氪(拼音:kè,注音:ㄎㄜˋ,粤拼:hak1;英语:Krypton),是一种化学元素,其化学符号为Kr,原子序数为36,原子量为83.798 u,是一种无色、无臭、无味的稀有气体,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。氪正如其他稀有气体一样,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)。
氪 36Kr
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外观 |
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无色气体,在高压电管中呈现白色和蓝色光芒
![](/img/wiki/Kr/250px-Krypton_discharge_tube.jpg)
![](/img/wiki/Kr/250px-Krypton_Spectrum.jpg) 氪的原子光谱 |
概况 |
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名称·符号·序数 | 氪(Krypton)·Kr·36 |
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元素类别 | 稀有气体 |
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族·周期·区 | 18 ·4·p |
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标准原子质量 | 83.798(2) |
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电子排布 | [氩] 3d10 4s2 4p6 2, 8, 18, 8
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历史 |
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发现 | 威廉·拉姆齐 和 莫里斯·特拉弗斯(1898年) |
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分离 | 威廉·拉姆齐 和 莫里斯·特拉弗斯(1898年) |
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物理性质 |
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物态 | 气态 |
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密度 | (0 °C, 101.325 kPa) 3.749 g/L |
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沸点时液体密度 | 2.413[1] g·cm−3 |
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熔点 | 115.79 K,-157.36 °C,-251.25 °F |
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沸点 | 119.93 K,-153.22 °C,-244.12 °F |
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三相点 | 115.775 K(−157 °C),73.2 kPa |
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临界点 | 209.41 K,5.50 MPa |
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熔化热 | 1.64 kJ·mol−1 |
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汽化热 | 9.08 kJ·mol−1 |
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比热容 | 5R/2 = 20.786 J·mol−1·K−1 |
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蒸气压
压/Pa
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1
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10
|
100
|
1 k
|
10 k
|
100 k
| 温/K
|
59
|
65
|
74
|
84
|
99
|
120
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原子性质 |
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氧化态 | 2, 1, 0 |
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电负性 | 3.00(鲍林标度) |
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电离能 | 第一:1350.8 kJ·mol−1
第二:2350.4 kJ·mol−1
第三:3565 kJ·mol−1 |
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共价半径 | 116±4 pm |
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范德华半径 | 202 pm |
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杂项 |
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晶体结构 | 面心立方 |
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磁序 | 抗磁性[2] |
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热导率 | 9.43×10-3 W·m−1·K−1 |
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声速 | (气态, 23 °C) 220, (液态) 1120 m·s−1 |
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CAS号 | 7439-90-9 |
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最稳定同位素 |
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主条目:氪的同位素
同位素
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丰度
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半衰期 (t1/2)
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衰变
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方式
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能量(MeV)
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产物
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78Kr
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0.35%
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9.2×1021年
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β+β+
|
2.846
|
78Se
| 79Kr
|
人造
|
35.04 小时
|
ε
|
-
|
79Br
| β+
|
0.604
|
79Br
| γ
|
0.26, 0.39, 0.60
|
-
| 80Kr
|
2.25%
|
稳定,带44个中子
| 81Kr
|
微量
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2.29×105 年
|
ε
|
-
|
81Br
| γ
|
0.281
|
-
| 82Kr
|
11.6%
|
稳定,带46个中子
| 83Kr
|
11.5%
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稳定,带47个中子
| 84Kr
|
57.0%
|
稳定,带48个中子
| 85Kr
|
人造
|
10.756 年
|
β−
|
0.687
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85Rb
| 86Kr
|
17.3%
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稳定,带50个中子
|
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正如其他稀有气体,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发出的橙色谱线作为基准的[4]。
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。[5]因为发现包括氪在内的多种稀有气体,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”。[6]这个定义取代了原有的定义:一根存放在巴黎的铂铱合金棒。但最后一次修改使用光在真空中的速度来定义一米,1983年10月,国际计量局把一米的定义为光在真空中在1/299,792,458秒中走过的距离。[7][8][9]
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。[10]铀经过核裂变后会释出氪。[11]固态的氪呈白色,晶体呈面心立方结构,这个结构是所有稀有气体共有的。
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。[12]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)。[13]
氪-85是非活性的、放射性的稀有气体,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%。[14]
化学
氪正如其他稀有气体一样,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。[15]同年,格罗泽等人宣布合成出四氟化氪(KrF4),[16]但后来证实为鉴定错误。[17]另外有未经证实的报告指出发现氪含氧酸的钡盐。[18]已有研究发现多原子离子ArKr+和KrH+,也有KrXe或KrXe+存在的证据。[19]
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]+。[20][21]根据报告,HKrCN和HKrC≡CH在40K以下是稳定的。[15]
天然存在
地球形成初期时存在的稀有气体至今仍然存在,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。[22]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。[23]
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。[24]
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。[25]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。[26]
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。[27]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。[28]
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。[29]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。[30]
氪无毒,但有窒息性。[31]氪的麻醉性比空气强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。
在DC公司的漫画及影集、电影超人以及电视剧女超人系列中,氪元素为其克星,且呈现绿色。此为戏剧效果,并无真实根据(见氪星石)。
在中国大陆,人们把用充值游戏称为课金,写为氪金[32]。