Криптон: различия между версиями

Содержимое удалено Содержимое добавлено

Линейный

Версия от 21:39, 23 октября 2020

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. 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 следу 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»). Cтабильные 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

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.^[4]

— 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.^[4]

— Борис Красильников, «Заметка», 1965

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.^[5]

— 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

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.^[6]

— Даниил Данин. «Нильс Бор», 1975

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
↑ Лидия Чуковская. «Прочерк». — М.: «Время», 2009 г.
↑ ¹ ² Б. В. Красильников, Заметка. ― М.: «Химия и жизнь», № 4, 1965 г.
↑ И. Е. Эльпинер, Звук созидающий. ― М.: «Химия и жизнь», №8, 1966 г.
↑ Даниил Данин. «Нильс Бор». — М.: «Молодая гвардия», 1978 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] Лидия Чуковская. «Прочерк». — М.: «Время», 2009 г.

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

[эль-5] И. Е. Эльпинер, Звук созидающий. ― М.: «Химия и жизнь», №8, 1966 г.

[Данин-6] Даниил Данин. «Нильс Бор». — М.: «Молодая гвардия», 1978 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]