krypton
Krypton – jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu Kr i liczbie atomowej 36. Należy do grupy helowców – gazów szlachetnych. Nazwa krypton pochodzi od greckiego słowa κρυπτός, co oznacza kryptos, czyli ukryty.
Historia kryptonu
Krypton został odkryty w Wielkiej Brytanii w 1898 r. przez szkockiego chemika Williama Ramsaya oraz angielskiego chemika Morrisa Traversa. Pierwiastek ten został odkryty wraz z neonem i argonem, jako pozostałość po odparowaniu prawie wszystkich składników ciekłego powietrza. Wszystkie te trzy pierwiastki zostały odkryte w podobny sposób przez tych naukowców zaledwie w odstępie kilka tygodni. Przy czym na początku zidentyfikowano krypton, a w późniejszym czasie neon i argon. Za opisanie szeregu gazów szlachetnych, w tym kryptonu w 1904 roku William Ramsay otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Charakterystyka kryptonu
Krypton jest jednym z produktów rozszczepienia uranu. Jest bezbarwnym i bezwonnym gazem szlachetnym. Helowiec ten charakteryzuje się kilkoma ostrymi liniami emisji czyli sygnaturami spektralnymi, z których najsilniejsze to zielony i żółty. Stały krypton jest biały i ma wspólną, charakterystyczną właściwość dla wszystkich gazów szlachetnych (z wyjątkiem helu) sześcienną strukturę krystaliczną.
Podobnie jak inne gazy szlachetne, krypton jest chemicznie wysoce niereaktywny (jedynie z rzadkimi wyjątkami). Ograniczona chemiczna reaktywność kryptonu w stanie utlenienia +2 jest podobna do reaktywności sąsiedniego bromu w stanie utlenienia +1. Do lat 60. XX wieku nie syntezowano żadnych związków gazu szlachetnego. W ekstremalnych warunkach krypton reaguje z fluorem, tworząc KrF2. Odkryto także związki kryptonu z atomami innymi niż fluor. Na przykład kryształy wodorku kryptonu Kr(H2)4 mogą powstawać pod ciśnieniem powyżej 5 GPa.
Izotopy kryptonu
Naturalnie występujący krypton w ziemskiej atmosferze składa się z pięciu stabilnych izotopów (80Kr, 82Kr, 83Kr, 84Kr, 86Kr.) oraz izotopu 78Kr o tak długim okresie półtrwania (9,2*1021 lat), że można go uznać za stabilny. Ponadto znanych jest około trzydziestu niestabilnych izotopów i izomerów. Ślady izotopu 81Kr, czyli kosmogenicznego nuklidu wytwarzanego przez promień kosmiczny promieniowania 80Kr występują również w naturze. Izotop ten jest radioaktywny, a okres półtrwania wynosi 230 000 lat.
Krypton jest bardzo lotny i nie pozostaje w roztworze wód powierzchniowych, natomiast 81Kr jest używany do datowania wód podziemnych mających od 50 000 do 800 000 lat. Izotop 85Kr jest obojętnym i radioaktywnym gazem szlachetnym o okresie półtrwania wynoszącym 10,76 lat. Produkuje się go poprzez rozszczepienie z uranu i plutonu. Izotop ten uwalnia się podczas ponownego przetwarzania prętów paliwowych z reaktorów jądrowych.
Występowanie kryptonu
Istnieją doniesienia wskazujące na wysokie ilości kryptonu w kosmosie, lecz są one niepewne ze względu na to, że pomiary tej wartości jest pochodną aktywności ciał niebieskich, w tym wiatrów słonecznych. Na Ziemi jest on rzadki. Stężenie kryptonu w atmosferze wynosi około 1 ppm. Może być otrzymywany z ciekłego powietrza poprzez destylację frakcyjną.
Zastosowanie kryptonu
Krypton podobnie jak inne gazy szlachetne, wykorzystywany jest w oświetleniu i fotografii. Jego zastosowanie w fotografii obejmuje niektóre lampy fotograficzne, które wykorzystywane są do wykonywania szybkich zdjęć. Krypton łączy się z rtęcią aby tworzyć oświetlenie o jasnym zielonkawo-niebieskim kolorze, które jest wykorzystywane w znakach. Stosowany jest także w energooszczędnych świetlówkach, gdzie zmieszany jest z argonem. Co prawda zastosowanie to zmniejsza zużycie energii, ale także zmniejsza moc świetlną przy jednoczesnych podwyższonych kosztach w porównaniu do innych tego typu świetlówek. Na przykład koszt kryptonu jest około 100 razy większy niż koszt argonu.
Krypton wraz z ksenonem stosuje się również do napełniania lamp żarowych, co powoduje zmniejszenia parowania żarnika i umożliwia otrzymanie wyższych temperatur roboczych. A jaśniejsze światło daje więcej niebieskiego koloru niż tradycyjne żarówki. Efekt powodowany przez białe wyładowanie kryptonu jest czasami wykorzystywane jako efekt artystyczny w tzw. lampach neonowych. W obszarze czerwonej linii widmowej krypton wytwarza znacznie większą moc świetlną niż neon i dlatego czerwone lasery stosowane do laserowych pokazów świetlnych o dużej mocy są często laserami z wykorzystaniem kryptonu.
W dziedzinie badań nad energią syntezy jądrowej stosuje się laser, w którego skład wchodzi krypton. Laser ten ma wysoką wartość jednorodności wiązki, krótką długość fali, a wielkość pola może być zmieniana. Ponadto w eksperymentalnej fizyce cząstek elementarnych ciekły krypton służy do budowy quasi-jednorodnych kalorymetrów elektromagnetycznych.
Inne zastosowania kryptonu to:
- uszczelnione zespoły iskierników w wzbudnikach zapłonu w niektórych starszych silnikach odrzutowych,
- obrazowanie dróg oddechowych w rezonansie magnetycznym (MRI) poprzez umożliwienie radiologowi rozróżnienie powierzchni hydrofobowych od hydrofilowych,
- ocena wentylacji w tomografii komputerowej (CT),
- w medycynie nuklearnej do wentylacji/perfuzji skanowania,
- jako gaz izolacyjny między szybami okiennymi,
- jako paliwo w elektrycznym układzie napędowym przez SpaceX Starlink.
