تحقیق مقاله عنصر های شیمیایی

رادون یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Rn و  عدد اتمی آن 86 میباشد. این عنصر از گازهای بی اثر و رادیو اکتیو است که توسط رادیم به وجود میاید. رادون یکی از سنگین ترین گازها بوده و برای سلامتی مضر میباشد. پایدارترین ایزوتوپ آن Rn222 میباشد که نیمه عمرش 3.8 روز بوده و در پرتودرمانی کاربرد دارد.
خصوصیات قابل توجه

رادون که یک گاز بی اثر است از گازهای اصیل بوده و یکی از سنگین ترین گازها در دمای اتاق میباشد. (سنگین ترین گاز  tungsten hena fluride WF6 میباشد.) رادون در دما و فشار استاندارد یک گاز بی رنگ است ولی با سرما دادن به آن تا زیر درجه انجماد به رنگ سبز فسفری و درخشانی در میاید که با پایین آوردن بیشتر دما به رنگ زرد و در نهایت در دمای ذوب به رنگ نارنجی مایل به قرمز تغییر میابد. برخی از تجربیات نشان میدهند که فلور میتواند با رادون واکنش دهد و فلورید رادون کلاثریت های clathrates رادون را گزارش کرده اند .
تمرکز رادون طبیعی درجو بسیار ناچیز بوده و آبهای طبیعی در تماس با جو همچنان رادون را در عمل تبخیر از دست میدهند. بنابر این ابهای زیر زمینی در مقایسه با آبهای سطحی تمرکز بیشتری از رادون 222 را در خود دارند به علاوه مناطق اشباع شده یک خاک معمولا مقدار بیشتری رادون در برابر مناطق اشباع نشده دارند که این به دلیل کمبود انتشار رادون در جو میباشد.
کاربردها
برخی بیمارستانها با انجام عمل پمپاژ گاز رادون از یک منبع رادیومی و ذخیره آن در لوله های بسیار کوچک که سوزن یا دانه نامیده میشود رادون تولید میکنند که در موارد درمانی کاربرد دارد.

رادون به دلیل از بین رفتن سریعش در هوا در مطالعات آب شناسی «هیدرولوژیک) برای مطالعه در خصوص فعل و انفعالات در آبهای زیرزمینی نهرها و رود خانه ها استفاده میشود.

تاریخچه

رادون در سال 1900 توسط Friedrich Ernst Dorn که آن را Darium Emanation نامید کشف شد. در سال 1908 William Ramsay و Robert Whytlaw-Gray که آن را نیتون نامید) آن را جدا کرده و چگالی آن را تعیین کردند و فهمیدند که رادون سنگین ترین گاز شناخته شده در آن زمان میباشد. این گاز از سال 1923 رادون نامیده شد.

پیدایش

به طور میانگین در هر 1 x 10^21 مولوکول هوا یک مولوکول رادون وجود دارد. و در هر یک مایل مربع از  خاک به عمق 6 اینچ یک گرم رادیوم وجود دارد که به رادون تجزیه شده و مقادیر بسیار ناچیزی از این گاز کشنده را در هوا منتشر میکند. رادون همچنین در برخی از چشمه های آب گرم نیز یافت میشود.
 

اطلاعات اولیه

کریپتون ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که دارای نشان Kr و عدد اتمی 36 می‌باشد. کریپتون که گازی نجیب و بی‌رنگ است، به مقدار بسیار کم در اتمسفر وجود داشته ، بوسیله شکنش هوای مایع جدا می‌شود. همچنین از کریپتون به همراه سایر گازهای کمیاب در لامپهای فلورسنت استفاده می‌شود. این گاز برای بسیاری از اهداف عملی بی‌اثر است، اما ترکیباتی را با فلوئور ساخته است.

تاریخچه

کریپتون را ( از واژه یونانی kryptos به معنی پنهان ) ، "Moris Travers" و "by William Ramsay" در سال 1898 در پس‌مانده‌های حاصل از تبخیر تقریبا" تمامی اجزاء هوای مایع کشف کردند. در سال 1960 و با یک توافق بین‌المللی ، متر بر اساس نور خارج شده از یک ایزوتوپ کریپتون تعریف شد. این توافق ، جایگزین standard meter پاریس شد که یک میله فلزی ساخته شده از آلیاژ ایریدیم-  پلاتین بود، ( در ابتدا این میله یک ده میلیونیم ربع محیط قطبی زمین برآورد می‌شد). در اکتبر 1983 ، آژانس بین‌المللی اوزان و مقیاسات ، جایگزین معیار کریپتون شد. اکنون متر را بعنوان مسافتی که نور در مدت 458,1 ، 792 ، 299 ثانیه در خلاء طی می‌کند، تعریف می‌کنند.

خصوصیات قابل توجه

کریپتون گازی کم بو ، کم رنگ که تحت تاثیر ولتاژ بالا ، رنگ سبز روشن دارد . این عنصر توسط دانشمند اسکاتلندی William Ramsay کشف گردید . گازی با قیمت مناسب است .کریپتون در حدود ppm1 در هوا وجود دارد ودر اتمسفر کمتر( در حدود ppm0.3 )است . این خصوصیات بوسیله برلیان سبز و خطوط طیفی نارنجی مشخص شده است . خطوط طیفی از کریپتون به آسانی تولید و مشخص می شود.
کریپتون دارای بلورهای سفید با ساختار مکعبی مستحکم است که از گازهای نادر دیگر متداول تر است.
کریپتون به مقدار کم در اتمسفر است وجدایش آن از هوا صورت می گیرد . وبه صورت سیلندر های تحت فشار بالا عرضه می شود.

نام عنصر شیمیایی کریپتون از کلمه یونانی kryptos به معنای پنهان گرفته شده است. این عنصر در سال 1898 توسط Ramsay و Travers در بقایای باقی مانده در هوای مایع نزدیک به دمای جوش، کشف شد. در سال 1960، به صورت بین المللی پذیرفته شد که برای واحدهای اصلی متر که برای اندازه گیری طول به کار میرود، با عنوان طیف نارنجی – قرمز در خط 86Kr به کار رود. این عنوان جانشین استاندارد متر پاریس شد که یک میله آلیاژی پلاتینیم – ایریدیم بود. در اکتبر 1983، متر، که به عنوان یک ده میلیونیم ربع محیط قطبهای زمین میباشد، تصحیح شد. این تصحیح توسط اندازه گیری و وزن بارو بین المللی صورت گرفت. بر اساس این تصحیح طول مسیری که توسط نور در خلا در فاصله زمانی 299/1، 792، 458 در ثانیه طی میشود به عنوان واحد متر در نظر گرفته شد.
حداکثر مقدار موجود کریپتون در هوا برابر 1 ppm میباشد. اتمسفر مریخ دارای 0.3 ppm کریپتون است. کریپتون جامد ماده بلوری سفید رنگی است که ساختار مکعبی مرکز وجوه پر دارد و همین مسئله باعث میشود که کریپتون به عنوان گاز نایاب شناخته شود.
خصوصیات کریپتون جز گازهای نجیب است. کریپتون با رنگ سبز درخشان و خطوط طیفی نارنجی رنگ قابل تشخیص است.
به طور طبیعی کریپتون دارای شش ایزوتوپ است. علاوه بر این، هفده ایزوتوپ ناپایدار دیگر نیز شناخته شده است. خطوط طیفی کریپتون به آسانی تولید میشوند و برخی از آنها بسیار تیز هستند. اگر چه چنین تصور میشود که کریپتون جز گازهای نایاب است و به طور طبیعی با سایر عناصر ترکیب نمیشود، اما به تازگی دانشمندان متوجه شدند که برخی از ترکیبات کریپتون در طبیعت وجود دارد. دی فلوئورید کریپتون با استفاده از روشهای متعددی به اندازه چند گرم تهیه شده است. مقدار بیشتری از فلوئورید کریپتون و نمک آن یعنی اکسید کریپتون گزارش شده است. یونهای مولکولی ArKr+ و KrH+ نیز شناخته شده اند و شواهدی از آرایشهای KrXe یا KrXe+ نیز وجود دارد.
ترکیبات قفسی کریپتون هیدروکینون و فنول هستند. 85Kr برای آنالیزهای شیمیایی به کار برده میشود. زمانیکه 85Kr با ایزوتوپهای مختلف جامد احاطه میشود، برای آنالیزهای شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرد. طی این فرآیند، کریپتونات تشکیل میشود. فعالیت کریپتونات نسبت به واکنشهای شیمیایی که در سطح محلولها اتفاق می افتد حساس میباشد. کریپتون در لامپهای عکاسی که برای عکاسی های با سرعت بالا مورد استفاده قرار میگیرند، به کار میرود. کریپتون از کاربرد کمتری در مقایسه با سایر عناصر شیمیایی برخوردار است، زیرا کریپتون قیمت زیادی دارد. در حال حاضر گاز کریپتون 1/30 دلار است.

 

عنصر کریپتون در طبیعت

اثرات کریپتون بر روی سلامتی
این گاز ساکن و نامتحرک است و به عنوان ماده ای اختناق آور می باشد. استنشاق غلظت بالای آن موجب سرگیجه، تهوع، استفراغ، کاهش هوشیاری و مرگ می شود. مرگ در اثر اشتباه در تصمیم گیری، یا کاهش هوشیاری رخ می دهد. پایین بودن غلظت اکسیژن، ناهشیاری و حتی مرگ ظرف چند ثانیه و بدون عارضه قبلی رخ می دهد. اثرات گازهای خفه کننده بستگی به میزان کاهش اکسیژن هوا توسط آن گاز (فشار جزئی) بستگی دارد. قبل از این که علائم مشخصی ایجاد شود، اکسیژن موجود در هوا به 75% میزان طبیعی خود کاهش می یابد. در این شرایط باید غلظت گاز خفقان آور در مخلوط هوا و گاز 33% باشد. وقتی میزان گاز خغفان آور به 50% برسد، علائم حادی ایجاد می شود. غلظت 75% ظرف چند دقیقه انسان را می کشد. علائم: نخستین علامتی که توسط گازهای خفقان آور ایجاد می شود، تنفس شدید و احساس خفگی است. هوشیاری کاهش می یابد و هماهنگی ماهیچه ها مختل می شود. سپس تصمیم گیری مختل می شود. تزلزل عاطفی رخ می دهد و به سرعت احساس خستگی به وجود می آید. هرچه گاز خفقان آور بیشتر می شود ،حالت تهوع و استفراغ، درماندگی، کاهش هوشیاری و در نهایت تشنج، کمای شدید و مرگ رخ می دهد.

اثرات زیست محیطی کریپتون
کریپتون گازی است که در جو بسیار کم است و گازی غیر سمی و از نظر شیمیایی ساکن است. در دمای بی نهایت پایین (244- درجه سلسیوس) جانداران در اثر تماس با آن منجمد می شوند اما اثرات زیست محیطی طولانی مدتی ندارد.
تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری.

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر کریپتون
عدد اتمی:36
جرم اتمی:83.798
نقطه ذوب : C° -157.36
نقطه جوش : C° -153.2
ظرفیت: کامل
رنگ: بی رنگ
حالت استاندارد: گاز
نام گروه: 18
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 1520.6
شکل الکترونی: 4P 6 2 1s22s2p63s23 p63d 104s
الکترونگاتیوی: 2.91
گرمای فروپاشی : Kj/mol 1.188
گرمای تبخیر : Kj/mol 6.447
گرمای ویژه: J/g Ko 0.52
دوره تناوبی:4

شماره سطح انرژی : 4
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 8
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Kr-78 پایدار
Kr-79 1.45 روز
Kr-80 پایدار
Kr-81 210000.0 سال
Kr-82 پایدار
Kr-83 پایدار
Kr-83m 1.86 ساعت
Kr-84 پایدار
Kr-85 10.73 سال
Kr-85m 4.48 ساعت
Kr-86 پایدار
Kr-87 1.27 ساعت
Kr-88 2.84 ساعت
Kr-89 3.15 دقیقه
Kr-90 32.3 ثانیه

ایزوتوپها

کریپتون بطور طبیعی متشکل از شش ایزوتوپ پایدار می‌باشد. نشانه طیفی کریپتون به‌راحتی با تعدادی خط بسیار باریک بوجود می‌آید.Kr-81 ، ایزوتوپ رادیواکتیو با نیمه عمر 250000 سال ، محصولی از واکنشهای جوی با سایر ایزوتوپهای طبیعی کریپتون است. کریپتون همانند زنون ، نزدیک آبهای سطحی به‌شدت ناپایدار است، بنابراین از Kr-81 برای تاریخ گذاری ( 000، 00 8 تا 000، 50 سال ) آبهای زیرزمینی استفاده می‌شود.Kr-85

گاز نجیب رادیواکتیو بی‌اثر ، با نیمه عمر 76، 10 سال است که بر اثر شکاف اتمی اورانیم و پلوتونیم  تولید می‌گردد. منابع آن عبارت است از: آزمایش بمب اتمی ، رآکتورهای اتمی و رها شدن Kr-85 از رآکتورهای اتمی در خلال فرآیند مجدد میله‌های سوخت.

درجه شیب زیادی بین نیمکره شمالی و جنوبی وجود دارد که به‌علت مخلوط همرفتی ، چگاله‌ها در قطب شمال 30% بیشتر از قطب جنوب است