Крыптон - хімічны элемент. формула крыптону

На нашай планеце існуе мноства розных злучэнняў, арганічных і мінеральных рэчываў. Так, чалавекам адкрыта, сінтэзаваны і выкарыстоўваецца звыш паўтара мільёна структур з свету арганікі і больш за 500 тысяч па-за ім. І кожны год гэтая лічба расце, так як развіццё хімічнай галіны не стаіць на месцы, краіны свету актыўна развіваюць і прасоўваюць яе.

Але дзіўна нават не гэта. А тое, што ўсё гэта разнастайнасць рэчываў пабудавана ўсяго з 118 хімічных элементаў. Вось гэта сапраўды выдатна! Перыядычная сістэма хімічных элементаў з'яўляецца той асновай, якая графічна адлюстроўвае разнастайнасць арганічнага і неарганічнага свету.

Класіфікацыя хімічных элементаў

Існуе некалькі варыянтаў градацыі дадзеных структур. Так, табліца Мендзялеева па хіміі дзеліцца умоўна на дзве групы:

• элементы-металы (вялікая частка);
• неметалы (меншая частка).

Пры гэтым першую складаюць элементы, якія знаходзяцца ніжэй ўмоўнай дыяганальнай мяжы ад бору да астата, а другую - тыя, што вышэй. Аднак з гэтай класіфікацыі ёсць выключэнні, напрыклад, волава (існуе ў альфа-і бэта-форме, адна з якіх - метал, а сябра - неметалы). Таму назваць такі варыянт падзелу абсалютна справядлівым нельга.

Таксама перыядычная сістэма хімічных элементаў можа быць класіфікавана па ўласцівасцях апошніх.

1. Якія валодаюць асноўнымі ўласцівасцямі (аднаўляльнікі) - тыповыя металы, элементы 1,2 групы галоўных падгруп (акрамя берылію).
2. Якія валодаюць кіслотнымі ўласцівасцямі (акісляльнікі) - тыповыя неметалы. Элементы 6,7 груп галоўных падгруп.
3. Амфатэрныя ўласцівасці (дваістыя) - усё металы пабочных падгруп і некаторыя з галоўных.
4. Элементы-неметалы, якія праяўляюць сябе і як аднаўляльнікі, і як акісляльнікі (у залежнасці ад умоў рэакцыі).

Часцей менавіта так вывучаюцца хімічныя элементы. 8 клас школы мяркуе першапачатковае вывучэнне ўсіх структур з запамінаннем сімвала, назвы і вымаўлення на рускай мове. Гэта абавязковая ўмова для пісьменнага авалодання хіміяй ў далейшым, аснова ўсяго. Табліца Мендзялеева па хіміі заўсёды знаходзіцца ў поле зроку дзяцей, аднак ведаць самыя распаўсюджаныя і хімічныя актыўныя з іх усё ж варта.

Асаблівую групу ў дадзенай сістэме займае восьмая па ліку. Яе элементы галоўнай падгрупы маюць назву інэртных - высакародных - газаў за свае завершаныя электронныя абалонкі і, як следства, малую хімічную актыўнасць. Адзін з іх - крыптон, хімічны элемент пад нумарам 36 - будзе разгледжаны намі падрабязней. Астатнія яго субраты па табліцы таксама з'яўляюцца высакароднымі газамі і выкарыстоўваюцца чалавекам вельмі шырока.

Крыптон - хімічны элемент

Дадзены насельнік Перыядычнай сістэмы размяшчаецца ў чацвёртым перыядзе, восьмы групе, галоўнай падгрупе. Парадкавы нумар, а значыць, і колькасць электронаў, і зарад ядра (колькасць пратонаў) = 36. Адсюль можна зрабіць выснову аб тым, які будзе электронная формула крыптону. Запішам яе: _{+ 36} Kr 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ^6.

Відавочна, што знешні энергетычны ўзровень атама цалкам завершаны. Гэта і вызначае вельмі нізкую хімічную актыўнасць дадзенага элемента. Тым не менш пры пэўных умовах усё ж атрымоўваецца прымусіць ўступаць у некаторыя рэакцыі такі ўстойлівы газ, як крыптон. Хімічны элемент, а дакладней, яго становішча ў сістэме, электронная будова, дазваляюць атрымаць і яшчэ адну немалаважную характарыстыку атама: валентнасць. Гэта значыць здольнасць ўтвараць хімічныя сувязі.

Звычайна мы кажам, што яна практычна заўсёды для неўзбуджэнні стану атамаў роўная нумару групы, у якой ён знаходзіцца (калі лічыць з першай па чацвёртую па парадку, а затым наадварот, 1234321). Аднак жа валентнасць крыптону ў гэтыя рамкі не ўпісваецца, так як без паведамлення дадатковай энергіі, гэта значыць без ўзбуджэння атама, ён наогул абсалютна інэртны і яго валентнасць роўная нулю.

Калі ўсё ж дамагчыся ўзбуджэння яго атама, то электроны могуць расспариваться і пераходзiць на свабодную 4d арбіталей. Адсюль магчымыя валентнасці крыптону: 2,4,6. Ступені акіслення адпаведныя са знакам + (+ 2, + 4, + 6).

Гісторыя адкрыцця

Пасля адкрыцця інэртных газаў - аргону ў 1894 годзе, гелія ў 1985 годзе - спрагназаваць і пацвердзіць магчымасць існавання ў прыродзе іншых падобных газаў адмысловай працы для навукоўцаў не склала. Асноўныя намаганні на гэтым шляху прыкладаў У. Рамзай, які і адкрыў аргон. Ён справядліва лічыў, што ў паветры ёсць яшчэ інэртныя газы, аднак колькасць іх настолькі нікчэмна, што тэхніка не можа зафіксаваць іх прысутнасць.

Таму адкрыты элемент крыптон быў толькі праз некалькі гадоў. У 1898 годзе з паветра быў выдзелены газ неон, а ўслед за ім і іншае інертнае злучэнне, якое за цяжкасць адшукання і вылучэнні было вырашана назваць крыптонам. Бо ў перакладзе з грэцкага "криптос" азначае схаваны.

Выявіць доўгі час яго не ўдавалася, гэта было вельмі цяжка. Пацвярджае гэты факт тое, што ў адным кубічным метры паветра змяшчаецца адзін міллілітр газу. Гэта значыць аб'ём менш напарстка! Каб магчыма было рэчыва вывучыць, спатрэбілася сто кубічных сантыметраў вадкага паветра. На шчасце, менавіта ў гэты перыяд навукоўцам атрымалася распрацаваць метады атрымання і звадкаванні паветра ў вялікіх колькасцях. Такі паварот справы дазволіў атрымаць поспех У. Рамзан у адкрыцці элемента крыптону.

Дадзеныя спектраскапіі пацвердзілі папярэднія заключэнні аб новым рэчыве. "Утоены" газ мае цалкам новыя лініі ў спектры, якіх не было ні ў адным злучэнні на той момант часу.

Ўтвараецца простае рэчыва і яго формула

Калі крыптон - хімічны элемент, які адносіцца да інэртным газам, лагічна выказаць здагадку, што яго простае рэчыва будзе лятучай малекулай. Так і ёсць. Простае рэчыва крыптону - аднаатамнага газ з формулай Kr. Звычайна мы прывыклі бачыць газы з індэксам "2", напрыклад, Аб _2, Н ₂ і гэтак далей. Але ў гэтага элемента ўсё інакш дзякуючы прыналежнасці да сямейства высакародных газаў і завершанай электроннай абалонцы атама.

фізічныя ўласцівасці

Як і ў любога іншага злучэння, у дадзенага таксама ёсць свае характарыстыкі. Фізічныя ўласцівасці крыптону наступныя.

1. Вельмі цяжкі газ - у тры разы пераўзыходзіць паветра.
2. Не мае густу.
3. Бескаляровы.
4. Не мае паху.
5. Тэмпература кіпення -152 ⁰ С.
6. Шчыльнасць рэчывы пры звычайных умовах 3,74 г / л.
7. Тэмпература плаўлення -157,3 ⁰ С.
8. Энергія іянізацыі высокая, складае 14 эв.
9. Электраадмо таксама досыць вялікая - 2,6.
10. Раствараецца ў бензоле, нязначна ў вадзе. З павышэннем тэмпературы вадкасці растваральнасць падае. Таксама змешваецца з этанолам.
11. Пры пакаёвай тэмпературы валодае дыэлектрычнай пранікальнасцю.

Такім чынам, газ крыптон мае дастатковую колькасць характарыстык, каб уступаць у хімічныя рэакцыі і быць карысным чалавеку сваімі ўласцівасцямі.

хімічныя ўласцівасці

Калі перавесці крыптон (газ) у цвёрды стан, то ён крышталізуецца ў прасторавую гранецентрическую кубічную краты. У такім стане ён таксама здольны ўступаць у хімічныя рэакцыі. Яны вельмі нешматлікія, але ўсё ж існуюць.

Ёсць некалькі тыпаў рэчываў, якія ўдалося атрымаць на аснове крыптону.

1. Утварае клатраты з вадой: ^Kr. 5,75Н ₂ О.

2. Фармуе іх жа з арганічнымі рэчывамі:

• ^2,14Kr. 12С ₆ Н, ЁН;
• ^2,14Kr. 12С ₆ Н ₅ СН _3;
• ^2Kr. CCl _^4. 17H ₂ O;
• ^2Kr. CHCL _^3. 17H ₂ O;
• ^2Kr. (СН _{3) 2} ^СА. 17H ₂ O;
• 0,75 ^Kr. ЗС ₆ Н ₄ (ЁН) _2.

3. У жорсткіх умовах здольны рэагаваць з фторам, то ёсць акісляцца. Такім чынам, формула крыптону з рэагентаў прымае выгляд: KrF _2, ці дифторид крыптону. Ступень акіслення ў злучэнні +2.

4. Параўнальна нядаўна здолелі сінтэзаваць злучэнне, якое ўключае сувязі паміж крыптонам і кіслародам: Kr-O (Kr (OTeF _{5) 2).}

5. У Фінляндыі атрымалі цікавае злучэнне крыптону з ацэтыленам, названае гидрокриптоацетилен: HKrC≡CH.

6. фтарыд крыптону (4) таксама існуе KrF _4. Пры растварэнні ў вадзе дадзенае злучэнне здольна фармаваць слабую і няўстойлівае криптоновую кіслату, ад якой вядомыя толькі солі барыю: BaKrO _4.

7. Формула крыптону ў злучэннях, вырабленых ад яго дифторида, выглядае так:

• KrF ⁺ SbF ₆ ^-;
• Kr ₂ F ₃ ⁺ AuF ₆ ^-.

Такім чынам, атрымліваецца, што, нягледзячы на хімічную інертнасць, дадзены газ праяўляе аднаўленчыя ўласцівасці і здольны ўступаць у хімічныя ўзаемадзеяння пры вельмі жорсткіх умовах. Гэта дае хімікам усяго свету зялёнае святло ў даследаванні магчымасцяў "схаванага" кампанента паветра. Магчыма, што неўзабаве будуць сінтэзаваны новыя злучэння, якія знойдуць шырокае прымяненне ў тэхніцы і прамысловасці.

вызначэнне газу

Існуе некалькі асноўных спосабаў вызначэння дадзенага газу:

• храматаграфія;
• спектраскапія;
• метады абсарбцыйныя аналізу.

Ёсць яшчэ некалькі элементаў, якiя вызначаюцца гэтымі ж спосабамі, іх таксама размясціла ў сабе табліца Мендзялеева. Крыптон, ксенон, радон - самыя цяжкія з высакародных газаў і самыя няўлоўныя. Таму для іх выяўлення і патрабуюцца такія складаныя фізіка-хімічныя метады.

спосабы атрымання

Асноўны спосаб атрымання - гэта перапрацоўка звадкаванага паветра. Але з-за малога колькаснага ўтрымання крыптону ў ім даводзіцца перапрацоўваць мільёны кубічных метраў для здабычы невялікай колькасці высакароднага газу. У цэлым працэс адбываецца ў тры асноўныя этапы.

1. Апрацоўка паветра на спецыяльных воздухоразделительных калонах. Пры гэтым адбываецца падзел агульнага патоку рэчываў на больш цяжкія фракцыі - сумесь вуглевадародаў і высакародных газаў у вадкім кіслародзе, а таксама больш лёгкія - шматлікія газы-прымешкі. Так як большая частка рэчываў выбуханебяспечная, то ў калоне існуе спецыяльная адводзіць труба, па якой адразу адлучаюцца самыя цяжкія кампаненты. Сярод іх і крыптон. На выхадзе ён моцна забруджаны староннімі прымешкамі. Каб атрымаць найчысты прадукт, яго неабходна ў далейшым падвергнуць шэрагу спецыфічных хімічных апрацовак адмысловымі растваральнікамі.
2. На гэтым этапе атрымліваюць сумесь крыптону і ксэнону, забруджаную вуглевадародамі. Для ачысткі выкарыстоўваюць адмысловыя прылады, у якіх акісленнем і адсорбцыі сумесь пазбаўляюць ад большасці непатрэбных кампанентаў. Пры гэтым сама сумесь высакародных газаў застаецца непадзеленага паміж сабой. Акрамя таго, увесь працэс адбываецца пад вялікім ціскам, які выклікае пераход газаў у вадкі стан.
3. На заключным этапе варта падзел выніковай сумесі газаў з атрыманнем асабліва высока чыстага крыптону і ксэнону. Для гэтага створана спецыяльная унікальная ўстаноўка, тэхнічна дасканалая для дадзенага працэсу. Вынікам з'яўляецца атрыманне высакаякаснага прадукту ў выглядзе газападобнага крыптону.

Цікава, што ўсе апісаныя працэсы могуць адбывацца цыклічна, без спынення вытворчасці, калі зыходнага сыравіны - паветра - будзе пастаўляцца належнае колькасць. Гэта дазваляе ажыццяўляць сінтэз высакародных газаў, у тым ліку і крыптону, у вельмі значных прамысловых маштабах.

Захоўванне i транспарціроўка прадукту ажыццяўляецца ў адмысловых металічных балонах з адпаведным надпісам. Яны знаходзяцца пад ціскам, і тэмпература іх захоўвання не перавышае 20 ⁰ С.

Утрыманне ў прыродзе

У натуральных умовах утрымліваецца не проста элемент крыптон, а яго ізатопы. Усяго вылучаюць шэсць разнавіднасцяў, ўстойлівых ў прыродных умовах:

• крыптон-78 - 0,35%;
• крыптон-80 - 2,28%;
• крыптон-82 - 11,58%;
• крыптон-83 - 11,49%;
• крыптон-84 - 57%;
• крыптон-86 - 17,3%.

Дзе ж змяшчаецца дадзены газ? Вядома ж там, адкуль яго і выдзелілі ўпершыню - у паветры. Працэнтнае ўтрыманне вельмі невялікая - усяго 1,14 * 10 ^-4%. Таксама пастаяннае папаўненне дадзеных высакародным газам запасаў у прыродзе адбываецца дзякуючы ядзернай рэакцый ўнутры літасферы Зямлі. Менавіта там фармуецца значная частка ўстойлівых ізатопных разнавіднасцяў дадзенага элемента.

выкарыстанне чалавекам

Сучасная тэхніка дазваляе атрымліваць крыптон з паветра ў вялікіх колькасцях. І ёсць усе падставы меркаваць, што ён хутка заменіць інэртны аргон ў электрычных лямпачках. Бо, напоўненыя крыптонам, яны стануць больш эканамічным: пры тым жа выдатку энергіі яны будуць служыць значна даўжэй і свяціць ярчэй. Таксама лепш вытрымліваць перагрузкі, у параўнанні са звычайнымі, якія запоўненыя сумессю азоту і аргону.

Гэта можна растлумачыць маларухомы буйных і цяжкіх малекул крыптону, якія запавольваюць перадачу цяпла ад шкла лямпачкі да ніткі напальвання і памяншаюць выпарэнне атамаў рэчывы з яе паверхні.

Таксама радыеактыўны ізатоп крыптону ⁸⁵ Kr выкарыстоўваецца для напаўнення спецыяльных лямпаў, бо здольны выпраменьваць бэта-прамяні. Гэтая энергія выпраменьвання ператвараецца ў бачнае святло. Такія лямпы складаюцца з шклянога балона, унутраныя сценкі якога пакрытыя фасфарысцыруючыя складам. Бэта-прамяні ізатопа крыптону, трапляючы на гэты пласт, выклікаюць яго свячэнне, якое выдатна прыкметна нават на адлегласці 500 м.

На адлегласці да 3 метраў можна выразна бачыць нават друкаваны тэкст. Лямпы даўгавечныя, так як перыяд паўраспаду ізатопа крыптону 85 складае каля 10 гадоў. Працуюць прылады незалежна ад крыніцы току і знешніх умоў.

Таксама фтарыды крыптону знаходзяць прымяненне ў якасці акісляльнікаў ракетнага паліва. Злучэнне складу Kr-F выкарыстоўваецца ў вытворчасці эксімерным лазераў. Некаторыя ізатопы крыптону выкарыстоўваюцца ў медыцыне. У асноўным для дыягностыкі абсталявання, выяўлення перфарацый і ўцечак у вакуумных устаноўках, прагназавання і выяўлення карозіі, у якасці кантролю над зносам дэталяў апаратуры.

Яшчэ адзін варыянт выкарыстання крыптону - гэта рэнтгенаўскія трубкі, якія ім запоўненыя. Сучасныя навукоўцы шукаюць шляхі прымянення дадзенага газу ў якасці напаўняльніка ў складзе дыхальных сумесяў для апускання ў ваду. Можа быць рэалізавана выкарыстанне яго і ў якасці анестэтыка ў медыцыне.