氪

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氪的特性
溴 - 氪
氩
氪
氙
 
氪在元素周期表中的位置
总体特性
名称，符号，序号 氪、Kr、36
系列 稀有氣體
族，周期，元素分区 18族，4，p
密度、硬度 3.708 kg/m3(273K)、NA
颜色和外表 无色
Kr,36.jpg
大氣含量 1.14*10-4 %
地壳含量 无数据
原子属性
原子量 83.798 原子量单位
原子半径（计算值） 无数据（88）pm
共价半径 110 pm
范德华半径 202 pm
价电子排布 [氩]3d104s24p6
电子在每能级的排布 2，8，18，8
氧化价（氧化物） 0,2
晶体结构 面心立方
物理属性
物质状态 气态
熔点 115.79 K（-157.36 °C）
沸点 119.93 K（-153.22 °C）
摩尔体积 27.99×10-6m3/mol
汽化热 9.029 kJ/mol
熔化热 1.638 kJ/mol
蒸气压 无数据
声速 1120 m/s（293.15K）
其他性质
电负性 3.00（鲍林标度）
比热 248 J/(kg·K)
电导率 无数据
热导率 0.00949 W/(m·K)
第一电离能 1350.8 kJ/mol
第二电离能 2350.4 kJ/mol
第三电离能 3565 kJ/mol
第四电离能 5070 kJ/mol
第五电离能 6240 kJ/mol
第六电离能 7570 kJ/mol
第七电离能 10710 kJ/mol
第八电离能 12138 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV		 衰变产物
78Kr 0.35 % 稳定
80Kr 2.25 % 稳定
81Kr 人造 229,000年 电子捕获 0.281 81Br
82Kr 11.6 % 稳定
83Kr 11.5 % 稳定
84Kr 57 % 稳定
85Kr 人造 10.756年 β衰变 0.687 85Rb
86Kr 17.3 % 稳定
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压

氪是一种化学元素，化学符号是Kr，原子序数是36，是一种无色、无臭、无味的惰性气体，把它放电时呈橙红色，在大气中含有痕量，可通过分馏从液态空气中分离，常用于制作荧光灯。氪正如其他惰性气体一样，不易与其他物质产生化学作用，已知的化合物有二氟化氪（KrF2）。

正如其他惰性气体，氪可用于照明和摄影。氪发出的光有大量谱线，并大量以等离子体的形态释出，这使氪成为制造高功率气体激光器的重要材料，另外也有特制的氟化氪激光。氪放电管功率高、操作容易，因此在1960年至1983年间，一米的定义是用氪86發出的橙色谱线作为基准的。

目录

[编辑] 历史

氪的发现者拉姆齐

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。数周后，他们通过类似的方法发现了氖。[1]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。

1960年，国际间协定以氪86发出的谱线波长长度（波长为605.78纳米）定义一米的长度。在第11届国际计量大会，一米被定义为“氪86原子的2P10和5d5能级之间跃过所对应辐射在真空中波长的1650763.73倍”。[2]这个定义取代了原有的定义：一根存放在巴黎的鉑銥合金棒。但最後一次修改使用光在真空中的速度來定義一公尺，1983年10月，国际计量局把一公尺的定義為光在真空中在1/299,792,458秒中走過的距離。[3][4][5]

[编辑] 特征

氪可通过数条较强的谱线（光谱特征）辨认，其中最强的是绿色和黄色。[6]铀经过核裂变后会释出氪。[7]固态的氪呈白色，晶体呈面心立方结构，这个结构是所有惰性气体共有的。

[编辑] 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。[8]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）。[9]

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%。[10]

[编辑] 化学

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。[11]同年，格罗泽等人宣布合成出四氟化氪（KrF4），[12]但后来证实为鉴定错误。[13]另外有未经证实的报告指出发现氪含氧酸的钡盐。[14]已有研究发现多原子离子ArKr+和KrH+，也有KrXe或KrXe+存在的证据。[15]

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[HC≡NH]+[AsF−6]在−50 °C反应则会得出存在氪氮链的正离子[HC≡N–Kr–F]+。[16][17]根据报告，HKrCN和HKrC≡CH在40K以下是稳定的。[11]

[编辑] 天然存在

地球形成初期时存在的惰性气体至今仍然存在，氦是个例外，因为氦原子非常轻，移动速度也足以逃逸出地球的重力。大气中现存的氦原子是由地球上钍和铀的裂变产生的。氪在大气中的浓度为1ppm，可经由分馏从液态空气中分离。[18]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。[19]

[编辑] 用途

氪放电管

氪的多条谱线使离子化的氪气放电管呈白色，注入氪气的电灯泡是很光亮的白色光源，因此常用作摄影的闪光灯。氪气与其他气体混合可用于发光告示牌，会发出光亮的黄绿色光。[20]

氪与氩混合物可注入省电的荧光灯，这可以减少能量的消耗，但同时也减少了光度，也增加了成本。[21]氪比氩昂贵100倍。氪和氙也会注入白炽灯，以减少灯丝的蒸发，让灯丝可以在更高的运行温度中操作。[22]

氪的白光在有颜色的气体放电管中有很好的效果，这些放电管表面涂上涂料就可以得到颜色的效果。此外，氪在红色谱线区中的光能密度比氖要高的多，因此高功率激光秀使用的红色激光器多使用氪。如果使用一般的氦或氖，则很难达到所需的输出。[23]氟化氪激光在核聚变能源研究领域上有重要用途，这种激光束均匀度高、波长短，可以通过改变光斑大小追踪内爆的靶丸。[24]

在实验粒子物理学，液态氪可用作制造电磁热量计。其中著名的例子为欧洲核子研究中心的NA48实验中的热量计，当中使用了27吨的液态氪。这种用途比较罕见，因为使用液态氩的热量计比较便宜，也通常使用。相对于氩，氪的好处是莫里哀半径较短，只有4.7 cm，因此空间分辨率较好，重叠较少。

氪83在磁共振成像中有应用，特别可用于分辨憎水和亲水的表面。[25]在X射线计算机断层成像中，使用氪和氙的混合物比单独使用氙的效果好。[26]

[编辑] 安全

氪无毒，但有窒息性。[27]氪的麻醉性比空气高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。

[编辑] 注释

[编辑] 参考文献

  1. ^ William Ramsay, Morris W. Travers. On a New Constituent of Atmospheric Air. Proceedings of the Royal Society of London. 1898, 63: 405–408. doi:10.1098/rspl.1898.0051. 
  2. ^ 施昌彦. 米的定义及其变迁. 中国计量. 2007-3-20 [2011-02-08]. 
  3. ^ Shri Krishna Kimothi. The uncertainty of measurements: physical and chemical metrology: impact and analysis. American Society for Qualit. 2002:  122. ISBN 0873895355. 
  4. ^ Gibbs, Philip. How is the speed of light measured?. Department of Mathematics, University of California [2007-03-19]. 
  5. ^ Unit of length (meter), NIST
  6. ^ Spectra of Gas Discharges. 斯特拉斯堡大学. 2007-06-21 [2011-02-08]. 
  7. ^ Krypton. Argonne National Laboratory, EVS [2007-03-17]. 
  8. ^ Lide, D. R.., CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th, Boca Raton (FL): CRC Press. 2005, ISBN 0-8493-0486-5 
  9. ^ Thonnard, Norbert; Larry D. MeKay, Theodore C. Labotka. Development of Laser-Based Resonance Ionization Techniques for 81-Kr and 85-Kr Measurements in the Geosciences. University of Tennessee, Institute for Rare Isotope Measurements. 31: 4–7 [2007-03-20]. 
  10. ^ Resources on Isotopes. U.S. Geological Survey [2007-03-20]. 
  11. ^ 11.0 11.1 Bartlett, Neil. The Noble Gases. Chemical & Engineering News [2006-07-02]. 
  12. ^ DOI:10.1126/science.139.3559.1047
    本引用來源將會在數分鐘後自動完成。您可以插隊或手動擴充
  13. ^ DOI:10.1007/BF01375764
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  14. ^ DOI:10.1126/science.143.3603.242
    本引用來源將會在數分鐘後自動完成。您可以插隊或手動擴充
  15. ^ Periodic Table of the Elements. Los Alamos National Laboratory's Chemistry Division: 100–101 [2007-04-05] (原始内容存档於2006-11-25). 
  16. ^ John H. Holloway; Eric G. HopeA. G. Sykes. . Advances in Inorganic Chemistry. Academic Press. 1998:  57. ISBN 012023646X. 
  17. ^ Errol G. Lewars. Modeling Marvels: Computational Anticipation of Novel Molecules. Springer. 2008:  68. ISBN 1402069723. 
  18. ^ How Products are Made: Krypton [2006-07-02]. 
  19. ^ Cardelli, Jason A.; Meyer, David M.. The Abundance of Interstellar Krypton. The Astrophysical Journal Letters. The American Astronomical Society: L57–L60 [2007-04-05]. 
  20. ^ Mercury in Lighting. Cape Cod Cooperative Extension [2007-03-20] (原始内容存档於September 29, 2007). 
  21. ^ "Energy-saving" lamps. anaheim.net [2011-02-08]. 
  22. ^ Properties, Applications and Uses of the "Rare Gases" Neon, Krypton and Xenon. Universal Industrial Gases, Inc. [2011-02-08]. 
  23. ^ Laser Devices, Laser Shows and Effect (PDF) [2007-04-05]. 
  24. ^ Sethian, J.; M. Friedman, M.Myers. Krypton Fluoride Laser Development for Inertial Fusion Energy. Plasma Physics Division, Naval Research Laboratory: 1–8 [2007-03-20]. 
  25. ^ Pavlovskaya, GE; Cleveland, ZI; Stupic, KF; Basaraba, RJ; Meersmann, T. Hyperpolarized krypton-83 as a contrast agent for magnetic resonance imaging. Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A.. 2005, 102 (51): 18275–9. doi:10.1073/pnas.0509419102. PMID 16344474. 
  26. ^ Chon, D; Beck, KC; Simon, BA; Shikata, H; Saba, OI; Hoffman, EA. Effect of low-xenon and krypton supplementation on signal/noise of regional CT-based ventilation measurements. Journal of Applied Physiology. 2007, 102 (4): 1535–44. doi:10.1152/japplphysiol.01235.2005. PMID 17122371. 
  27. ^ Properties of Krypton [2011-02-08]. 

[编辑] 外部链接


[编辑] 参见


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元素周期表暨扩展元素周期表
1   18
1 H 2   13 14 15 16 17 He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
8 Uue Ubn Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
9 Uhe Usn Usu Usb Ust Usq Usp Ush Uss Uso Use Uon Uou Uob Uot Uoq Uop Uoh Uos Uoo Uoe Uen Ueu Ueb Uet Ueq Uep Ueh Ues Ueo Uee Bnn Bnu Bnb Bnt Bnq Bnp Bnh Bns Bno Bne Bun Buu Bub But Buq Bup Buh Bus Buo
  s區元素 g區元素 f區元素 d區元素 p區元素
 
金屬 類金屬 非金屬 未發現元素 可能不存在（超过目前理论最大值）[1]
鹼金屬 鹼土金屬 內過渡金屬 過渡金屬 其他金屬
(貧金屬)
 其他非金屬 鹵素 稀有氣體 超錒系元素 離子[1]
鑭系元素 錒系元素
 
註1：本表以元素週期表為主，而第八週期以後之週期表則參以擴展元素週期表。 第十周期以上元素与0号元素未列入表中。

[编辑] 參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 Walter Greiner and Stefan Schramm, Am. J. Phys. 76, 509 (2008), and references therein.

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