați în laborator, dar nu există în natură. Compușii sintetici (artificiali) sunt folosiți doar în scopuri de cercetare.
Deși luminile cu neon includ uneori neon, kriptonul este adesea gazul folosit.
Efecte asupra sănătății
Nu există dovezi că kriptonul este dăunător pentru oameni, animale sau plante.
.