криптон

КРИПТОН (от греч. kryptos — скрытый; лат. Krypton) Kr

хим. элемент VIII гр. периодической системы, относится к благородным газам; ат. н. 36, ат. м. 83,80. Прир. К., выделенный из воздуха, состоит из изотопов ⁷⁸Kr (0,354% по объему), ⁸⁰Kr (2,27%), ⁸²Kr (11,56%), ⁸³Kr (11,55%), ⁸⁴Kr (56,90%), ⁸⁶Kr (17,37%). Изотопный состав К., выделенного из урановых минералов, иной, т. к. при делении ²³⁵U и ²³⁸U образуются радиоактивные изотопы, напр. ⁸⁵Kr (T_1/2 10,6 г, β-излучатель), который получается также при ядерныi взрывах. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 2,8∙10⁻²⁷м². Конфигурация внеш. электронной оболочки 4s²4р⁶; степень окисления +2; энергии ионизации Kr°:Kr:Kr²⁺ соотв. равны 13,9998 и 24,37 эВ; атомный радиус 0,198 нм, ковалентный радиус 0,109 нм. Содержание К. в атмосфере 1,14∙10⁻⁴ % по объему; запасы в атмосфере оцениваются в 5,3∙10¹²м³. В газах урансодержащих минералов находится 2,5–3,0% по массе К., в облученном топливе ядерных реакторов — до 0,04%. В космосе на 6∙10⁷ атомов Не приходится 1 атом К.

Свойства. К. — одноатомный газ без цвета и запаха. Т. кип. 119,80 К; плотн. твердого К. 3,100 г/см³ (0 К), жидкого 2,412 г/см³ (120 К), газообразного 3,745 кг/м³ (273 К, 0,1 МПа); t_крит 209,35 К, р 5,50 МПа, d 0,908 г/см³: тройная точка: температура 115,78 К, плотн. 2,826 г/см³; C⁰_p 20,79 Дж/(моль∙К); ΔH⁰_пл 1,6 кДж/моль, ΔH⁰_исп 9,1 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 163,97 Дж/(моль∙К); уравнения температурной зависимости давления пара: над твердым К. lgp(Па)=- 579,6/T+9,86%, над жидким lgp(МПа)=-710,0193/T+7,156931 lgT+0.01039974T+18,5639; теплопроводность 8,54∙10⁻³ ВтДм∙К) при 273 К и 0,1 МПа; η 2,33∙10⁻⁵ Па∙с (273 К, 0,1 МПа); диамагнитен, магн. восприимчивость — 2,9∙10⁻⁵; поляризуемость 2,46∙10⁻³ нм³; коэф. самодиффузии 7,9∙10⁻⁶ м²/с (273 К, 0,1 МПа); коэф. сжимаемости при 300 К: 0,9979 (0,1 МПа), 0,8083 (10 МПа). Твердый К. кристаллизуется в гранецентрир. кубич. решетке, а=0,572 нм (58 К), z=4, пространственная группа Fm3m. Растворимость в воде при 0,1 МПа (в м³/кг): 1,1∙10⁻⁴ (0 °C), 0,054∙10⁻³ (25 °C). К. образует соед. включения (клатраты) с водой и орг. веществами: Kr∙5,75H₂O (т. разл. −27,7 °C при 0,1 МПа, давление диссоциации 1,5 МПа при 0 °C); 2,14Kr∙12Х (X=C₆Н,ОН, C₆H₅CH₃); 2Kr∙Y∙17H₂O [Y=CCl₄, CHCl₃, (CH₃)₂СО]; 0,75 Kr∙Зβ-C₆H₄(OH)₂. Известны экс и мерные соед., напр. KrF*, KrCl*, KrBr*, KrO*, применяемые в УФ лазерах. Из хим. соед, К. получены только криптона дифторид KrF₂ и его производные, напр.: KrF⁺ SbF⁻₆, Kr₂Р₃⁺AuF₆⁻, KrF⁺Та₂F₁₁⁻.

Получение. К. получают как побочный продукт при воздуха разделении. Газообразный кислород, содержащий Kr и Хе, из конденсатора установки для получения O₂ подается на ректификацию в т. наз. криптоновую колонну, в которой Kr и Xe извлекаются из газообразного O₂ при промывке его флегмой, образующейся в верх, конденсаторе криптоновой колонны. Кубовая жидкость при этом обогащается Kr и Хе; ее затем практически полностью испаряют, неиспаривщаяся часть — т. наз. бедный жрилтонксеноновый концентрат (менее 0,2% Kr и Хе) — непрерывно поступает через испаритель в газгольдер. При оптимальном флегмовом числе 0,13 степень извлечения Kr и Xe составляет 0,90. Выделенный концентрат сжимают до 0,5–0,6 МПа и через теплообменник подают в нагретый до ~1000 К контактный аппарат с CuO для выжигания содержащихся в нем углеводородов. После охлаждения в водяном холодильнике газовую смесь очищают от примесей CO₂ и воды с помощью KOH сначала в скрубберах, а затем в баллонах. Выжигание и очистку повторяют неск. раз. Очищенный концентрат охлаждают и непрерывно подают в ректификац. колонну под давлением 0,2–0,25 МПа. При этом Kr и Xe накапливаются в кубовой жидкости до содержания 95–98%. Эту т. наз. сырую криптон-ксеноновую смесь через газификатор, аппарат для выжигания углеводородов и систему очистки направляют в газгольдеры. Из газгольдера газовая смесь поступает в газификатор, где ее конденсируют при 77 К. Часть этой смеси подвергают фракционированному испарению. В результате послед. очистки от O₂ в контактном аппарате с CuO получают чистый К. Оставшуюся газовую смесь подвергают адсорбции в аппаратах с активир. углем при 200–210 К; при этом выделяется чистый К., а Xe и часть К. поглощаются углем. Адсорбированные Kr и Xe разделяют фракционированной десорбцией. При мощности 20000 м³/ч перерабатываемого воздуха (273 К, 0,1 МПа) получают в год 105 м³ К. Его добывают также из метановой фракции продувочных газов в производстве NH₃. Выпускают чистый К. (более 98,9% по объему К.), техн. (более 99,5% смеси Kr и Хе) и крип-тон-ксеноновую смесь (менее 94,5% К.).

Определение. Качественно К. обнаруживают эмиссионной спектроскопией (характеристич. линии 557,03 нм и 431,96 нм). Количественно его определяют масс-спектрометрически, хроматографически, а также методами абсорбц. анализа.

Применение. Используют К. для наполнения ламп накаливания, газоразрядных и рентгеновских трубок. Радиоактивный изотоп ⁸⁵Kr используют как источник β-излучения в медицине, для обнаружения течей в вакуумных установках, как изотопный индикатор при исследованиях коррозии, для контроля износа деталей. Хранят и транспортируют К. и его смеси с Xe под давлением 5–10 МПа при 20 °C в герметичных стальных баллонах черного цвета соотв. с одной желтой полосой и надписью "криптон" и двумя желтыми полосами и надписью "криптон-ксенон". К. открыли в 1898 У. Рамзай и М. Траверс.

^{Лит. см. при ст. благородные газы.}

_{В. А. Легасов, В. Б. Соколов}