Dieser Artikel beschäftigt sich mit dem chemischen Element; zur Herkunftswelt der Comicfigur Superman siehe bei Krypton (Planet). Eigenschaften                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Ar 3d10 4s2 4p6 36 Kr Periodensystem Allgemein Name, Symbol, Ordnungszahl Krypton, Kr, 36 Serie Edelgase Gruppe, Periode, Block 18, 4, p Aussehen farblos CAS-Nummer 7439-90-9 ATC-Code V09EX01 (81mKr) Massenanteil an der Erdhülle 1,9 · 10−5 ppm[1] Atomar [2] Atommasse 83,798 u Kovalenter Radius 116 pm Van-der-Waals-Radius 202 pm Elektronenkonfiguration Ar 3d10 4s2 4p6 Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 8 1. Ionisierungsenergie 1350,8 kJ/mol 2. Ionisierungsenergie 2350,4 kJ/mol Physikalisch [2] Aggregatzustand gasförmig Kristallstruktur kubisch flächenzentriert Dichte 3,7491 kg · m−3[3] bei 273,15 K Magnetismus diamagnetisch (χm = −1,6 · 10−8)[4] Schmelzpunkt 115,79 K (−157,36 °C) Siedepunkt 119,93 K (−153,22 °C) Molares Volumen (fest) 27,99 · 10−6 m3/mol Verdampfungswärme 9,02 kJ/mol Schmelzwärme 1,64 kJ/mol Schallgeschwindigkeit 1120 m/s Wärmeleitfähigkeit 0,00949 W/(m · K) Chemisch [2] Elektronegativität 3,00[5][6] (Pauling-Skala) Isotope Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP 78Kr 0,35 % 2,0 · 1021 a ε ε 2,868 78Se 79Kr {syn.} 35,04 h ε 1,626 79Br 80Kr 2,25 % Stabil 81Kr in Spuren 229.000 a ε 0,281 81Br 82Kr 11,6 % Stabil 83Kr 11,5 % Stabil 84Kr 57,0 % Stabil 85Kr in Spuren 10,756 a β− 0,687 85Rb 86Kr 17,3 % Stabil Weitere Isotope siehe Liste der Isotope NMR-Eigenschaften   Spin γ in rad·T−1·s−1 E fL bei B = 4,7 T in MHz 83Kr 9/2 −1,033 · 107 0,000219 3,848 Sicherheitshinweise Gefahrstoffkennzeichnung [3] keine Gefahrensymbole R- und S-Sätze R: keine R-Sätze S: keine S-Sätze Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Krypton ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Kr und der Ordnungszahl 36. Im Periodensystem steht es in der 8. Hauptgruppe (Gruppe 18) und zählt daher zu den Edelgasen. Wie die anderen Edelgase ist es ein farbloses, äußerst reaktionsträges, einatomiges Gas. In vielen Eigenschaften wie Schmelz- und Siedepunkt oder Dichte steht es zwischen dem leichteren Argon und dem schwereren Xenon. Krypton zählt zu den seltensten Elementen auf der Erde und kommt nur in geringen Mengen in der Atmosphäre vor. Das Edelgas wurde 1896 von William Ramsay und Morris William Travers durch fraktionierte Destillation von flüssiger Luft entdeckt. Krypton wird auf Grund seiner Seltenheit nur in geringen Mengen, vor allem als Füllgas von Glühlampen, verwendet. Es ist eine geringe Anzahl an Kryptonverbindungen bekannt, von denen Kryptondifluorid, eines der stärksten Oxidationsmittel, die bekannteste ist. Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Vorkommen 3 Gewinnung 4 Eigenschaften 4.1 Physikalische Eigenschaften 4.2 Chemische Eigenschaften 5 Isotope 6 Verwendung 7 Biologische Bedeutung 8 Verbindungen 9 Einzelnachweise 10 Literatur 11 Weblinks // Bearbeiten Geschichte William Ramsay Nachdem 1894 Argon als erstes Edelgas von Lord Rayleigh und William Ramsay entdeckt und das bislang nur aus dem Sonnenspektrum bekannte Helium 1895 von Ramsay aus Uranerzen isoliert wurde, erkannte er aus den Gesetzen des Periodensystems, dass es noch weitere derartige Elemente geben müsste. Ramsay untersuchte daher ab 1896 zunächst verschiedene Minerale und Meteoriten und die von diesen beim Erhitzen oder Lösen abgegebene Gase. Er und sein Mitarbeiter Morris William Travers waren dabei jedoch nicht erfolgreich, es wurden Helium und seltener Argon gefunden. Auch die Untersuchung heißer Gase aus Cauterets in Frankreich und aus Island brachten keine Ergebnisse.[7] Schließlich begannen sie, 15 Liter Rohargon zu untersuchen und durch Verflüssigung und fraktionierte Destillation zu trennen. Als sie den Rückstand, der bei fast völligem Verdampfen des Rohargons übrigblieb, untersuchten, fanden sie bislang unbekannte gelbe und grüne Spektrallinien, also ein neues Element. Es wurde nach dem altgriech. κρυπτός kryptós „verborgen“ Krypton genannt. Nach Reinigung durch weitere Destillation konnten Ramsay und Travers auch die molare Masse von etwa 80 g/mol bestimmen. Nach dieser Entdeckung konnten sie aus einer anderen, niedriger siedenden Fraktion ein weiteres Element, das Neon und schließlich durch Trennung des Rohkryptons das Xenon gewinnen.[7] 1924 behauptete A. von Antropoff, eine erste Kryptonverbindung in Form eines roten stabilen Feststoffes aus Krypton und Chlor synthetisiert zu haben. Später stellte sich jedoch heraus, dass in dieser Verbindung kein Krypton, sondern Stickstoffmonoxid und Chlorwasserstoff enthalten waren. Größere Anstrengungen in der Synthese von Kryptonverbindungen wurden nach der Entdeckung der ersten Xenonverbindungen 1962 unternommen. Als erster stellte A.V. Grosse eine Kryptonverbindung dar, die er zunächst für Kryptontetrafluorid hielt, die jedoch nach weiteren Versuchen als Kryptondifluorid idendifiziert wurde.[8] Die Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung, die vom Kryptonisotop 86Kr ausgestrahlt wird, wurde 1960 als Grundlage für die Definition des Meters gewählt. Sie löste damit die zu ungenaue Definition über das Urmeter aus einer Platin-Iridium-Legierung ab. Exakt wurde sie über das 1650763,73-fache der Wellenlänge des vom Nuklid 86Kr beim Übergang vom 5d5 in den 2pl0-Zustand ausgesandten und sich im Vakuum ausbreitenden Strahlung definiert.[9] Diese Definition wurde schließlich 1983 durch eine auf eine in einem Bruchteil der Sekunde zurückgelegte Strecke von Licht im Vakuum beruhende Definition ersetzt.[10] Bearbeiten Vorkommen Krypton zählt zu den seltensten Elementen auf der Erde. Seltener sind lediglich Xenon sowie radioaktive Elemente, die entweder wie Plutonium zum größten Teil schon zerfallen sind oder nur als kurzlebiges Zwischenprodukt von Zerfallsreihen vorkommen. Der Anteil des Kryptons an der Erdhülle beträgt 1,9 ⋅ 10-5 ppm[1], der größte Teil des Gases befindet sich dabei in der Atmosphäre, die zu 1,14 ppm aus Krypton besteht.[11] Im Universum ist Krypton häufiger, die Häufigkeit ist vergleichbar mit derjenigen von Lithium, Gallium und Scandium.[12] Das Verhältnis von Krypton und Wasserstoff ist im Universum weitgehend konstant. Daraus lässt sich schließen, dass die interstellare Materie reich an Krypton ist.[13] Bearbeiten Gewinnung Die Gewinnung von Krypton erfolgt ausschließlich im Rahmen des Linde-Verfahrens aus der Luft. Bei der Stickstoff-Sauerstoff-Trennung reichert es sich auf Grund der hohen Dichte zusammen mit Xenon im flüssigen Sauerstoff an, der sich im Sumpf der Kolonne befindet. Dieses Gemisch wird in eine Kolonne überführt, in der es auf etwa 0,3 % Krypton und Xenon angereichert wird.[14] Dazu enthält das flüssige Krypton-Xenon-Konzentrat neben Sauerstoff noch eine größere Mengen Kohlenwasserstoffe wie Methan, fluorierte Verbindungen wie Schwefelhexafluorid oder Tetrafluormethan sowie Spuren an Kohlenstoffdioxid und Distickstoffmonoxid. Methan und Distickstoffmonoxid können über Verbrennung an Platin- oder Palladiumkatalysatoren bei 500 °C zu Kohlenstoffdioxid, Wasser und Stickstoff umgesetzt werden, die an Adsorption an Molekularsieben entfernt werden können.[15] Fluorverbindungen können dagegen nicht auf diese Weise aus dem Gemisch entfernt werden. Um diese zu zerlegen und aus dem Gemisch zu entfernen, kann das Gas mit Mikrowellen bestrahlt werden, wobei die Element-Fluor-Bindungen aufbrechen und die entstehenden Fluoratome in Natronkalk aufgefangen werden können[16], oder über einen Titandioxid-Zirconiumdioxid-Katalysator bei 750 °C geleitet werden. Dabei reagieren die Fluorverbindungen zu Kohlenstoffdioxid und Fluorwasserstoff und anderen Verbindungen, die abgetrennt werden können.[15] Anschließend werden Krypton und Xenon in einer weiteren Kolonne, die unten beheizt und oben gekühlt wird, getrennt. Während sich Xenon am Boden sammelt, bildet sich oben ein Gasstrom, in dem zunächst Sauerstoff, nach einiger Zeit Krypton aus der Kolonne entweicht. Letzteres wird durch Oxidation von noch vorhandenen Sauerstoffspuren befreit und in Gasflaschen gesammelt.[14] Bearbeiten Eigenschaften Bearbeiten Physikalische Eigenschaften kubisch-dichteste Kugelpackung von festem Krypton, a = 572 pm Bei der Ionisierung im Hochspannungs-Hochfrequenzfeld leuchtet Krypton Krypton ist ein bei Normalbedingungen einatomiges, farbloses und geruchloses Gas, das bei 119,93 K (−153,22 °C) kondensiert und bei 115,79 K (−157,36 °C) erstarrt. Wie die anderen Edelgase außer dem Helium kristallisiert Krypton in einer kubisch dichtesten Kugelpackung mit dem Gitterparameter a = 572 pm.[17] Wie alle Edelgase besitzt Krypton nur abgeschlossene Schalen (Edelgaskonfiguration). Dadurch lässt sich erklären, dass das Gas stets einatomig vorliegt und die Reaktivität gering ist. Mit einer Dichte von 3,749 kg/m3 bei 0 °C und 1013 hPa ist Krypton schwerer als Luft, es sinkt also ab. Im Phasendiagramm liegt der Tripelpunkt bei 115,76 K und 0,7315 bar[18], der kritische Punkt bei −63,75 °C, 5,5 MPa sowie einer kritischen Dichte von 0,909 g/cm3.[19] In Wasser ist Krypton etwas löslich, in einem Liter Wasser können sich bei 0 °C maximal 110 ml Krypton lösen.[19] Bearbeiten Chemische Eigenschaften Wie alle Edelgase ist Krypton sehr reaktionsträge. Es kann lediglich mit dem elektronegativsten Element, dem Fluor, unter speziellen Bedingungen reagieren und bildet dabei Kryptondifluorid. Im Gegensatz zu den Xenonfluoriden ist Kryptondifluorid thermodynamisch instabil, die Bildung ist daher endotherm und muss bei niedrigen Temperaturen stattfinden. Die für eine Reaktion nötigen Fluorradikale können über Bestrahlung mit UV-Strahlung, Beschießen mit Protonen oder elektrische Entladungen dargestellt werden.[8] Mit verschiedenen Verbindungen bildet Krypton Clathrate, bei denen das Gas physikalisch in einen Hohlraum eingeschlossen und so gebunden ist. So bilden Wasser und Wasser/Chloroform-Mischungen bei −78 °C ein Clathrat[20], ein Clathrat mit Hydrochinon ist so stabil, dass Krypton sich über längere Zeit darin hält.[19] Auch eine Einschlussverbindung von Krypton im Oligosaccarid α-Cyclodextrin ist bekannt.[21] Bearbeiten Isotope Es sind insgesamt 31 Isotope sowie zehn weitere Kernisomere des Kryptons bekannt. Von diesen sind fünf, die Isotope 80Kr, 82Kr, 83Kr, 84Kr und 86Kr stabil und kommen zusammen mit dem extrem langlebigen 78Kr in der Natur vor. Den größten Anteil am natürlichen Isotopengemisch besitzt dabei 84Kr mit 57 %, gefolgt von 86Kr mit 17,3 %. 82Kr und 83Kr kommen 11,58 % beziehungsweise 11,49 % vor, 80Kr mit 2,28 % und 78Kr mit 0,35 % Anteil sind selten.[22] Das nach 78Kr langlebigste der instabilen Isotope ist mit einer Halbwertszeit von 229.000 Jahren 81Kr,[22] es entsteht in Spuren durch atmosphärische Reaktionen und kommt so ebenfalls in der Luft natürlich vor.[23] Auch das radioaktive Isotop 85Kr kommt in Spuren in der Atmosphäre vor. Es entsteht zusammen mit anderen kurzlebigen Isotopen bei der Kernspaltung von Uran und Plutonium. Durch Kernexplosionen oder während der Wiederaufarbeitung von Brennelementen gelangt es in die Umgebungsluft. Nachdem die Belastung der Atmosphäre mit 85Kr nach dem Ende der atmosphärischen Kernwaffentests in den 1960ern abnahm,[23] stieg sie in einer Messstation in Gent zwischen 1979 und 1999 – verursacht durch die Wiederaufarbeitungsanlage La Hague – deutlich an.[24] Als einziges stabiles Krypton-Isotop ist 83Kr NMR-aktiv. Hyperpolarisiertes 83Kr wurde im Tierversuch an Ratten in der Magnetresonanztomographie zur Untersuchung der Lunge eingesetzt.[25] Siehe auch: Liste der Krypton-Isotope Bearbeiten Verwendung Krypton-Gasentladungslampe Der größte Teil des Kryptons wird als Füllgas für Glühlampen verwendet. Durch das Gas ist die Abdampfrate des Glühfadens aus Wolfram geringer, es ist eine höhere Temperatur möglich. Diese bewirkt wiederum eine höhere Lichtausbeute der Lampe. Auch Halogen- und Leuchtstofflampen können Krypton enthalten. Weiterhin dient es auch in Geigerzählern, Szintillationszählern und elektronischen Geräten als Füllgas.[14] Krypton wird zusammen mit Fluor im Krypton-Fluorid-Laser eingesetzt. Dieser zählt zu den Excimerlasern und hat eine abgegebene Wellenlänge von 248 nm im ultravioletten Spektralbereich.[26] Auch Edelgas-Ionen-Laser des Kryptons, bei denen das aktive Medium ein- oder mehrfach geladene Kryptonionen sind, sind bekannt.[27] Wie Xenon absorbiert Krypton – allerdings in geringerem Maß – Röntgenstrahlung. Darum wird untersucht, ob Xenon-Krypton-Mischungen in der Computertomographie als Kontrastmittel eingesetzt werden können. Diese könnten einen besseren Kontrast als reines Xenon erreichen, da dessen Anteil am Kontrastmittel auf Grund der narkotisierenden Wirkung beim Einsatz am Menschen auf maximal 35 % beschränkt ist.[28] Flüssiges Krypton wird als Material für Kalorimeter in der Teilchenphysik verwendet. Es ermöglicht eine besonders gute Bestimmung von Ort und Energie.[29] Ein Beispiel für einen Teilchendetektor, der ein flüssig-Krypton-Kalorimeter nutzt ist das NA48-Experiment am CERN.[30] Bearbeiten Biologische Bedeutung Wie die anderen Edelgase hat Krypton auf Grund der Reaktionsträgheit keine biologische Bedeutung und ist auch nicht toxisch. In höheren Konzentrationen wirkt es durch Verdrängung des Sauerstoffs erstickend.[31] Bei einem Druck von mehr als 3,9 bar wirkt es narkotisierend.[32] Bearbeiten Verbindungen Strukturformel Kryptondifluorid Es ist nur eine kleine Anzahl Kryptonverbindungen bekannt. Die wichtigste und stabilste davon ist Kryptondifluorid. Kryptondifluorid zählt zu den stärksten bekannten Oxidations- und Fluorierungsmitteln und ist beispielsweise in der Lage Xenon zu Xenonhexafluorid oder Iod zu Iodpentafluorid zu oxidieren. Reagiert Kryptondifluorid mit Fluoridakzeptoren wie Antimonpentafluorid, bilden sich die Kationen KrF+ und Kr2F3+, die die stärksten bekannten Oxidationsmittel sind. Es sind auch Verbindungen mit anderen Liganden als Fluor bekannt. Dazu zählen unter anderem Kryptonbis(pentafluororthotellurat) Kr(OTeF5)2, die einzig bekannte Sauerstoff-Krypton-Verbindung, RCNKrF+AsF6- (R=H, CF3, C2F5 oder n-C3F7) mit einer Krypton-Stickstoff-Bindung und HKrCCH, bei der ein Ethin-Ligand am Krypton gebunden ist.[33] Bearbeiten Einzelnachweise ↑ a b Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Krypton) entnommen. ↑ a b Eintrag zu Kryton in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 27. April 2008 (JavaScript erforderlich). ↑ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 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