கிரிப்டான் (Kr): பண்புகள், பயன்கள் மற்றும் வினைகள் (JEE/NEET & CBSE-க்கான)

அறிமுகம்

கிரிப்டான் (Kr) ஒரு வேதியியல் தனிமம், ஒரு உன்னத வாயு மற்றும் தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 18-ஐச் சேர்ந்தது. அதன் பொதுவான மந்தநிலையைப் பொருட்படுத்தாமல், கிரிப்டான் அதன் தனித்துவமான நிறமாலையியல் பண்புகள் காரணமாக சிறப்பு விளக்குகள், அதிவேக புகைப்படம் எடுத்தல் மற்றும் லேசர் தொழில்நுட்பத்தில் முக்கிய பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. அதன் வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது JEE மற்றும் NEET போன்ற போட்டித் தேர்வுகளுக்கு மிகவும் முக்கியம்.

CBSE/JEE விரைவு மறுபார்வை குறிப்புகள்

தேர்வுகளில் அடிக்கடி கேட்கப்படும் கிரிப்டானின் முக்கிய பண்புகள் இங்கே கொடுக்கப்பட்டுள்ளன:

• குறியீடு: Kr
• அணு எண் (Z): 36
• அணு நிறை (A): 83.798 u (தோராயமாக 84 u)
• தொகுதி: 18 (உன்னத வாயுக்கள்)
• வரிசை: 4
• தடுப்பு: p-தடுப்பு
• இயல்பு: நிலையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் நிறமற்ற, மணமற்ற, சுவையற்ற, எரியாத வாயு. ஓரணு.
• எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶
• இணைதிறன்: பொதுவாக 0 (அதன் அதிக அயனியாக்கும் ஆற்றல் காரணமாக குறிப்பிட்ட, தீவிர நிலைமைகளின் கீழ் KrF₂ போன்ற சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது).
• அயனியாக்கும் ஆற்றல்: அதிகம் (1வது IE: 1350.8 kJ/mol)
• எலக்ட்ரான் நாட்டம்: புறக்கணிக்கத்தக்கது/நேர்மறை
• எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல் (பாலிங் அளவு): அதன் மந்தத்தன்மை காரணமாக பொதுவாக ஒதுக்கப்படவில்லை, ஆனால் சேர்ம உருவாக்கம் மிகக் குறைவு.
• அடர்த்தி (STP-இல்): 3.749 g/L
• கொதிநிலை: -153.22 °C (119.93 K)
• உருகுநிலை: -157.36 °C (115.79 K)
• காணப்படுதல்: பூமியின் வளிமண்டலத்தில் மிகக் குறைந்த அளவு (கன அளவில் தோராயமாக 1 ppm).

எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் பிணைப்பு நடத்தை

எலக்ட்ரான் அமைப்பு

கிரிப்டானின் அணு எண் 36 ஆகும், அதாவது இது 36 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. அதன் அடிப்படை நிலை எலக்ட்ரான் அமைப்பு: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶

சுருக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் அமைப்பு, முந்தைய உன்னத வாயுவான ஆர்கான் (Ar) ஐப் பயன்படுத்துகிறது, இது 18 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶

இந்த அமைப்பு முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட இணைதிறன் கூட்டை (8 எலக்ட்ரான்கள் கொண்ட n=4 கூடு, 4s² 4p⁶, மற்றும் முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட d-துணைக் கூடு) குறிக்கிறது.

பிணைப்பு நடத்தை

ஒரு உன்னத வாயுவாக, கிரிப்டான் அதன் வெளிக்கூட்டில் முழுமையான எண்கோண அமைப்பு (octet) காரணமாக விதிவிலக்கான நிலைத்தன்மையைக் காட்டுகிறது. இது பின்வருவனவற்றை வழிவகுக்கிறது:

• அதிக அயனியாக்கும் ஆற்றல்: ஒரு எலக்ட்ரானை அகற்ற கணிசமான அளவு ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.
• கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜிய எலக்ட்ரான் நாட்டம்: ஒரு எலக்ட்ரானை ஏற்க மிகக் குறைந்த நாட்டத்தையே கொண்டுள்ளது.
• வேதியியல் மந்தத்தன்மை: சாதாரண சூழ்நிலையில் பொதுவாக வேதியியல் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதில்லை.

இருப்பினும், தீவிர நிலைமைகளின் கீழ் (எ.கா., அதிக அழுத்தம், அதிக வெப்பநிலை, மின் வெளியேற்றம் அல்லது புற ஊதா கதிர்வீச்சு) மற்றும் அதிக எலக்ட்ரான் கவர் தனிமங்கள் (முக்கியமாக ஃபுளோரின்) முன்னிலையில், கிரிப்டான் சேர்மங்களை உருவாக்க நிர்பந்திக்கப்படலாம். இது முதன்மையாக கிரிப்டான் டைஃப்ளோரைடு (KrF₂) உடன் காணப்படுகிறது. கிரிப்டானின் அதிக அயனியாக்கும் ஆற்றல் மற்றும் சிறிய அணு அளவு காரணமாக அதன் வினைத்திறன் செனான் (Xenon) ஐ விட குறைவாகவே உள்ளது, இது அதன் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களை மிகவும் இறுக்கமாக வைத்திருக்கிறது.

முக்கியமான வேதியியல் வினைகள்

கிரிப்டானின் வேதியியல் மற்ற தனிமங்களுடன் ஒப்பிடும்போது குறைவாகவே உள்ளது. மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க மற்றும் நன்கு ஆய்வு செய்யப்பட்ட சேர்மம் கிரிப்டான் டைஃப்ளோரைடு (KrF₂) ஆகும்.

1. கிரிப்டான் டைஃப்ளோரைடு (KrF₂) தொகுப்பு

கிரிப்டான் வாயுவை ஃபுளோரின் வாயுவுடன் குறிப்பிட்ட, ஆற்றல்மிக்க நிலைமைகளின் கீழ் வினைப்படுத்துவதன் மூலம் கிரிப்டான் டைஃப்ளோரைடு தொகுக்கப்படுகிறது:

Kr(g) + F₂(g) \xrightarrow\{\text\{மின் வெளியேற்றம் / புற ஊதா கதிர்வீச்சு, -196°C\}\} KrF₂(s)

• நிலைமைகள்: Kr-Kr மற்றும் F-F பிணைப்புகளை உடைப்பதற்கும் Kr-F பிணைப்புகளை உருவாக்குவதற்கும் தேவையான அதிக கிளர்வுறு ஆற்றலைக் கடக்க குறைந்த வெப்பநிலை (எ.கா., திரவ நைட்ரஜன் வெப்பநிலை, -196°C), தீவிர புற ஊதா கதிர்வீச்சு அல்லது மின் வெளியேற்றம் தேவைப்படுகிறது.
• பண்புகள்: KrF₂ ஒரு வெண்ணிற படிகத் திடப்பொருள், மிகவும் நிலையற்றது, மற்றும் ஒரு சக்திவாய்ந்த ஃபுளோரினேற்றும் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்றும் காரணி.

2. கிரிப்டான் டைஃப்ளோரைடு (KrF₂) வினைகள்

KrF₂ ஒரு வலிமையான லூயிஸ் அமிலம் மற்றும் ஒரு விதிவிலக்காக வலிமையான ஆக்சிஜனேற்றும் காரணி. இது வலிமையான லூயிஸ் அமிலங்களுடன் எளிதில் வினைபுரிந்து KrF⁺ மற்றும் Kr₂F₃⁺ அயனிகளை உருவாக்குகிறது.

எடுத்துக்காட்டு வினை (KrF⁺ உப்பை உருவாக்குதல்): KrF₂(s) + AsF₅(g) \rightarrow [KrF⁺][AsF₆⁻](s)

• இந்த வினையில், KrF₂ ஆனது AsF₅-க்கு ஒரு ஃபுளோரைடு அயனி வழங்கியாக (லூயிஸ் காரம்) செயல்பட்டு, AsF₆⁻ என்ற அணைவு அயனியையும் KrF⁺ என்ற கேட்டயானையும் உருவாக்குகிறது. ஒட்டுமொத்த சேர்மம் அதிக வினைத்திறன் கொண்டதாக இருந்தாலும், இது அதிக ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் கொண்ட நிலையான இனங்களை உருவாக்கும் திறனை எடுத்துக்காட்டுகிறது.

அதன் அதிக ஆக்சிஜனேற்ற சக்தி காரணமாக, KrF₂ தங்கத்தை AuF₅ ஆக ஆக்சிஜனேற்ற முடியும், இதனால் இது தங்கத்துடன் நேரடியாக வினைபுரியும் சில வினைக்காரணிகளில் ஒன்றாகும்.

தொழில்முறை மற்றும் உயிரியல் முக்கியத்துவம்

தொழில்முறை முக்கியத்துவம்

1. விளக்குகள்:
   • மின்கல விளக்குகள் (Incandescent Bulbs): சில மின்கல விளக்குகளில் (பெரும்பாலும் ஆர்கானுடன் கலக்கப்பட்டு) கிரிப்டான் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது டங்ஸ்டன் இழை ஆவியாகும் வீதத்தைக் குறைத்து, அதிக வெப்பநிலையில் எரிந்து அதிக பிரகாசத்தையும் நீண்ட ஆயுளையும் அனுமதிக்கிறது.
   • ஃப்ளோரசென்ட் விளக்குகள்: சில உயர் செயல்திறன் கொண்ட ஃப்ளோரசென்ட் விளக்குகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
   • மின்சார வெளியேற்ற விளக்குகள் (Discharge Lamps): மின்சாரத்தால் தூண்டப்படும்போது பிரகாசமான, வெள்ளை ஒளியை உருவாக்குகிறது.
2. லேசர்கள்:
   • கிரிப்டான் ஃபுளோரைடு (KrF) எக்ஸைமர் லேசர்கள்: இந்த லேசர்கள் புற ஊதா ஒளியை (248 nm) உருவாக்குகின்றன மற்றும் மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக் சாதனங்கள் (எ.கா., மைக்ரோபிராசசர்கள்) தயாரிப்பதற்கான ஒளி அச்சிடலில் (photolithography), அணு இணைவு ஆராய்ச்சியில் மற்றும் கண் அறுவை சிகிச்சையில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
3. புகைப்படம் எடுத்தல்:
   • அதிவேக புகைப்படம் எடுத்தல்: கிரிப்டான் நிரப்பப்பட்ட ஃபிளாஷ் விளக்குகள் மிக வேகமான, தீவிரமான ஒளிக்கீற்றுகளை உருவாக்குகின்றன, இது அதிவேக புகைப்படம் எடுப்பதற்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும்.
4. காப்பு: கிரிப்டானின் குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் அதை ஒரு நல்ல காப்பு வாயுவாக ஆக்குகிறது, சில நேரங்களில் இரட்டைப் பலக ஜன்னல்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உயிரியல் முக்கியத்துவம்

• மந்தத்தன்மை: கிரிப்டான் உயிரியல் ரீதியாக மந்தமானது. இதற்கு எந்த உயிரியல் பங்கும் இருப்பதாகத் தெரியவில்லை மற்றும் நச்சுத்தன்மையற்றது.
• மருத்துவ ஆராய்ச்சி: கதிரியக்க ஐசோடோப்பு கிரிப்டான்-81m (⁸¹mKr) நுரையீரல் காற்றோட்டம்/இரத்த ஓட்ட ஸ்கேன்கள் (V/Q ஸ்கேன்கள்) மூலம் நுரையீரல் இரத்த உறைவு (pulmonary embolism) கண்டறிய அணு மருத்துவத்தில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.