क्रिप्टॉनची रासायनिक अभिक्रियाशीलता
क्रिप्टॉन (Kr), ज्याचा अणुक्रमांक 36 आहे, हे आवर्त सारणीतील गट 18 मध्ये येते, ज्याला निष्क्रिय वायू (noble gases) म्हणून ओळखले जाते. हे वर्गीकरण त्याच्या रासायनिक वर्तनाबद्दल एक महत्त्वाचे संकेत देते. या गटातील मूलद्रव्यांमध्ये बाहेरील इलेक्ट्रॉन कवच पूर्ण असते, जी अत्यंत स्थिर इलेक्ट्रॉनिक रचना आहे. या स्थिरतेमुळे क्रिप्टॉनला इतर अणूंशी इलेक्ट्रॉन मिळवण्याची, गमावण्याची किंवा सामायिक करण्याची खूप कमी प्रवृत्ती असते.
पाणी आणि हवेसोबतची आंतरक्रिया
सामान्य परिस्थितीत क्रिप्टॉन अत्यंत कमी रासायनिक अभिक्रियाशीलता दर्शवते.
- पाण्यासोबत: क्रिप्टॉन पाण्यासोबत रासायनिकरित्या अभिक्रिया करत नाही. ते पाण्यात कमी प्रमाणात विद्राव्य आहे, याचा अर्थ थोडी मात्रा भौतिकरित्या विरघळू शकते, परंतु कोणतेही रासायनिक बंध तयार होत नाहीत. वायू पाण्यामध्ये स्वतंत्र क्रिप्टॉन अणू म्हणून राहतो.
- हवेसोबत: क्रिप्टॉन पृथ्वीच्या वातावरणाचा एक सूक्ष्म घटक आहे, जो अंदाजे प्रति दशलक्ष एक भाग (ppm) इतका असतो. सामान्य वातावरणीय परिस्थितीत ते नायट्रोजन, ऑक्सिजन, आर्गॉन किंवा हवेतील इतर कोणत्याही वायूंशी अभिक्रिया करत नाही. भारतातही, इतर कोणत्याही ठिकाणाप्रमाणे, वातावरणातील त्याची उपस्थिती अक्रिय घटक म्हणून आहे.
सुरक्षितता प्रोफाइल: विषारीपणा, किरणोत्सर्गीता आणि ज्वलनशीलता
क्रिप्टॉनचे सुरक्षिततेचे पैलू बहुतेक परिस्थितीत अनुकूल असतात.
- विषारीपणा: क्रिप्टॉनला अविषारी वायू मानले जाते. ते जैविक प्रक्रियांमध्ये भाग घेत नाही आणि शरीरात रासायनिकरित्या निष्क्रिय असते. तथापि, कोणत्याही निष्क्रिय वायूप्रमाणे (उदा. नायट्रोजन, हेलियम), क्रिप्टॉन जास्त प्रमाणात हवेतील ऑक्सिजनला विस्थापित करून, ऑक्सिजनची कमतरता निर्माण करून एक साधा गुदमरणारा वायू (asphyxiant) म्हणून कार्य करू शकते. हा एक भौतिक धोका आहे, रासायनिक नाही.
- किरणोत्सर्गीता: नैसर्गिकरित्या आढळणारे क्रिप्टॉन अनेक स्थिर समस्थानिकांनी बनलेले असते (उदा. Kr-80, Kr-82, Kr-83, Kr-84, Kr-86). हे समस्थानिक किरणोत्सर्गी नाहीत. तथापि, क्रिप्टॉनचे काही कृत्रिम समस्थानिक, जसे की क्रिप्टॉन-85 (Kr-85), अणुभट्ट्यांमधील अणुविखंडनाचे उप-उत्पादन म्हणून तयार होतात. Kr-85 किरणोत्सर्गी आहे आणि बीटा क्षय होऊन प्रारणे (radiation) उत्सर्जित करते. या कृत्रिम समस्थानिकांना त्यांच्या किरणोत्सर्गीतेमुळे काळजीपूर्वक हाताळणी आणि विल्हेवाटीची आवश्यकता असते.
- ज्वलनशीलता: क्रिप्टॉन हा अज्वलनशील वायू आहे. तो जळत नाही आणि ज्वलनास मदत करत नाही. काही प्रकाश अनुप्रयोगांमध्ये, जसे की उच्च-कार्यक्षमतेचे इनकॅन्डेसंट बल्ब किंवा विशिष्ट प्रकारचे डिस्चार्ज लॅम्प (उदा. काही विमानतळावरील धावपट्टीचे दिवे), जेथे त्याची निष्क्रियता आणि फिलामेंटचे बाष्पीभवन कमी करण्याची क्षमता फायदेशीर असते, तेथे याचा वापर केला जाऊ शकतो.
क्रिप्टॉनच्या रासायनिक अभिक्रिया: क्रिप्टॉन डायफ्लोराईड
त्याच्या सामान्य निष्क्रियतेमुळे, क्रिप्टॉनला अत्यंत परिस्थितीत अभिक्रिया करण्यास भाग पाडले जाऊ शकते, विशेषतः फ्लोरीनसारख्या अत्यंत विद्युतऋणी मूलद्रव्यांसोबत. 1960 च्या दशकात निष्क्रिय वायूंच्या संयुगांचा शोध एक महत्त्वपूर्ण वैज्ञानिक यश होते, ज्याने त्यांच्या पूर्ण निष्क्रियतेच्या दीर्घकाळ चाललेल्या समजुतीला आव्हान दिले.
क्रिप्टॉनचे सर्वात प्रसिद्ध आणि चांगल्या प्रकारे अभ्यासलेले रासायनिक संयुग क्रिप्टॉन डायफ्लोराईड (KrF2) आहे.
- निर्मिती: क्रिप्टॉन डायफ्लोराईड क्रिप्टॉन वायू आणि फ्लोरीन वायूचे मिश्रण अशा परिस्थितीत ठेवून संश्लेषित केले जाते जेथे मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा दिली जाते. हे खालील पद्धतींद्वारे साध्य केले जाऊ शकते:
- कमी तापमानावर विद्युत स्त्राव (उदा. -196 °C).
- अतिनील प्रकाशाने किरणोत्सर्ग.
- प्रोटॉनचा मारा (proton bombardment).
- Kr आणि F2 च्या मिश्रणाला -150 °C पेक्षा कमी तापमानावर थंड करणे.
- अभिक्रिया समीकरण: या विशिष्ट, ऊर्जा-केंद्रित परिस्थितीत, अभिक्रिया खालीलप्रमाणे होते: Kr (g) + F2 (g) → KrF2 (s)
- गुणधर्म: क्रिप्टॉन डायफ्लोराईड हा एक पांढरा स्फटिकीय घन पदार्थ आहे जो केवळ कमी तापमानावर ( -30 °C च्या खाली) स्थिर असतो. हे एक शक्तिशाली फ्लोरीनेटिंग एजंट आहे, म्हणजे ते इतर पदार्थांना सहजपणे फ्लोरीन अणू दान करते. त्याची अत्यंत अभिक्रियाशीलता विशिष्ट रासायनिक संश्लेषणात उपयुक्त ठरते जिथे अत्यंत प्रभावी फ्लोरीनेटिंग एजंटची आवश्यकता असते, परंतु तो रोजच्या जीवनात आढळणारा पदार्थ नाही. त्याचे अस्तित्व हे दर्शवते की योग्य परिस्थितीत निष्क्रिय वायू देखील रासायनिक बंध तयार करू शकतात.