Криптон — химический элемент¶

Криптон (Kr, лат. Krypton) — химический элемент 18-й группы (по устаревшей классификации — благородные газы) 4-го периода периодической системы Д. И. Менделеева, с атомным номером 36. Относится к числу инертных газов: при нормальных условиях представляет собой бесцветный газ без запаха, практически не вступающий в химические реакции. Название элемента происходит от греческого слова «κρυπτός» — «скрытый», что отражает обстоятельства его открытия — долгое время криптон оставался незамеченным в составе воздуха.

¶История открытия

Криптон был открыт в 1898 году английскими учёными Уильямом Рамза и Моррисом Траверсом. Исследуя остаток воздуха после последовательного удаления из него азота, кислорода, аргона, неона и гелия, они обнаружили в спектре оставшейся газовой смеси ранее неизвестные линии. 30 мая 1898 года Рамз и Траверс объявили об открытии нового элемента, названного криптоном. В том же году, в июне, из того же промежуточного образца был выделен ещё один инертный газ — ксенон.

Открытие криптона стало возможным благодаря развитию спектрального анализа. Рамз и Траверс применяли метод последовательной фракционной конденсации: оставшийся после удаления известных компонентов газ многократно охлаждался до температур, близких к абсолютному нулю, в результате чего компоненты с разными температурами кипения разделялись. Криптон, имеющий более высокую температуру кипения, чем неон и аргон, конденсировался раньше них.

¶Физические свойства

Криптон — одноатомный газ без цвета и запаха. Основные физические характеристики приведены в таблице.

Плотность криптона примерно в три раза выше плотности воздуха, что делает его одним из самых тяжёлых распространённых инертных газов. Температуры плавления и кипения криптона выше, чем у аргона и неона, но ниже, чем у ксенона и радона.

¶Химические свойства

Как и другие благородные газы, криптон обладает полностью заполненной электронной оболочкой и в обычных условиях проявляет крайне малую химическую активность. Впервые соединения криптона были получены в 1963 году: Нил Бартлетт синтезировал тетрафторид криптона KrF₂, а одновременно с ним Стефан Клаусен и Джон Холлоран получили KrF₄. Позднее были также описаны соединения криптона с фтором и кислородом, например KrO₂F₂.

Соединения криптона нестабильны и разлагаются при обычных условиях, поэтому практического значения они не имеют. Криптон не образует устойчивых простых веществ и не известен в виде природных минералов.

¶Нахождение в природе

Криптон содержится в атмосфере Земли в концентрации около 1,14 ppm (частей на миллион), что соответствует примерно 1,1 мл на литр воздуха. По распространённости он занимает шестое место среди компонентов атмосферы после азота, кислорода, аргона, неона и гелия. Основной способ получения криптона — перегонка жидкого воздуха.

Криптон присутствует в воде океанов, однако его концентрация крайне мала. В космических объектах криптон обнаружен в спектрах звёзд, в частности в солнечном спектре, где его линии были впервые идентифицированы ещё в XIX веке.

¶Применение

Основная область применения криптона — осветительная техника. Криптоновые лампы накаливания, заполненные криптоном или его смесью с другими инертными газами, обладают повышенным сроком службы и световой отдачей по сравнению с обычными лампами, так как инертная среда замедляет испарение вольфрамовой нити. Криптон широко применяется в фарах автомобилей, прожекторах и вспышках.

Другие направления использования:

• Криогенные лазеры. Криптоновые лазеры, работающие на ионах Kr⁺, излучают в видимой области спектра (красное, зелёное, синее излучение) и применяются в медицине, в частности в офтальмологии, а также в научных исследованиях.
• Измерительная техника. Криптон-86 использовался в качестве эталона длины волны: с 1960 по 1983 год метр был определён как длина 1 650 763,73 волн оранжевой линии спектра криптона-86. Эта единица измерения была заменена после переопределения метра на основе скорости света.
• Аэродинамика. Криптон применяется в качестве индикаторного газа в аэродинамических трубах, так как его высокая плотность и инертность позволяют отслеживать потоки газа.
• Холодильная техника. Криптон использовался в качестве хладагента в некоторых специальных холодильных установках.

¶Изотопы

Природный криптон состоит из шести стабильных изотопов: ⁷⁸Kr, ⁸⁰Kr, ⁸²Kr, ⁸³Kr, ⁸⁴Kr и ⁸⁶Kr. Наиболее распространён изотоп ⁸⁴Kr (57,0 % от природного содержания). Наиболее известен радиоактивный изотоп криптон-85 с периодом полураспада около 10,76 года, который образуется в результате деления ядер урана в ядерных реакторах и при ядерных испытаниях. Криптон-85 применяется в дефектоскопии и для измерения толщины плёнок.

¶Роль в науке и культуре

Криптон упоминается в научной фантастике в связи с вымышленной планетой Криптон — родным миром Супермена, придуманным в 1938 году Джерри Сигелом и Джо Шустером. Эта планета, по сюжету, была разрушена, а её обитатель был отправлен на Землю. Связь с химическим элементом носит характер словесной игры: греческое «скрытый» отсылает к неизвестности происхождения героя.

¶Источники

• Д. И. Менделеев. Периодический закон и периодическая система элементов
• Н. Н. Воронцов. Элементы: происхождение названий
• У. Рамз, М. Траверс. Исследования инертных газов воздуха, 1898
• Ф. А. Коттон, Д. Уилкинсон. Современная неорганическая химия
• Справочник химика: физико-химические свойства элементов