36. Krypton (Kr): Das verborgene Edelgas

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0:28 Krypton Kr, das verborgene Edelgas. Es gibt Elemente im Periodensystem, die Klingen, als kämen sie direkt aus einem Science Fiction Roman. Krypton ist eines davon. Wer diesen Namen hört, denkt vielleicht zunächst an den Heimatplaneten von Superman und tatsächlich hat DC Comics diesen Namen nicht zufällig gewählt.

0:52 Doch das echte Krypton, das chemische Element mit dem Symbol Kr und der Ordnungszahl 36, ist mindestens genauso faszinierend wie sein fiktives Namensvetter. Es ist ein Gas, das uns buchstäblich umgibt, das wir täglich einatmen, ohne es je zu bemerken, und das in der modernen Wissenschaft und Technologie eine erstaunlich wichtige Rolle spielt.

1:19 Heute reisen wir gemeinsam in die Welt dieses verborgenen Edelgases, in seine Geschichte, seine Physik, seine Chemie und in die überraschenden Orte, an denen wir es wiederfinden. Beginnen wir mit dem Namen selbst. Krypton stammt aus dem altgriechischen Kryptos, bedeutet verborgen oder versteckt, und dieser Name ist Programm der. Krypton war so gut versteckt, dass es die Wissenschaft Jahrtausendelang nicht einmal ahnte. Erst im ausgehenden 19 Jahrhundert, als die Chemie und Physik begannen, die Luft selbst systematisch zu analysieren, trat dieses verborgene Element ins Licht, die Entdeckung von Krypton ist untrennbar mit 2 britischen Wissenschaftlern verbunden, Sir William Ramsey und Morris Trevors. Das Jahr war 1898 eine Zeit des

2:17 Aufbruchs in der Naturwissenschaft. Ramsey hatte bereits einige Jahre zuvor gemeinsam mit Lord Raylake das Argon entdeckt, ein anderes Edelgas, das ebenfalls jahrzehntelang unbemerkt in der Luft geschlummert hatte. Nun vermuteten Ramsey und sein junger Mitarbeiter trevers, dass es noch weitere solcher verborgenen Gase geben müsse.

2:41 Sie hatten recht, ihre Methode war ebenso elegant wie aufwendig. Sie verflüssigten große Mengen atmosphärischer Luft und ließen diese dann kontrolliert verdampfen, da verschiedene Gase bei unterschiedlichen Temperaturen sieden, lassen sie sich so voneinander trennen, ein Verfahren, das man fraktionierte Destillation nennt, in dem Rückstand, der nach der Verdampfung von Sauerstoff, Stickstoff und Argon übrig blieb.

3:11 Fanden sie zunächst Krypton und wenige Wochen später auch Neon und Xenon innerhalb eines einzigen Sommers hatten Ramsey und Trevors damit gleich 3 neue Elemente entdeckt. Ein wissenschaftlicher Triumph, der seinesgleichen sucht. William Ramsey erhielt für seine Entdeckung der Edelgase im Jahr 1904 den Nobelpreis für Chemie, doch was genau macht Krypton aus? Schauen wir uns das Element genauer an. Krypton ist ein Farb Geruch und geschmackloses Gas, das unter normalen Bedingungen, also bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck gasförmig vorliegt. Es gehört zur Gruppe 18 des Periodensystems, der Gruppe der Edelgase, zu der auch Helium, Neon, Argon, Xenon und Radon zählen.

4:05 Diese Gruppe wird manchmal auch als die Aristokraten des Periodensystems bezeichnet, weil ihre Mitglieder so wenig Neigung zeigen, chemische Verbindungen einzugehen. Sie sind, chemisch gesprochen, äußerst zurückhaltend, der Grund für diese Zurückhaltung liegt in der Elektronenkonfiguration Krypton hat 36 Elektronen, die sich auf verschiedene Schalen verteilen, die äußerste Schale, die sogenannte Valenzschale.

4:35 Ist vollständig gefüllt mit 8 Elektronen. Diese Vollständigkeit bedeutet, dass Krypton keine Elektronen aufnehmen oder abgeben muss, um einen stabilen Zustand zu erreichen. Es ist bereits stabil, diese abgeschlossene Elektronenhülle macht Edelgase zu den reaktionsträgsten Elementen überhaupt. Krypton hat eine Atommasse von rund 83,80 Atommasseneinheiten und ist damit deutlich schwerer als Luft, die im Durchschnitt eine Atommasse von etwa 29 Einheiten hat.

5:12 Das bedeutet, dass Krypton in ruhiger Luft dazu neigt, sich nach unten abzusetzen. Sein Schmelzpunkt liegt bei 157,37 Grad Celsius, sein Siedepunkt bei -153,22 Grad Celsius. Also ist der Temperaturbereich, in dem Krypton flüssig ist, mit knapp 4 Grad ausgesprochen schmal. Bei noch tieferen Temperaturen erstarrt es zu einem weißen kristallinen Feststoff, in der Erdatmosphäre kommt Krypton nur in äußerst geringen Mengen vor.

5:49 Es macht etwa 1,14 Parts per 1000000 des Luftvolumens aus, also rund 0,000114%. Das klingt verschwindend gering, ist aber immer noch genug, um Krypton durch industrielle Luftverflüssigung in nennenswerten Mengen zu gewinnen. Weltweit werden jährlich einige 100 Tonnen Krypton produziert, hauptsächlich als Nebenprodukt der Sauerstoff und Stickstoffgewinnung.

6:20 Krypton hat insgesamt 6 stabile Isotope, Isotope sind Varianten eines Elements, die sich in der Anzahl ihrer Neutronen im Atomkern unterscheiden. Die stabilen Isotope von Krypton haben massenzahlen von 7880, 82, 8384 und 86. Das häufigste davon ist Krypton 84, das rund 57% des natürlich vorkommenden Kryptons ausmacht. Daneben gibt es eine Reihe radioaktiver Isotope, von denen einige wissenschaftlich bedeutsam sind. Krypton 85 etwa entsteht als Spaltprodukt bei Kernreaktionen in Atomkraftwerken und Atombombenexplosionen. Es hat eine Halbwertszeit von rund 10,76 Jahren und emittiert betastrahler AO die Konzentration von Krypton 85 in der Atmosphäre ist seit dem ersten Kernwaffentest in den 1940er Jahren kontinuierlich

7:26 gestiegen. Ein stiller Zeuge der Nukleargeschichte der Menschheit besonders bedeutsam in der Wissenschaftsgeschichte ist Krypton 86. Dieses Isotop spielte eine zentrale Rolle in der Geschichte des Meters bis 1960 war der Meter durch einen physischen Urmeterstab aus Platin Iridium definiert, der in Paris aufbewahrt wurde. 1960 beschloss die Generalkonferenz für Maß und Gewicht, den Meter auf einer natürlichen, unveränderlichen Grundlage zu definieren. Man legte fest, dass ein Meter exakt 1650700 RD 63,73 Wellenlängen der orange roten Spektrallinie des Krypton 86 Atoms entspricht, die beim Übergang zwischen 2 bestimmten Energieniveaus emittiert wird.

8:27 Diese Definition galt bis 1983, als der Meter durch die Lichtgeschwindigkeit neu definiert wurde, aber für mehr als 2 Jahrzehnte war Krypton das Maß aller Dinge, im wahrsten Sinne des Wortes. Kommen wir zur Frage, die viele beim Namen Krypton stellen, ist dieses Gas wirklich so reaktionsträge wie behauptet? Die Antwort ist größtenteils ja, aber mit faszinanten Ausnahmen. Lange galt es als Axiomatisch, dass Edelgase überhaupt keine chemischen Verbindungen eingehen können, diese Ansicht wurde im Jahr 1962 erschüttert, als der kanadische Chemiker Neil Bartlett die erste echte Edelgasverbindung Synthetisierte, Xenon Hexafloroplatinat. Kurz darauf gelang es Forschern auch, Verbindungen von Krypton herzustellen.

9:25 Die bekannteste und stabilste Kryptonverbindung ist Kryptondifluorid k rf r zweiten. Es entsteht, wenn man Kryptongas bei sehr tiefen Temperaturen und unter Einwirkung starker Strahlung oder elektrischer Entladungen mit Fluor reagieren lässt. Die. Fluor ist das Reaktivste aller Elemente und zwingt damit selbst das widerspenstige Krypton in eine Verbindung.

9:53 KRF 2 ist jedoch äußerst instabil und zerfällt bei Raumtemperatur wieder in seine Bestandteile. Es ist gewissermaßen die Kurzzeitehe im Periodensystem, dennoch war seine Synthese ein wissenschaftlicher Meilenstein, der unser Verständnis der chemischen Bindung grundlegend veränderte. Weitere Kryptonverbindungen wie Kryptonfluoridkomplexe mit verschiedenen Fluoridakzeptoren sind ebenfalls bekannt, aber alle teilen das Merkmal der extremen Reaktivität und Instabilität unter normalen Bedingungen. Krypton bleibt damit eines der am schwersten zu bändigenden Elemente im Periodensystem, doch wozu nutzen wir Krypton in der Praxis?

10:42 Die wohl bekannteste Anwendung findet sich im Bereich der Beleuchtung. Kryptonfüllungen werden in Glühbirnen verwendet, um die Lebensdauer des Glühfadens zu verlängern. Normales Argon, das häufigste Edelgas in der Glühbirne, transportiert Wolframatome, die vom heißen Glühfaden verdampfen, nur langsam zurück.

11:04 Krypton ist schwerer und effizienter, darin verdampfte Wolfram Atome wieder auf den Faden zurückzuführen. Ein Prozess, der als Wolfram Kreislauf bekannt ist. Das Ergebnis sind hellere, länger haltbare Glühbirnen. Krypton Halogenlampen finden sich daher in Taschenlampen für den professionellen Einsatz in Filmkameras und in medizinischen Endoskopen. Eine weitere wichtige Anwendung liegt im Bereich der Laser. Der Krypton Fluorid Laser, kurz KRF Laser, ist ein sogenannter Ecksimer Laser.

11:42 Er erzeugt Licht im ultravioletten Bereich, genauer bei einer Wellenlänge von 248 Nanometern. Diese Laser werden in der Halbleiterfertigung eingesetzt, wo sie zur Belichtung von Siliziumwafern bei der Chip Produktion dienen, eine Technologie, die direkt dafür verantwortlich ist, dass. Dass Computer und Smartphones immer leistungsfähiger und kleiner werden konnten, darüber hinaus wird der K RF Laser in der Refraktiven Augenchirurgie eingesetzt, beispielsweise bei lasik Operationen, bei denen die Hornhaut des Auges präzise umgeformt wird, um kurz oder Weitsichtigkeit zu korrigieren. Millionen von Menschen weltweit verdanken ihr klares Sehen. Ohne Brille oder Kontaktlinsen, unter anderem dem verborgenen Edelgas Krypton im Bereich der

12:40 Fenster und Isoliertechnologie spielt Krypton ebenfalls eine wachsende Rolle. Mehrfachverglasungen, also Fenster mit 2 oder 3 Glasscheiben, werden im Scheibenzwischenraum mit einem Gas gefüllt, um die Wärmedämmung zu verbessern. Lange war Argon das Standardgas dafür. Krypton ist zwar teurer in der Herstellung, aber als schwer schwereres und weniger gut wärmeleitendes Gas noch effizienter in hochwertigen Passivhäusern und energieeffizienten Gebäuden werden Kryptonfenster daher zunehmend eingesetzt, angesichts steigender Energiepreise und des Drucks zur Reduktion von Co 2 Emissionen gewinnt diese Anwendung an Bedeutung.

13:27 Krypton hat auch eine wichtige Rolle in der Raumfahrt Ionentriebwerke, die für tiefe Raumfahrtmissionen entwickelt werden, benötigen ein Treibmittel, das ionisiert und beschleunigt werden kann. Lange war Xenon das bevorzugte Treibmittel, da es leicht zu ionisieren ist. Krypton ist leichter und daher für bestimmte Missionen attraktiver, weil weniger Masse transportiert werden muss.

13:57 Space X hat für seine starlink Satelliten auf Krypton als Treibmittel für die Ionentriebwerke gesetzt. Eine Entscheidung, die erhebliche Mengen an Krypton benötigt und die globale Nachfrage nach diesem Edelgas deutlich erhöht hat. Tausende von starlink Satelliten umkreisen die Erde und viele davon fliegen buchstäblich auf dem verborgenen Edelgas. In der Kernforschung und bei der nuklearen Überwachung spielt Krypton eine spezielle Rolle, da radioaktives Krypton 85 bei Kernspaltungsprozessen entsteht und sich in der Atmosphäre verteilt, lässt sich durch Messung seiner Konzentration auf geheime Atomprogramme schließen.

14:42 Geheimdienste und internationale Überwachungsorganisationen wie die IAEO nutzen atmosphärische Kryptonmessungen. Um nukleare Aktivitäten weltweit zu überwachen. Das verborgene Gas hilft also dabei, die verborgenen Aktivitäten von Staaten zu enttarnen, die gegen den Atomwaffensperrvertrag verstoßen.

15:06 In der Medizin gibt es interessante Entwicklungen rund um Krypton. Radioaktive Krypton Isotope, insbesondere Krypton, 81 Bitm mit seiner sehr kurzen Halbwertszeit von 13 Sekunden werden in der Nuklearmedizin zur Lungenventilationszintigraphie eingesetzt. Bei diesem diagnostischen Verfahren atmen Patientinnen und Patienten das radioaktive Gas ein und eine Gamma Kamera macht die Verteilung des Gases in der Lunge sichtbar.

15:38 So lassen sich Belüftungsstörungen beispielsweise durch eine Lungenembolie präzise diagnostizieren. Die extrem kurze Halbwertszeit von Krypton 81 M ist dabei ein großer Vorteil, weil die Strahlungsbelastung für die Patientinnen und Patienten minimal bleibt. Krypton fasziniert auch Physikerinnen und Physiker, die an der Grenze des Wissens forschen. Im Bereich der Quantenoptik und der Atomphysik dienen Kryptonatome als präzise Werkzeuge. Die Spektroskopie von Krypton, also die Analyse der Lichtwellenlängen, die Kryptonatome beim Übergang zwischen Energieniveaus emittieren oder absorbieren. Liefert hochpräzise Daten, die zur Überprüfung fundamentaler physikalischer Theorien genutzt

16:31 werden. Jedes Element hat gewissermaßen seinen eigenen Fingerabdruck aus Spektrallinien und der von Krypton ist außerordentlich gut untersucht. Schauen wir nun noch einmal auf die Zahlen und Fakten, die Krypton so besonders machen. Die Dichte von Krypton beträgt bei Normalbedingungen 3,749 Gramm pro Liter, das ist etwa dreimal so dicht wie Luft. Diese hohe Dichte macht es schwierig, Krypton einzuatmen in einem mit Krypton gefüllten Raum würde es sich am Boden sammeln und den Sauerstoff verdrängen, obwohl Krypton selbst nicht giftig ist, kann es in hohen Konzentrationen durch Sauerstoffmangel gefährlich werden, die. Wie alle schweren Edelgase ist es in diesem Sinne ein Erstickungsgas nicht weil es

17:23 toxisch ist, sondern weil es den Sauerstoff verdrängt. Die Wärmeleitfähigkeit von Krypton ist äußerst gering, bei Raumtemperatur beträgt sie nur etwa 0,00943 Watt pro Meter und Kelvin. Zum Vergleich Luft hat eine Wärmeleitfähigkeit von rund 0,026 Watt pro Meter und Kelvin. Krypton leitet also Wärme noch schlechter als Luft.

17:51 Deshalb ist es als Füllung für Isolierfenster so wertvoll. Die Ionisierungsenergie von Krypton ist mit 13,99 Elektronenvolt die höchste aller Elemente der vierten Hauptperiode das bedeutet, dass es vergleichsweise viel Energie braucht, um einem Kryptonatom ein Elektron zu entreißen. Ein weiterer Beleg für die chemische Stabilität dieses Elements. Interessant ist auch ein Blick auf die Bildung von Krypton im Universum, wie die meisten Elemente jenseits des Eisens entstand Krypton nicht in gewöhnlichen Sternen, sondern in den extremen Umgebungen von Neutronen, Sternverschmelzungen und bestimmten Typen von Supernovae. Beim sogenannten R Prozess Rapid Neutron Capture Process, also dem schnellen

18:47 Neutroneneinfangprozess, werden in Sekundenbruchteilen schwere Atomkerne gebildet, indem Neutronenstrahlen auf leichtere Kerne treffen und diese aufbauen. Krypton ist ein Produkt dieser kosmischen Schmelzöfen und die Kryptonatome, die heute unsere Atmosphäre durchströmen, Reisen seit Milliarden von Jahren durch den Kosmos, bevor sie Teil unserer Erde wurden. Apropos Erde.

19:14 Die Analyse von Kryptonisotopen in irdischen Gesteinen und in extraterrestrischem Material liefert Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern wertvolle Informationen über die Entstehung und Geschichte des Sonnensystems, das Verhältnis verschiedener Kryptonisotope zueinander variiert leicht je nach Entstehungsgeschichte des Materials und dient damit als eine Art kosmischer Uhr. In Meteoriten Eingeschlossenes Krypton erzählt von nuklearen Prozessen in Sternen, die lange vor der Entstehung unserer Sonne existierten.

19:54 Auch in den Ozeanen spielt Krypton eine Rolle, wenngleich eine dezente wie alle Gase löst sich Krypton in Wasser und die Konzentration des gelösten Kryptons gibt Aufschluss über die Temperatur des Wassers zum Zeitpunkt des Gasaustauschs mit der Atmosphäre. Paleo Klimaforscher und Forscherinnen nutzen Krypton neben anderen Edelgasen als natürliches Thermometer, um die Temperaturen vergangener Zeitalter zu rekonstruieren. In Eisbohrkernen aus der Antarktis, in denen uralte Luftblasen eingeschlossen sind, lässt sich das Krypton Signal über 100 Tausende von Jahren zurückverfolgen. Es ist bemerkenswert, dass.

20:39 Wie viele Facetten ein einziges Element haben, kann das in der Luft kaum wahrnehmbar und mit bloßem Auge nie sichtbar ist. Krypton. Ist gleichzeitig ein Werkzeug der Messtechnik ein Treibmittel für Satelliten, ein Hilfsmittel in der Augenchirurgie, ein Werkstoff für energieeffiziente Gebäude, ein Zeuge nuklearer Geschichte und ein Bote aus den Tiefen des Universums? Es ist still, zurückhaltend und in seiner Chemie äußerst konservativ und gerade deshalb so vielseitig und wertvoll. Das verborgene Edelgas erinnert uns auf seine ganz eigene Art daran, wieviel Schönheit und Nützlichkeit in den unsichtbaren Dingen steckt, in den Gasen, die uns umgeben, in den Elementen, die die Luft ausmachen, die wir

21:31 atmen, und in den kosmischen Geschichten, die in jedem Atom unserer Welt eingeschrieben sind. Krypton trägt seinen Namen zurecht. Es ist verborgen und doch, wenn man genauer hinsieht, überall gegenwärtig, und darin liegt vielleicht eine tiefere Lektion. Unsere Erde selbst ist voller verborgener Schätze und unsichtbarer Zusammenhänge, die Luft, die wir atmen, die Materie, aus der unsere Welt besteht, die Ökosysteme, die uns ernähren und schützen, all das ist.

22:07 Funktioniert nach Regeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über Jahrhunderte mühevoll entschlüsselt haben. Diese Erkenntnisse zu bewahren, zu pflegen und zu verteidigen, ist keine Selbstverständlichkeit, es braucht Gesellschaften, die offen sind für Vernunft und Wissenschaft, die ihre natürlichen Lebensgrundlagen schützen und die Spielräume erhalten, in denen freies Denken und Forschen möglich ist.

22:34 Die Erde mit all ihren Elementen, ihren Ökosystemen und ihrer einzigartigen Atmosphäre ist nicht ersetzbar und das Fundament, auf dem wir sie schützen können, sind offene demokratische Gemeinschaften, die das gemeinsame wohl über kurzfristige Interessen stellen. Danke, dass du heute dabei warst, auf unserer Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente. Wenn dir diese Folge gefallen hat, Teile sie gerne und hinterlasse uns eine Bewertung.

23:06 Das hilft uns sehr, diesen Podcast weiterzuführen und neue Folgen zu produzieren, bis zum nächsten Mal.