크립톤: 특성, 생산, 용도

배경

크립톤(원자번호 36)은 헬륨, 네온, 아르곤, 제논, 라돈과 함께 희가스 그룹 속합니다. 표준 상태에서 무색, 무미, 무취 기체. 밀도 ~갤런당 0.5온스(3.7g/L) 공기 약 3배 무거움. 극저온 냉각 시 액화/고체화; 비점 -243.81°F(-153.23°C), 어는점 -251.27°F(-157.37°C).

자연에서 크립톤 6개 안정 동위원소 혼합 존재. 동위원소는 양성자 수 동일, 중성자 수 차이로 원자량 결정. 최고 풍부 크립톤-84(중성자 48개) 천연 크립톤 57% 차지. 기타 안정 동위원소: 크립톤-86(17.3%), 크립톤-82(11.6%), 크립톤-83(11.5%), 크립톤-80(2.25%), 크립톤-78(0.35%).

핵반응 중 불안정 방사성 동위원소 세트로 크립톤 생산도 가능. 약 20개 동위원소 실험실 생성; 크립톤-85 제외 모두 반감기 몇 시간. 크립톤-85(중성자 49개) 상대적 장수명, 반감기 10.73년 붕괴.

크립톤 산업 용도 다양. 아르곤 혼합 시 형광등 밝기 향상. 백열전구 크립톤-질소 혼합 필라멘트 수명 연장. 플래시벌브 크립톤 급속 방출 고속 사진용 순간 강렬한 플래시 생성. 또한 크립톤-85 방사성 비파괴 검사 활용: 금속 미세 크랙에 가스 축적, 방출로 결함 검출.

역사

희가스 초기 화학자들 미지. 1785년 헨리 캐번디시 공기 중 질소와 반응 안 하는 불활성 성분 감지. 최초 확정 확인 1868년 조지프 노먼 로키어 태양광 분석 중 헬륨 발견, 그리스어 태양 뜻 단어서 명명.

1894년 레이들리 경, 윌리엄 램지 대기 질소와 암모니아 질소 밀도 차이 주목 아르곤 발견. 불활성 기체 분리, 그리스어 '비활성' 뜻 명명. 이듬해 램지, 모리스 트래버스 클레바이트 가열 시 헬륨/아르곤 방출 관측, 헬륨 최초 지상 검출. 1898년 듀오 공기 액화 후 분별 3새 기체 분리 - 크립톤(그리스어 '숨겨진'), 네온('새로운'), 제논('이상한').

1900년 프리드리히 돔 라듐 붕괴 헬륨과 미지 방사성 기체 방출 보고. 1910년 램지, 로버트 휘틀로-그레이 밀도 측정 '니톤'(라틴어 '빛나다' - 액화 시 발광) 명명, 후 라돈 개명. 램지 1904년 노벨 화학상 희가스 연구 공로 수상.

초기 희귀/불활성 기체라 불렸으나 나중에 대기 풍부, 화합물 형성 가능 입증. 1962년 닐 바틀렛 제논 헥사플루오라이드 최초 희가스 화합물 합성; 크립톤 화합물 1963년 후속. 1960-1983년 미터 정의 크립톤-86 주황-적색 방출 파장 기준; 후 빛 속도 기준 대체.

크립톤: 특성, 생산, 용도

원자재

다양 광물 미량 크립톤 함유나 대기 공기 주 공급원. 해수면 건조 공기 조성: 질소 78.08%, 산소 20.95%, 아르곤 0.93%, 네온 0.0018%, 헬륨 0.00052%, 크립톤 0.00011%, 제논 0.0000087%, 소량 CO₂, H₂, CH₄, NO, O₃.

원자력 발전소 우라늄 핵분열서 크립톤 수확도 가능. 대기 크립톤과 달리 핵분열 산물 안정/방사성 동위원소 모두 생성.