氪

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氪（拼音：kè，注音：ㄎㄜˋ；英語：Krypton），是一種化學元素，其化學符號为Kr，原子序數为36，原子量為7001837980000000000♠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）。

氪   ₃₆Kr

氫（非金屬） 氦（惰性氣體） 鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體） 鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體） 鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體） 銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體） 銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體） 鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體） 氩 ↑ 氪 ↓ 氙 溴 ← 氪 → 铷
外觀
无色气体，在高压电管中呈现白色和藍色光芒 氪的原子光谱
概況
名稱·符號·序數	氪（Krypton）·Kr·36
元素類別	稀有气体
族·週期·區	18 ·4·p
標準原子質量	83.798(2)
电子排布	[Ar] 3d^10 4s^2 4p^6 2, 8, 18, 8
歷史
發現	威廉·拉姆齐 和 莫里斯·特拉弗斯（1898年）
分離	威廉·拉姆齐 和 莫里斯·特拉弗斯（1898年）
物理性質
物態	气态
密度	（0 °C, 101.325 kPa） 3.749 g/L
沸点時液體密度	2.413^[1] g·cm^−3
熔点	115.79 K，-157.36 °C，-251.25 °F
沸點	119.93 K，-153.22 °C，-244.12 °F
三相点	115.775 K（−157 °C），73.2 kPa
臨界點	209.41 K，5.50 MPa
熔化热	1.64 kJ·mol^−1
汽化热	9.08 kJ·mol^−1
比熱容	5R/2 = 20.786 J·mol^−1·K^−1
蒸氣壓 壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k 溫/K 59 65 74 84 99 120
原子性質
氧化态	2, 1, 0
电负性	3.00（鲍林标度）
电离能	第一：1350.8 kJ·mol^−1 第二：2350.4 kJ·mol^−1 第三：3565 kJ·mol^−1
共价半径	116±4 pm
范德华半径	202 pm
雜項
晶体结构	面心立方
磁序	抗磁性^[2]
熱導率	9.43×10^-3  W·m^−1·K^−1
聲速	(气态, 23 °C) 220, (液态) 1120 m·s^−1
CAS号	7439-90-9
最穩定同位素
主条目：氪的同位素 同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰變 方式 能量（MeV） 產物 ^78Kr 0.35% 9.2×10^21年 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% 穩定，帶44個中子 ^81Kr 微量 2.29×10^5 年 ε - ^81Br γ 0.281 - ^82Kr 11.6% 穩定，帶46個中子 ^83Kr 11.5% 穩定，帶47個中子 ^84Kr 57.0% 穩定，帶48個中子 ^85Kr 人造 10.756 年 β^− 0.687 ^85Rb ^86Kr 17.3% 穩定，帶50個中子

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發出的橙色谱线作为基准的^[4]。

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。以古希臘語 κρυπτός kryptós（“隱藏”）命名為氪。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”。^[6]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。^[7][8][9]

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。^[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，这个结构是所有惰性气体共有的。

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%。^[14]

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（KrF
2）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（KrF
4），^[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，KrF
2和B(OTeF
5)
3反应会得出不稳定的Kr(OTeF
5)
2，该化合物中氪与氧成链；KrF
2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。^[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]

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。^[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]

安全

氪无毒，但有窒息性。^[31]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。

流行文化

在DC公司的漫畫及影集、電影超人以及電視劇女超人系列中，氪元素為其剋星，且呈現綠色。此為戲劇效果，並無真實根據（見氪星石）。

在中国大陆，人们把用充值游戏称为課金，寫爲氪金^[32]。

参考资料

1. Krypton （页面存档备份，存于互联网档案馆）. encyclopedia.airliquide.com
2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds 互联网档案馆的，存档日期2012-01-12., in Lide, D. R. (编). CRC Handbook of Chemistry and Physics 86th. Boca Raton (FL): CRC Press. 2005. ISBN 0-8493-0486-5. 
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外部連結

• 元素氪在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹（英文）
• EnvironmentalChemistry.com —— 氪（英文）
• 元素氪在The Periodic Table of Videos（諾丁漢大學）的介紹（英文）
• 元素氪在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
• WebElements.com – 氪（英文）