一米有多長?按“氪”算

看過DC漫畫的應該知道,擁有飛行、超級力量、冷凍呼吸、X視覺等數十種超能力的超人最大的弱點就是——氪石

氪石(Kryptonite)是超人故事裡的虛構物質,雖叫氪石其實卻與現實世界裡的氪元素(Krypton)無關,是超人的家鄉——氪星爆炸後的碎片,是超人和絕大多數氪星人的終極弱點

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超人的弱點——氪石

關於氪石,漫畫中的描述五花八門, 而關於氪,顯然不會出現這種情況

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超人漫畫中各種各樣的氪石


一米有多長?按氪算

我們知道,從1960年到1983年,氪在科學上發揮了重要作用,當時一米的長度被定義為氪-86發出的橙色紅光波長的1650763.73倍,後來人們根據真空中的光速定義了這種測量儀,但氪仍然被用於科學研究

那麼氪是如何被發現了併發揮作用的呢?

十九世紀之前,人類還完全不知道稀有氣體的存在,1785年,英國化學家亨利·卡文迪什(Henry Cavenish)發現空氣中含有少量的未知物質,且其活性低於氮氣,直到十九世紀末,才開始慢慢了解這種物質

與此同時,英國天文學家約瑟夫·諾曼·洛克耶(Joseph Norman Lockyer)在1868年發現了一種新元素

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洛克耶還被認為是有影響力的自然雜誌的創始人和第一編輯

通過分析來自太陽的光線,他發現了一種未知的元素,並將其命名為氦,來自希臘語Helios(太陽),在超過四分之一個世紀的時間裡,人們並不知道氦在地球上的存在

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元素氦

1894年,英國物理學家雷利勳爵(John William Strutt)和蘇格蘭化學家威廉·拉姆齊(William Ramsay)發現,從空氣中提取的氮與從氨中提取的氮的密度不同

之後,他們很快發現大氣中的氮與少量的未知物質混合在一起,通過使用鎂吸收氮,他們能夠從希臘語Argos(非活性)中分離出這種物質,他們將其命名為氬,因為它不與其他物質發生反應

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元素氬

1895年,拉姆齊(Ramsay)和他的助手莫里斯·威廉·特拉弗斯(Morris William Travers)發現,隕石加熱後會釋放出氬氣和氦氣,這是地球上首次檢測到氦氣

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超流態液氦

1898年,拉姆齊和特拉弗斯從冷卻成液體的空氣中獲得了三種新元素,他們將這些元素命名為氪,源於希臘語Kyptos(隱藏);氖,源於希臘語Neos(新);氙,來源於希臘語Xenos(奇怪)

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稀有氣體

1900年,德國化學家弗里德里希·多姆(Friedrich Dom)指出,放射性元素鐳在衰變過程中釋放出氦和另一種未知的放射性氣體

1910年,拉姆齊和他的助手羅伯特·懷特勞·格雷測定了這種未知氣體的密度,並將其命名為Niton,源於拉丁語Nitere(發光),因為它的放射性使其在冷卻為液體時發光

Niton,後來改為氡(Radon),是最後被發現的惰性氣體,1904年,拉姆齊因其對惰性氣體的研究而被授予諾貝爾化學獎

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3分鐘速看氪

氪是元素週期表上的第36號化學元素,屬於稀有氣體,其他稀有氣體包括氦、氖、氬、氙和氡

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來複習下元素週期表

在正常情況(既常溫常壓)下,氪是一種無色、無味的氣體,其密度約為空氣的三倍,在極低的溫度下,氪可能以液體或固體的形式存在,氪的沸點為-153.23°C,冰點僅略低於-157.37°C

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充滿氪的放電管發出白色的光

天然氪是六種穩定同位素(同位素是具有相同質子數但具有不同中子數的原子)的混合物,氪-84有48箇中子,是最常見的同位素,佔天然氪的57%

氪的其他穩定同位素是氪-86(50箇中子,17.3%);氪-82(46箇中子,11.6%);氪-83(47箇中子,11.5%);氪-80(44箇中子,2.25%);氪-78(42箇中子,0.35%)

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氪的同位素

氪也可以作為一種不穩定的放射性同位素存在,這些同位素是在核反應過程中產生的,目前已經產生了大約20種氪的放射性同位素

除了氪-85,所有這些同位素都非常不穩定,半衰期只有幾個小時或更短(放射性物質的半衰期是該物質樣品中一半原子經受放射性衰變所需的時間),氪-85的穩定性更高,半衰期為10.73年

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氪在熒光燈中與氬一起使用可以提高其亮度,也可以在白熾燈中與氮一起使用以延長其壽命

另外它也被用在用於高速攝影的閃光燈上,以在很短的時間內產生非常明亮的光,放射性氪-85還可以用來定位金屬表面的小缺陷,因為它容易在這些缺陷中聚集,使其放射性被檢測出來


氪氣如何製備

空氣首先通過過濾器去除灰塵等顆粒物,然後將乾淨的空氣暴露在鹼(一種強鹼性物質)中,除去水和二氧化碳

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過濾後的空氣在高壓下被壓縮

清潔乾燥的空氣在高壓下被壓縮,接著冷卻的壓縮空氣穿過盤管,盤管繞過一個空腔,被壓縮到比正常壓力大約200倍的壓力的一部分空氣被允許進入腔室膨脹

重複壓縮和膨脹的過程,直到空氣被冷卻到大約-196攝氏度,此時空氣中的大多數氣體轉變為液體,但沸點很低的氣體不會轉化為液體,可以直接從其他氣體中除去,這些氣體就包括氦、氫和氖

之後對液體進行分餾,氬、氧和氮是最先轉化為氣體的物質,氪和氙具有較高的沸點,當空氣的其他成分變成氣體時,它們保持在液體狀態

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分餾

液體氪和氙被吸附到硅膠或活性炭上,然後再對它們進行分餾,隨著液體混合物慢慢升溫,直到氪變成氣體逸出


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