Криптон

Крипто́н (лат. Krypton; обозначается символом Ar) — химический элемент 18-й группы (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VIII группы или группы VIIIа) четвёртого периода периодической системы с атомным номером 36. Следом за гелием, неоном и аргоном — четвёртый элемент из группы инертных газов. Содержание в атмосферном воздухе 1,14⋅10^-4% по объёму, общие запасы в атмосфере 5,3¹²м³. В одном кубометре воздуха содержится около 1 см³ криптона. Как простое вещество представляет собой инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

36	Криптон
Kr 83,798
3d¹⁰4s²4p⁶

Криптон был открыт на основе периодической системы, по следам предыдущих инертных газов. В 1898 году Уильям Рамзай совместно со своим ассистентом Морисом Уильямом Траверсом выделил из жидкого воздуха, предварительно удалив кислород, азот и аргон, смесь, в которой спектральным методом были открыты два газа, названные: криптоном (от др.-греч. κρυπτός — «скрытый», «секретный») и ксеноном («чуждый», «необычный»). Стабильные изотопы криптона образуются при спонтанном ядерном делении долгоживущих радиоактивных элементов (торий, уран), этот процесс обогащает атмосферу этим газом.

Криптон в афоризмах и кратких определениях

	Крукс послал Рамзаю городскую телеграмму. В ней было всего несколько слов: <...> «Криптон — это гелий. Приезжайте — увидите. Крукс».^[1]
	— Матвей Бронштейн, «Солнечное вещество», 1936

	Спустя три года, в 1898 году, название «криптон» вновь появилось, его присвоили новому элементу, новому инертному газу. Открыл его опять же Рамзай, и почти случайно ― «шёл в комнату, попал в другую».^[2]
	— Давид Финкельштейн, «Криптон», 1969

	Телеграмма превратилась в домашнюю нашу победительную поговорку. «Криптон ― это гелий. Приезжай ― увидишь», ― говорили мы, передавая друг другу томик стихов или яблоко. Мы уже знали: победа одержана.^[3]
	— Лидия Чуковская, «Прочерк», 1994

Криптон в научной и научно-популярной литературе

У Рамзая не было приборов, чтобы точно определять положение линий в спектре. Поэтому он послал спектроскопическую трубочку с новым газом лондонскому физику Уильяму Круксу — одному из лучших тогдашних специалистов по спектроскопии. Осторожный в своих научных выводах, Рамзай утаил от Крукса свое предположение, что найденный им газ — это гелий. Он написал только, что нашел какой-то новый газ, который предлагает назвать «криптоном» <«скрытым»>, и просит Крукса тщательно определить положение всех линий в спектре нового газа. Крукс пропустил через криптон электрический ток. И вот в спектроскопе вспыхнула та самая желтая линия гелия, которую Жансен и Локьер нашли в спектре солнечных выступов. Значит, в присланной от Рамзая трубочке находится то самое таинственное вещество, которого не держал в руках ни один человек на земле.
Крукс послал Рамзаю городскую телеграмму. В ней было всего несколько слов: Crypton is Helium. Come and see it. Crookes. По-русски это означает: «Криптон — это гелий. Приезжайте — увидите. Крукс».^[1]

— Матвей Бронштейн, «Солнечное вещество», 1936

Некоторые соображения наталкивают на мысль, что на дне кратера Альфонс возможно наличие небольшого количества каких-то газов. Если бы на лунной поверхности имелись радиоактивные элементы в достаточном количестве, то при радиоактивном распаде урана должны были бы выделяться газы криптон и ксенон, которые благодаря большому атомному весу даже в условиях Луны улетучиваются очень медленно. Однако поскольку эти газы на Луне не обнаруживаются, то можно считать, что в лунных горных породах должно содержаться не более одного процента того количества урана, которое содержится в земной коре.^[4]

— Николай Барабашов, «В лунных условиях», 1959

Открытие аргона и гелия столкнуло периодический закон с большими трудностями. Возник вопрос о размещении новых элементов в периодической системе. Принцип периодического повторения свойств элементов не мог допустить существования только аргона и гелия. Поместив гелий между водородом и литием, а аргон ― между хлором и калием, Уильям Рамзай предположил, что недостающие элементы должны быть аналогами аргона и гелия и обладать сходными свойствами. Иными словами, это должны быть более тяжелые инертные газы… Действительно, в 1897-1898 гг. были открыты неон, криптон и ксенон.^[5]

— Борис Красильников, «Заметка», 1965

Но существует еще один тип соединении, в котором молекулы одного типа как бы «включены» в молекулы (или в кристаллическую решетку) другого вещества. В таких «молекулярных соединениях» связь между отдельными частицами обусловлена только вандер-ваальсовыми силами, первое соединение одного из инертных газов ― аргона, относящееся к этому типу, было получено в 1896 г. французским физиком Н. Вийяром, который сжимал аргон до 15U атмосфер при 0°C. Вийяр определил упругость диссоциации гидрата аргона при двух температурах и нашел ее равной 150 ат при 0° C и 210 ат при 8° C. Намного позже, в 1923-1925 гг., Р. Форкран тем же методом синтезировал гидраты криптона и ксенона, которые оказались значительно устойчивее гидрата аргона. Таким образом, гидраты были получены только для трех инертных газов, а для остальных ― радона, неона и гелия ― они оставались неизвестными. Открытие этих гидратов, которые бесспорно доказывали реальность существования каких-то соединений инертных газов, весьма долго оставалось для многих непонятным и удивительным.^[5]

— Борис Красильников, «Заметка», 1965

В образовании нитрозосоединений рутения участвуют связи всех трёх видов. Присутствие в этих соединениях NO-группы приводит к образованию рутением очень устойчивой восемнадцатиэлектронной конфигурации инертного газа криптона, что объясняет необычайно высокую химическую и термическую стойкость нитрозокомплексов рутения ― соединений, представляющих наибольший интерес для атомной техники.^[6]

— Николай Синицын, «Элемент № 44 — рутений», 1966

Характер и кинетика ультразвуковых химических реакций в большинстве случаев зависят от природы газа (активного или инертного), которым насыщена озвучиваемая реакционная смесь. Так, в присутствии аргона или криптона (даже в отсутствие кислорода!) преимущественно протекают процессы окисления, а в присутствии водорода ― реакции восстановления. Зародышевые субмикроскопические или микроскопические пузырьки газа значительно облегчают возникновение в водной среде явления кавитации.^[7]

— Исаак Эльпинер, «Звук созидающий», 1966

Впервые криптоном был назван газ, выделенный Уильямом Рамзаем из минерала клевеита. Но очень скоро пришлось это имя снять и элемент «закрыть». Английский химик и физик Уильям Крукс установил, что этот газ ― не что иное как уже известный по солнечному спектру гелий. Спустя три года, в 1898 году, название «криптон» вновь появилось, его присвоили новому элементу, новому инертному газу. Открыл его опять же Рамзай, и почти случайно ― «шёл в комнату, попал в другую». Намереваясь выделить гелий из жидкого воздуха, ученый вначале пошел было по ложному следу: он пытался обнаружить гелий в высококипящих фракциях воздуха. Разумеется, гелия ― самого низкокипящего из всех газов, там не могло быть, и Рамзай его не нашел. Зато он увидел в спектре тяжелых фракций желтую и зеленую линии ― в тех местах, где подобных следов не оставлял ни один из известных элементов. Так был открыт криптон, элемент, имя которого в переводе с греческого значит «скрытный». Название ― несколько неожиданное для элемента, который сам шел в руки исследователя…^[2]

— Давид Финкельштейн, «Криптон», 1969

Известно, что гелий, радон, почти весь аргон и, вероятно, неон нашей планеты имеют радиогенное происхождение, то есть они ― продукты радиоактивного распада. А как обстоит дело с криптоном? Среди известных природных ядерных процессов, порождающих криптон, наибольший интерес представляет самопроизвольное деление ядер урана и тория. В 1939 году Г. Н. Флёров и К. А. Петржак установили, что в природе (очень редко) происходит самопроизвольное расщепление ядер урана-238 на два осколка примерно равной массы. Еще реже таким же образом делятся ядра Th²³² и U²³⁵.^[2]

— Давид Финкельштейн, «Криптон», 1969

Подсчеты, однако, показывают, что радиоактивный распад (включая деление урана-235 медленными нейтронами) ― не главный «изготовитель» криптона. За время существования Земли (если считать его равным 5 миллиардам лет) эти процессы смогли выработать не более двух-трех десятых процента существующего на нашей планете элемента №36. Откуда, в таком случае, основная его масса? Сегодня на этот вопрос даются два обоснованных, но разных по смыслу ответа. Часть ученых считает, что земной криптон возник в недрах планеты. Прародителями криптона были трансурановые элементы, некогда существовавшие на Земле, но теперь уже «вымершие» Следы их существования усматривают в том, что в земной коре есть элементы ― долгожители нептуниевого радиоактивного ряда (ныне целиком искусственно воссозданного). Другой подобный след ― микроколичества плутония и нептуния в земных минералах, хотя они могут быть и продуктами облучения урана космическими нейтронами. В пользу этой гипотезы говорит и тот факт, что искусственно полученные актиниды (не все, но многие) ― активные «генераторы» криптона. Их ядра самопроизвольно делятся намного чаще, чем ядра атомов урана. Сравните периоды полураспада по спонтанному делению: 8,04 • 10¹⁵ лет ― для урана-238 и всего 2000 лет ― для калифорния-246.^[2]

— Давид Финкельштейн, «Криптон», 1969

Разумеется, соединения криптона и других благородных газов получить не легко. Так, кристаллический KrF₂ был получен в результате воздействия тихого электрического разряда на смесь из фтора, криптона и аргона в молярном отношении 1:70:200. Условия реакции: давление ― 20 мм ртутного столба, температура ― минус 183° C. В сходных условиях образуется и тетрафторид криптона KrF₄. При комнатной температуре оба фторида разлагаются, причем дифторид ― со взрывом. Но при температуре сухого льда (-78° C) и ниже эти бесцветные кристаллы довольно устойчивы. А по химическим свойствам это весьма активные окислители, вытесняющие хлор из соляной кислоты и кислород из воды. Они реагируют с органическими соединениями, замещая в них водород на фтор. Бумага, этиловый спирт и многие другие соединения от соприкосновения с KrF₂ и KrF₄ воспламеняются. Как компактные и достаточно удобные в обращении фторирующие агенты фториды криптона уже приобрели прикладное значение.^[2]

— Давид Финкельштейн, «Криптон», 1969

Метод котлов-размножителей в принципе вполне реален, и дело стоит за чисто технологической его доработкой. Достоинством метода является отсутствие радиоактивных газов, которые могли бы заражать атмосферу, если не считать малых количеств криптона, от которых при расширении производства необходима тщательная очистка. Однако метод имеет и недостаток, состоящий в том, что практически все запасы урана и тория будут переведены в радиоактивные остатки деления, что может иметь вредные последствия.^[8]

— Николай Семёнов, «Энергетика будущего», 1974

Французские исследователи недавно обнаружили, что газы, не имеющие запаха, под давлением могут его приобретать. Подопытные водолазы, находившиеся в барокамере под давлением в 13 атмосфер, нюхали из баллончиков метан. Газ приобрел запах, похожий на запах хлороформа. Криптон уже при 6 атмосферах пахнет примерно также, но более остро.^[9]

— Сергей Рязанцев, «В мире запахов и звуков», 1997

Криптон в мемуарах, публицистике и художественной прозе

Свечение криптоновых трубок

При делении урана, кроме бария получается еще криптон. Это очень просто. Атомный номер урана — 92, бария — 56, значит остается 36, верно? Это и есть криптон. Ну, счастливо. Физпривет! — (завершающий монолог Курчатова, обращенный к студентам-прогульщикам, принявшим его за священника)

— из кинофильма «Выбор цели», 1974

Урановое ядро и в самом деле могло оказаться шатко-неустойчивой каплей, готовой разорваться при малейшем провоцирующем воздействии извне… Им представилась возможная картина: к моменту разрыва две меньшие капли ядерной жидкости делят между собой заряд урана ― из 92 протонов 56 достается одной (возникает ядро бария), а остальные 36 ― другой (возникает ядро криптона). Два заряженных сгусточка разлетаются с громадными скоростями, унося около 200 миллионов электрон-вольт энергии. Это подсчитывалось легко. И кружило голову: высвобождение такой энергии на один атом превосходило возможности химических реакций в миллионы и даже десятки миллионов раз! <...> Разлетающиеся с энергией в 200 миллионов электрон-вольт осколки уранового ядра не могли не уносить долю его плоти. И суммарный вес родившихся ядер бария и криптона должен был быть меньше веса урана как раз на эту величину ― 200 миллионов. Отто Фришу и Лизе Мейтнер. оставалось убедиться, что это так.^[10]

— Даниил Данин. «Нильс Бор», 1975

Второе событие большой драматической силы: гелий обнаружен на Земле. Обнаружили его в клевеите ― существует такой минерал, ― назвали криптоном. Но вот начинается новая цепочка опытов, и наконец один учёный ― Крукс ― посылает телеграмму другому ― Рамзею: «Криптон ― это гелий. Приезжайте ― увидите». Рамзей приехал, взял в руки трубочку, где заперто было солнечное вещество, и увидел. Вряд ли, однако, испытал он такое же счастье, как Митя и я. Мы поняли, что глава удалась, что стоит она на должном месте, что драматургия не подвела, что читатель заодно с нами разделит радость и Рамзея, и Крукса. Телеграмма превратилась в домашнюю нашу победительную поговорку. «Криптон ― это гелий. Приезжай ― увидишь», ― говорили мы, передавая друг другу томик стихов или яблоко. Мы уже знали: победа одержана. <...> Докторская степень была Матвею Петровичу присуждена. Помнится, вернулся он в тот день с заседания Ученого Совета домой более утомленный и более веселый, чем обычно. «Криптон ― это гелий?» ― спросила я, заслышав ключ и отворяя дверь навстречу. «Приезжай ― увидишь», ― ответил Митя.^[3]

— Лидия Чуковская, «Прочерк», 1994

От метро «Порт Дофин» я взял вправо, к площади Виктора Гюго с ее бесчисленными углами и вышел к Триумфальной арке, как всегда освещенной сильными прожекторами. А дальше ― всеми своими проезжими руслами и пешеходными рукавами, всплесками неона и криптона, круговертью рекламы, набегающими желтыми волнами подфарников и убегающими красными волнами тормозных огней ― текли Елисейские поля. Насытясь светом и шумом, я свернул к садам Тюильри, к набережным, пошел в обратную сторону.^[11]

— Александр Рекемчук, «Мамонты», 2006

Источники

↑ ¹ ² М. П. Бронштейн «Солнечное вещество». — М.: Детиздат ЦК ВЛКСМ, 1936 г.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ Д.Н.Финкельштейн, «Криптон». — М.: «Химия и жизнь», № 12, 1969 год
↑ ¹ ² Лидия Чуковская. «Прочерк». — М.: «Время», 2009 г.
↑ Н. Барабашов. В лунных условиях — М.: «Огонек». № 39, 1959 г.
↑ ¹ ² Б. В. Красильников, Заметка. ― М.: «Химия и жизнь», № 4, 1965 г.
↑ Н. Синицын, Элемент № 44 — рутений. ― М.: «Химия и жизнь», №3, 1966 г.
↑ И. Е. Эльпинер, Звук созидающий. ― М.: «Химия и жизнь», №8, 1966 г.
↑ Н. Н. Семёнов. Заглянем в будущее (серия «Эврика»). — М.: Молодая гвардия, 1974 г.
↑ С. И. Рязанцев. «В мире запахов и звуков». (Занимательная оториноларингология). — М.: Терра, 1997 г.
↑ Даниил Данин. «Нильс Бор». — М.: «Молодая гвардия», 1978 г.
↑ Рекемчук А. Е.. «Мамонты». — М.: МИК, 2006 г.

См. также

[брон-1] ¹ ² М. П. Бронштейн «Солнечное вещество». — М.: Детиздат ЦК ВЛКСМ, 1936 г.

[криф-2] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ Д.Н.Финкельштейн, «Криптон». — М.: «Химия и жизнь», № 12, 1969 год

[Прочерк-3] ¹ ² Лидия Чуковская. «Прочерк». — М.: «Время», 2009 г.

[барабаш-4] Н. Барабашов. В лунных условиях — М.: «Огонек». № 39, 1959 г.

[кра-5] ¹ ² Б. В. Красильников, Заметка. ― М.: «Химия и жизнь», № 4, 1965 г.

[синц-6] Н. Синицын, Элемент № 44 — рутений. ― М.: «Химия и жизнь», №3, 1966 г.

[эль-7] И. Е. Эльпинер, Звук созидающий. ― М.: «Химия и жизнь», №8, 1966 г.

[сем-8] Н. Н. Семёнов. Заглянем в будущее (серия «Эврика»). — М.: Молодая гвардия, 1974 г.

[ряз-9] С. И. Рязанцев. «В мире запахов и звуков». (Занимательная оториноларингология). — М.: Терра, 1997 г.

[Данин-10] Даниил Данин. «Нильс Бор». — М.: «Молодая гвардия», 1978 г.

[11] Рекемчук А. Е.. «Мамонты». — М.: МИК, 2006 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]