氪(化學元素)

氪（Krypton）是一種化學元素，化學元素符號為Kr，單質氣體為無色、無臭、無味的惰性氣體，氪放電時呈現黃綠色輝光，在大氣中含有痕量，可通過分餾從液態空氣中分離。注入氪氣的電燈泡是很光亮的光源，常用於製作螢光燈。氪正如其他惰性氣體一樣，化學性質極不活潑，不易與其他物質產生化學作用。

基本介紹

• 中文名：氪
• 外文名：Krypton
• CAS登錄號：7439-90-9
• EINECS登錄號：231-098-5
• 熔點：-157 ℃
• 沸點：-153 ℃
• 密度：3.736 kg/m
• 外觀：無色氣體
• 安全性描述：S9；S38
• 危險性描述：R9
• UN危險貨物編號：1950
• 元素類型：非金屬單質
• 原子序數：36
• 發現人：拉姆賽
• 元素符號：Kr
• 周期：第四周期
• 族：0族
• 區：p區
• 電子排布：[Ar] 3d 4s 4p
• 元素類別：稀有氣體元素
• 原子量：83.798
• 電負性：3.00（鮑林標度）

研究歷史

1898年，英國的拉姆賽和特拉威斯用光譜分析液態空氣蒸發氧氣、氮氣、氬後所剩下的殘餘氣體時，發現了氪。

氪

1898年5月24日拉姆賽獲得漢普遜送來的少量液態空氣。拉姆賽和特拉弗斯讓液態空氣蒸發，易揮發的也就是沸點較低的組分從液態中先走出來，留下不易揮發的，也就是沸點較高的組分。他們又用赤熱的銅和鎂將沸點較高的組分中殘留的氧和氮除去，研究了這個剩餘部分蒸氣的光譜，發現除氬線外，還有兩條明亮的譜線，一條黃的，一條綠的。黃色的線比氦線略帶綠色。這是以前從來沒有見到過的。這表明，在這個殘留的氣體中，除氬外，還有另一種新的氣體。拉姆賽決定把它叫做氪krypton（Kr），來自希臘文krptos。根據實驗記錄，這個時間是1898年5月30日。他們測定了原子量約等於82，應當把它放置在元素周期表金屬銣的前面。

氪正如其他惰性氣體一樣，不易與其他物質產生化學作用。但1962年首次合成出氙的化合物後，二氟化氪（KrF₂）也在1963年成功合成。同年，格羅澤等人宣布合成出四氟化氪（KrF₄），但後來證實為鑑定錯誤。另外有未經證實的報告指出發現氪含氧酸的鋇鹽。已有研究發現多原子離子ArKr和KrH，也有KrXe或KrXe存在的證據。

從氪的沸點看，它比氦、氖、氮、氬和氧的沸點都高，只是低於氙，因而被留在沸點較高的組分中被發現。

元素分布

氪的唯一工業來源是空氣，在礦石和隕石中只發現了痕量的氪。氪在地球大氣中的含量為0.000114%（體積分數），天然氪是6種穩定同位素的混合物，由鈾裂變和其他核反應產生的氪的放射性同位素約有20種。

氪原子光譜

物理性質

氪在通常條件下為無色、無臭、無味的氣體，比空氣約重2倍，微溶於水及液態氧。能吸收x射線。

元素周期表中第36號元素。元素符號為Kr，原子量83.8。屬第四周期零族。外圍電子構型為4s24p6。氪是單質由單原子分子組成。熔點為-156.6 C’，沸點為-152.3 C。

化學性質

氪的化學性質極不活潑，既不燃燒也不助燃。僅發現氪可以+2價的形式在低溫下與氟化合生成氟化氪。氟化氪KPF2在室溫下為揮發性固體，可緩慢分解為氪和氟，易於升華得到透明無色的晶體，是強氧化劑和氟化劑。

原子序數	36
質子數	36
摩爾質量	84
氧化態	0，+2
電子層排布	2-8-18-8

電離能(kJ/mol)

M - M 1350.7

M - M 2350

M - M 3565

M - M 5070

M - M 6240

M - M 7570

M - M 10710

M - M 12200

M - M 22229

M - M 28900

由於氪處於全充滿結構，擁有穩定的電子構型，曾被認為沒有反應活性。直到20世紀60年代初才發現，氪與氟氣同置於一放電管中時可以化合，生成二氟化氪：，KrF₂的穩定性相對XeF₂較差，在-80℃是較為穩定。

氪還能形成籠形包合物，氪被包在冰、有機化合物（對苯二酚、苯酚）或小分子（O₂、SO₂、H₂S、CH₃CN、CH₃OH）中。在這些包合物中，氪以分子間力結合，如Kr·6H₂O，但並沒有成鍵，當這種包合物溶解時，氪就逃逸出來。

鈾經過核裂變後會釋出氪。與氟以外原子成鏈的氪化合物已有發現，KrF₂和B（OTeF₅）₃反應會得出不穩定的Kr（OTeF₅）₂，該化合物中氪與氧成鏈；KrF₂和[HC≡NH]+[AsF−6]在−50℃反應則會得出存在氪氮鏈的正離子[HC≡N–Kr–F]。根據報告，HKrCN和HKrC≡CH在40K以下是穩定的。

天然氪是6種穩定同位素的混合物，它們的體積比為氪-84（57%）、氪-86（17.3%）氪-82（11.6%）、氪-83（11.5%）、氪-80（2.25%）和氪-78（0.35%）。由鈾裂變和其他核反應產生的氪的放射性同位素約有20種，氪–85的半衰期為10.73年。

氪有約30個已知的不穩定同位素和同質異能素。氪-81半衰期為230.000年，是大氣反應的產物，可以與其他天然氪同位素一同製備。氪在接近地表水時極易揮發，但氪81可用於鑑定地下水的年代（可推算5萬至80萬年前）。

氪-85是非活性的、放射性的惰性氣體，半衰期為10.76年，會由鈾和鈽的裂變釋出，例如核武器爆炸和核反應堆都會釋出氪85，在回收核反應堆的燃料棒時都會釋出。因為大多核反應堆都位於北半球，北極的氪85濃度比南極的高約30%。

利用電子放電或電子輻射等方法，可使氪和氟的混合氣生成氧化性極強的無色晶體KrFz。

主要用途

有一些使用在填充在白熾燈泡中。機場跑道的照明也是用氪。

廣泛用於電子、電光源工業，還用於氣體雷射器和等離子流中。

因其透射率特別高，大量用作礦燈、越野車照射燈。

醫學上，氪的同位素用作顯蹤劑。

液體氪可用作氣泡室，探測粒子的軌跡。

放射性氪可用於密閉容器的檢漏和材料厚度的連續性測定，還可以製成不需電能的原子燈。

用於材料的“氪化”處理，以作為材料的耐腐蝕、耐磨性能的標記。

氪用於某些螢光燈和高速攝影用閃光燈中，在高效白熾燈、燈泡和閘流管中用作惰性保護氣體。放射性氪–85可用於探測密閉容器的裂縫，逸出的氪原子可利用它們的放射性進行檢測。穩定的氪–86發射出的光中有一橙紅色譜線，由於該譜線極銳，1960～1983年其波長用作長度米的國際標準（1米等於該譜線波長的1.650.763.73倍）。

氪在電場作用下發出藍綠色的光，常用於填充霓虹燈等；利用氪能吸收X射線的性質，常用作X射線的遮光材料；氪傳熱性很小，可作高效燈管的惰性保護氣以提高燈的亮度和壽命；氪還用於探測原子反應的生產狀況等。氪主要是通過液體空氣的分餾而獲得。

製取方法

1、從合成氨尾氣中提取氪合成氨尾氣提氬工藝流程副產氪和氙混合氣，再經精餾、洗滌、除氧、吸附、解吸可製得99%氪氣。

2、空分法，從空分裝置中提取氪、氙混合氣。經提取貧氪、清除碳氫化合物和二氧化碳、分離，製得99.99%的純氪。

3、從核反應堆裂變氣中提取氪綜合利用核反應堆的裂解廢氣中放射性的Kr85。

4、工業上實現的有氟里昂溶劑吸收法。

5、工業上用分餾液體空氣製得。

6、可從大型的空氣液化分離塔內，在制氧或氮的同時從抽出的餾份中分出。

健康危害

氪無毒性，但因其麻醉性比空氣高7倍以上，恐有窒息性之可能。

吸入含有50%氪和50%空氣的氣體所引致的麻醉相當於在4倍大氣壓力之下吸入空氣，也相當於在30米水深潛水。

同位素

氪在大氣中的含量為1.1×10-4%，有氪78 (78Kr)、氪80(80Kr)、氪82(82 Kr)、氪83(83 Kr)、氪84(84Kr)、氪86 (86Kr)六種同位素。

年份	同位素	豐度
2001	78Kr	0.003 55(3)
2001	80Kr	0.022 86(10)
2001	82Kr	0.115 93(31)
2001	83Kr	0.115 00(19)
2001	84Kr	0.569 87(15)
2001	86Kr	0.172 79(41)
1997	78Kr	0.0035(1)
1997	80Kr	0.0228(6)
1997	82Kr	0.1158(14)
1997	83Kr	0.1149(6)
1997	84Kr	0.5700(4)
1997	86Kr	0.1730(22)
1979	78Kr	0.0035(2)
1979	80Kr	0.0225(2)
1979	82Kr	0.116(1)
1979	83Kr	0.115(1)
1979	84Kr	0.570(3)
1979	86Kr	0.173(2)
1975	78Kr	0.0035
1975	80Kr	0.0225
1975	82Kr	0.116
1975	83Kr	0.115
1975	84Kr	0.57
1975	86Kr	0.173

結構組成

元素符號Kr信原子序數36。原子量83.80。外圍電子排布4s4F。100升空氣中約含有氪0.114升，可從大型的空氣液化分離塔內，在制氧或氮的同時抽出的餾分中分出製得。因為氪原子的外殼是電子已填滿了的穩定結構。

氪的電子構型為(Ar)3d4s4p，氧化態為+4、+2。在室溫下，尚未合成穩定的氮化合物。在放電時氟發出黃綠色耀光。氪可在高效燈泡中做惰性保護氣體。