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科普小知识2021-12-17 11:07:17
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氪,周期系0族元素(稀有气体)。原子序数36。稳定同位素:78,80,82,83,84,86。原子量83.80。无色气体。100L空气中含氪0.114ml。密度3.75kg/m³(0℃)。熔点-157.20℃。沸点-153.35℃。十分不活泼(虽已制得化合物KrF4,但仅在-80℃以下稳定),不能燃烧,也不助燃。能吸收X射线。可用于填充电离室以测量高度射线(宇宙辐射),并可用X射线工作时的遮光材料。以及在高效灯泡中作惰性气体。可从大型的空气液化分离塔内,在制氧或氮的同时从抽出的馏分中分出。

中文名:氪,氪气

英文名:KRYPTON

化学式:Kr

分子量:83.8

熔点:-157ºC

沸点:-152.30±0.10℃

密度:3.75kg/m³

CAS登录号:7439-90-9

EINECS登录号:231-098-5

1、发现历程

氪在1898年由苏格兰化学家威廉•拉姆齐爵士和英格兰化学家莫里斯•特拉弗斯发现。他们在液态空气的几乎所有成分都蒸发后留下的残液中发现氪,并取名为氪krypton(Kr),来自希腊文krptos(隐藏)。数周后,他们通过类似的方法发现了氖。因为发现包括氪在内的多种惰性气体,拉姆齐在1904年获得诺贝尔化学奖。

2、含量分布

氪在大气中的浓度为1ppm,可经由分馏从液态空气中分离。太空中的氪含量不详,流星活动和太阳风暴形成的氪含量也同样未知。

3、理化性质


氪的原子光谱

物理性质

物质状态:气态

原子体积(立方厘米/摩尔):38.9

元素在海水中的含量(ppm):0.00008

地壳中含量(ppm):0.00001

熔点:-156.6℃

沸点:-152.3℃

气体密度:3.736克/升(0℃,100千帕)

临界温度:-62.35℃

临界压力:5.500千帕

声音在其中的传播速率(m/s):220

晶体结构晶胞为面心立方晶胞

原子层排布3d104s24p6

晶胞参数:

a=570.6pm

b=570.6pm

c=570.6pm

α=90°

β=90°

γ=90°

化学性质

元素名称:氪

中文读音:kè

元素符号:Kr

元素拉丁文名称:krypton

元素类型:非金属元素

原子体积:(立方厘米/摩尔)38.9

元素在海水中的含量:(ppm)0.00008

地壳中含量:(ppm)0.00001

相对原子质量:83.80

原子序数:36

质子数:36

摩尔质量:84

所属周期:4

所属族数:0

电子层排布:2-8-18-8

氧化态:MainKr0,Kr+2

晶体结构:晶胞为面心立方晶胞。

晶胞参数:a=570.6pmb=570.6pmc=570.6pmα=90°β=90°γ=90°

声音在其中的传播速率:(m/S)220

电离能(kJ/mol)M-M+1350.7M+-M2+2350M2+-M3+3565M3+-M4+5070M4+-M5+6240M5+-M6+7570M6+-M7+10710M7+-M8+12200M8+-M9+22229M9+-M10+28900常见化合价:0

单质:氪气

化合物

氪正如其他惰性气体一样,不易与其他物质产生化学作用。但1962年首次合成出氙的化合物后,二氟化氪(KrF2)也在1963年成功合成。同年,格罗泽等人宣布合成出四氟化氪(KrF4),但后来证实为鉴定错误。另外有未经证实的报告指出发现氪含氧酸的钡盐。已有研究发现多原子离子ArKr+和KrH+,也有KrXe或KrXe+存在的证据。

与氟以外原子成链的氪化合物已有发现,KrF2和B(OTeF5)3反应会得出不稳定的Kr(OTeF5)2,该化合物中氪与氧成链;KrF2和+在−50°C反应则会得出存在氪氮链的正离子+。根据报告,HKrCN和HKrC≡CH在40K以下是稳定的。

同位素

天然出现的氪有6个稳定的同位素,另外还有约30个已知的不稳定同位素和同质异能素。氪81半衰期为230,000年,是大气反应的产物,可以与其他天然氪同位素一同制备。氪在接近地表水时极易挥发,但氪81可用于鉴定地下水的年代(可推算5万至80万年前)。

氪85是非活性的、放射性的惰性气体,半衰期为10.76年,会由铀和钚的裂变释出,例如核武器爆炸和核反应堆都会释出氪85,在回收核反应堆的燃料棒时都会释出。因为大多核反应堆都位于北半球,北极的氪85浓度比南极的高约30%。

4、制取方法

1、空分法从空分装置中提取氪、氙混合气。经提取贫氪、清除碳氢化合物和二氧化碳、分离,制得99.99%的纯氪。

2、从合成氨尾气中提取氪合成氨尾气提氩工艺流程副产氪和氙混合气,再经精馏、洗涤、除氧、吸附、解吸可制得99%氪气。

3、从核反应堆裂变气中提取氪综合利用核反应堆的裂解废气中放射性的Kr85。工业上实现的有氟里昂溶剂吸收法。

5、应用价值


氪气灯泡

广泛用于电子工业、电光源工业,还用于气体激光器和等离子流中。用纯氪气充的灯泡与同功率的充氩灯泡相比具有发光率高、体积小、寿命长、省电等优点。大量用于制造矿灯,由于它的透射率特别高,可以用于制造夜战时越野战车的照射灯和飞机跑道指示灯。医疗卫生方面用来测量脑血流量。其同位素可用作显迹剂。放射性氪可用于密闭容器的检漏和材料厚度的连续测定,还可制成不需电能的原子灯。此外,Kr86用于长度的国际基准标定,Kr85用于材料的“氪化”处理。

6、安全性能

氪无毒,但有窒息性。氪的麻醉性比空气強7倍,吸入含有50%氪和50%空气的气体所引致的麻醉相当于在4倍大气压力之下吸入空气,也相当于在30米水深潜水。

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