اگر نام عنصر کریپتون را قبلا شنیده­اید اما هیچ اطلاعاتی در رابطه با کارایی آن ندارید یا نمی­دانید چه خصوصیات و ویژگی­هایی دارد، با این مطلب همراه باشید. ما در این مقاله به صورت مفصل و دقیق به بررسی خصوصیات و خواص این عنصر شیمیایی می­پردازیم و پس از آن کاربردهای عنصر کریپتون در صنایع مختلف را بررسی می­کنیم.

آشنایی با عنصر کریپتون

کریپتون که با حروف اختصاری Kr هم شناخته می­شود یک عنصر شیمیایی از گروه ۱۸ (گازهای نجیب) جدول تناوبی است. این گاز بسیار کمیاب بوده و حدودا سه برابر سنگین تر از هواست، رنگ و بوی آن بی مزه و بی رنگ بوده و آن را به عنوان یک تک اتمی می­شناسند. این گاز در شهاب سنگ­ها و کانی­ها و در جو زمین به وفور یافت می­شود.

در سال ۱۸۹۸ این عنصر توسط دو شیمیدان بریتانیایی یعنی سر ویلیام رمزی و موریس دبلیو تراورز در بقایای باقیمانده در یک نمونه هوای مایع به طور کامل کشف شد. نامگذاری کریپتون از کلمه یونانی «کریپتوس» که به معنای «پنهان» می باشد، انتخاب شده است. بد نیست بدانید کریپتون را نمی­توان به وفور در جو سیاره ما پیدا کرد.

خصوصیات و ویژگی­های کریپتون

نقطه جوش این گاز ۱۵۳.۴- درجه سانتیگراد (۲۴۴.۱- درجه فارنهایت) که حدودا ۳۰ الی ۴۰ درجه سانتیگراد (۵۰ تا ۷۰ درجه فارنهایت) بالاتر از نقطه جوش آن در اجزای اصلی هوا است، به همین علت جداسازی آن از هوای مایع بسیار راحت­ خواهد بود.

این عنصر شیمیایی در بعضی از لامپ های الکتریکی و فلورسنت و فلاش لامپ­های مورد استفاده عکاسی کارآمد است. در ادامه بیشتر به کاربردهای عنصر کریپتون می­پردازیم. این ماده شیمیایی مخلوطی از شش ایزوتوپ پایدار یعنی کریپتون -۸۴ (۵۶.۹۹ درصد)، -۸۶ (۱۷.۲۸ درصد)، -۸۲ (۱۱.۵۹ درصد)، -۸۳ (۱۱.۵ درصد)، -۸۰ (۲.۲۹ درصد)، و کریپتون -۷۸ (۰.۳۶ درصد) است. کریپتون از جمله سبک­ترین گازهای نجیب با ترکیبات شیمیایی قابل جداسازی شناخته می­شود.

کاربردهای کریپتون در صنایع مختلف

در این بخش به صورت دقیق به بررسی موارد استفاده کریپتون در صنایع مختلف همچون صنعت عکلاسی، نورپردازی یا صنعت لیزر می­پردازیم.

ساخت چراغ­های فلورسنت و باند فرودگاه

یکی از کاربردهای عنصر کریپتون استفاده از آن در ساخت چراغ­های باند فرودگاه که قدرت بالایی دارند و به صورت چشمک زن کار می­کنند، است. در ضمن این ماده به صورت ترکیبی با گازهای دیگر برای ساخت علائم نورانی همچون نور نئون که نور زرد مایل به سبز است، استفاده می­شود. همچنین لامپ­­های فلورسنت کم مصرف نیز با این عنصر تولید می­گردند.

دستگاه­های لیزر

عنصر شیمیایی کریپتون برخلاف گازهای سبکتر گروه خود، به اندازه­ای واکنش پذیر است که ترکیبات شیمیایی خاصی را ایجاد کند. به عنوان مثال، ترکیب این گاز با فلوئور باعث تشکیل فلوراید کریپتون می­شود که از آن در برخی از دستگاه­های لیزر استفاده می­گردد. همچنین از آنجایی که کریپتون یکی از گازهای غیر واکنشی موجود است، از آن در ساخت لیزر استفاده می­شود.

ساخت سلاح­های هسته­ای

از عنصر کریپتون در طول جنگ سرد برای تولید سلاح­های هسته‌ای شوروی استفاده ­شده است، البته امروزه این گاز در ساخت کلیه راکتورهای هسته‌ای هم مورد استفاده قرار می­گیرد. در سال ۱۹۶۰ الی ۱۹۸۳ از ایزوتوپ کریپتون-۸۶ برای اندازه گیری استاندارد طول موج راکتورهای هسته استفاده می شد.

فلش مورد استفاده در صنعت عکاسی

از آنجایی که این گاز به صورت یونیزه شده سفید به نظر می­رسد، در ساخت لامپ­های خاصی که از آنها به عنوان منبع نور سفید در عکاسی یا چراغ­های فلورسنت شناخته می­شود­، استفاده می­گردد. در عکاسی با فلاش نیاز به ایجاد یک رخداد سریع همچون انفجار با سرعت زیاد است و از آنجایی که نباید هیچگونه آسیبی به محصول نهایی یا دستگاه وارد شود، سازندگان دستگاه از گاز بی­اثری مانند کریپتون برای فعال کردن فیلامنت استفاده می­کنند.

تخمین و اندازه گیری­های طیفی

کریپتون زمانی برای تعیین طول یک متر استفاده می­شد. دانشمندان بیان می­کنند طول یک متر براساس خط طیفی نارنجی قرمز ایزوتوپ کریپتون ۸۶Kr تعیین می­شود. با گذشت زمان، طول یک متر به یک مسافت مشخص تبدیل می­شود که اندازه گیری آن با توجه به نور در خلاء رخ می­دهد.

تولید دستگاه­های مرتبط با هوا و فضا

از آنجایی که گاز کریپتون یک عنصر کارآمد است، از آن در ساخت بسیاری از ماهواره­های کوچک نظیر اسپیس ایکس استارلینک به عنوان پیشرانه در سیستم رانش الکترونیکی ماهواره­ای استفاده می­شود.

صنعت پزشکی

یکی از کاربردهای مهم کریپتون استفاده از آن در صنعت پزشکی برای تولید دستگاه­های کارآمدی همچون اسکنرهای ام‌آر‌آی مبتنی بر ایزوتوپ کریپتون ۸۳-Kr برای انجام مطالعات در مورد دود تنباکو در ریه‌های انسان استفاده می‌شود. این دستگاه می‌تواند برای درمان بیماری‌های ریوی در انسان همچون سرطان ریه به کار برده شود.

همچنین عنصر کریپتون -۸۱، ایزوتوپ رادیواکتیو دیگری از کریپتون است که از آن به عنوان دارویی برای درمان آمبولی شدید ریه استفاده می­گردد. در ضمن این گاز پتانسیل استفاده در توموگرافی کامپیوتری (CT-Scan) را دارد، اما به دلیل خاصیت و تاثیراتی که بر خون و بافت دارد، می­تواند باعث ایجاد بیهوشی خفیفی شود.

تحقیقات علمی

از کریپتون مایع در ساخت کالریمترهای الکترومغناطیسی شبه همگن استفاده می­شود. کریپتون یک ایزوتوپ رادیواکتیو به نام ۸۵-Kr دارد که همچون یک ساطع کننده بتا با حداکثر انرژی ۶۷۰ KeV و نیمه عمر ۱۱ سال در تحقیقات هوا و فضا مورد استفاده قرار گرفته است.

از آنجایی که نیمه عمر کریپتون-۸۱، ۲۳۰۰۰۰ سال است، از آن در تحقیقات رادیواکتیوی مرتبط به باستان شناسی و تحقیقات مرتبط به قطب جنوب استفاده می­شود. فرآیند تاریخ‌یابی با استفاده از گاز کریپتون مشابه تاریخ‌گذاری با استفاده از کربن ۱۴ است، اما کریپتون در مقایسه با کربن ۱۴ بی­اثرتر بوده و بسیار هم پایدارتر است.

کاربردهای دیگر کریپتون

با استفاده از دو گاز کریپتون و زنون در لامپ­های رشته­ای فضایی، فیلامنت فراهم می­شود تا آنها بتوانند مقاومت بیشتری در برابر دمای عملیاتی داشته باشند. همچنین لیزرهای KrF که طول موج کوتاهی (۲۴۸ نانومتر) را دارند با کمک این گاز تولید شده و به افزایش کارایی موشک­های هوایی کمک می­کنند.

نکاتی کاربردی در رابطه با کریپتون

ما در این بخش به کاربردهای عنصر کریپتون اشاره کردیم اما بد نیست بدانید در حالی که این عنصر یک گاز بی اثر غیرسمی است، اما می­تواند در یک محیط بسته و محصور باعث ایجاد مشکلاتی همچون خفگی محقق یا تولیدکنندگانی که با آن سروکار دارند، شود.

کریپتون یک گاز بی بو، رنگ و مزه و غیر تحریک کننده است و به همین علت هم هیچ نشانه هشداری ندارد و می­تواند باعث ایجاد مسمویت در انسان شود. استنشاق مقادیر زیادی از این گاز باعث سرگیجه، حالت تهوع، استفراغ، از دست دادن هوشیاری و حتی در موارد شدیدتر مرگ می­شود. پس حین استفاده از آن ترجیحا سیستم تهویه را روشن کرده و درب و پنجره را باز بگذارید.

در پایان باید گفت ما در این مطلب به صورت کلی به بررسی ویژگی­ها و خاصیت­های عنصر کریپتون در صنایع مختلف پرداختیم و پس از آن با توجه به آشنایی شما با این عنصر کارآمد به کاربردهای آن در صنایع مختلفی همچون صنعت ساخت انرژی هسته­ای، عکاسی، لیزر و … پرداختیم.

در صورتی که پس از مطالعه این مطلب سوالاتی در رابطه با این عنصر شیمیایی و موارد استفاده آن دارید، حتما با ما به اشتراک بگذارید.