le krypton C'est un gaz rare représenté par le symbole Kr et situé dans le groupe 18 du tableau périodique. C'est le gaz qui suit l'argon, et son abondance est si faible qu'il a été considéré comme caché; c'est de là que vient son nom. On ne le trouve pas presque dans les pierres minérales, mais dans des masses de gaz naturels et à peine dissous dans les mers et les océans.
Son nom évoque à lui seul l'image de Superman, de sa planète Krypton et de la célèbre kryptonite, une pierre qui affaiblit le super-héros et le prive de ses super pouvoirs. Vous pouvez également penser aux crypto-monnaies ou à la crypto lorsque vous en entendez parler, ainsi qu'à d'autres termes qui sont loin de ce gaz dans leur essence..
Cependant, ce gaz rare est moins extravagant et "caché" par rapport aux chiffres mentionnés ci-dessus; bien que son manque de réactivité n'enlève pas tout l'intérêt potentiel que peut susciter une recherche centrée sur différents domaines, notamment le physique.
Contrairement aux autres gaz rares, la lumière émise par le krypton lorsqu'il est excité dans un champ électrique est blanche (image du haut). Pour cette raison, il est utilisé pour diverses utilisations dans l'industrie de l'éclairage. Il peut remplacer pratiquement n'importe quel néon et émettre le sien, qui se distingue par son vert jaunâtre..
Il se présente dans la nature sous la forme d'un mélange de six isotopes stables, sans parler de certains radio-isotopes destinés à la médecine nucléaire. Pour obtenir ce gaz, l'air que nous respirons doit être liquéfié, et son liquide résultant est soumis à une distillation fractionnée, où le krypton est ensuite purifié et séparé en ses isotopes constitutifs..
Grâce au krypton, il a été possible d'avancer dans les études de fusion nucléaire, ainsi que dans les applications des lasers à des fins chirurgicales.
En 1785, le chimiste et physicien anglais Henry Cavendish découvrit que l'air contenait une petite proportion d'une substance encore moins active que l'azote..
Un siècle plus tard, le physicien anglais Lord Rayleigh isola de l'air un gaz qu'il pensait être de l'azote pur; mais j'ai découvert que c'était plus lourd.
En 1894, le chimiste écossais Sir William Ramsey a collaboré pour isoler ce gaz, qui s'est avéré être un élément nouveau: l'argon. Un an plus tard, il a isolé l'hélium gazeux en chauffant la cleveite minérale.
Sir William Ramsey lui-même, avec son assistant, le chimiste anglais Morris Travers, découvrit le krypton le 30 mai 1898 à Londres..
Ramsey et Travers croyaient qu'il y avait un espace dans le tableau périodique entre les éléments argon et hélium, et un nouvel élément devait remplir cet espace. Ramsey, un mois après la découverte du krypton, en juin 1898, découvrit le néon; élément qui remplissait l'espace entre l'hélium et l'argon.
Ramsey soupçonnait l'existence d'un nouvel élément caché dans sa précédente découverte, celle de l'argon. Ramsey et Travers, pour tester leur idée, ont décidé d'obtenir un grand volume d'argon de l'air. Pour cela, ils devaient produire la liquéfaction de l'air.
Ensuite, ils ont distillé l'air liquide pour le séparer en fractions et explorer dans les fractions plus légères la présence de l'élément gazeux souhaité. Mais ils ont fait une erreur, apparemment ils ont surchauffé l'air liquéfié et évaporé une grande partie de l'échantillon..
En fin de compte, ils n'avaient que 100 ml de l'échantillon et Ramsey était convaincu que la présence de l'élément plus léger que l'argon dans ce volume était peu probable; mais a décidé d'explorer la possibilité de l'existence d'un élément plus lourd que l'argon dans le volume résiduel de l'échantillon.
Suite à sa pensée, il a retiré l'oxygène et l'azote du gaz en utilisant du cuivre et du magnésium chauffés au rouge. Il a ensuite placé un échantillon du gaz restant dans un tube à vide, en lui appliquant une haute tension pour obtenir le spectre du gaz..
Comme prévu, de l'argon était présent, mais ils ont remarqué l'apparition dans le spectre de deux nouvelles raies brillantes; un jaune et l'autre vert, qui n'avaient jamais été observés.
Ramsey et Travers ont calculé la relation entre la chaleur spécifique du gaz à pression constante et sa chaleur spécifique à volume constant, trouvant une valeur de 1,66 pour cette relation. Cette valeur correspondait à un gaz formé par des atomes individuels, montrant qu'il ne s'agissait pas d'un composé.
Par conséquent, ils étaient en présence d'un nouveau gaz et du krypton avait été découvert. Ramsey a décidé de l'appeler Krypton, un mot dérivé du mot grec «krypto» qui signifie «caché». William Ramsey a reçu le prix Nobel de chimie en 1904 pour la découverte de ces gaz rares.
C'est un gaz incolore qui présente une couleur blanche incandescente dans un champ électrique..
83 798 unités
36
-157,37 ºC
153 415 ºC
Dans des conditions standard: 3 949 g / L
État liquide (point d'ébullition): 2,413 g / cm3
2.9 par rapport à l'air avec une valeur = 1. Autrement dit, le krypton est trois fois plus dense que l'air.
59,4 cm3/ 1000 g à 20 ° C
115,775 K et 73,53 kPa
209,48 K et 5,525 MPa
1,64 kJ / mol
9,08 kJ / mol
20,95 J / (mol K)
À une température de 84 K, il a une pression de 1 kPa.
3.0 sur l'échelle de Pauling
Premièrement: 1350,8 kJ / mol.
Deuxième: 2350,4 kJ / mol.
Troisième: 3565 kJ / mol.
Gaz (23 ºC): 220 m / s
Liquide: 1120 m / s
9,43 10-3 W / (mK)
Diamagnétique
Le krypton, étant un gaz rare, n'est pas très réactif et ne perd ni ne gagne d'électrons. S'il réussit à former un solide de composition définie, comme cela se produit avec le clathrate Kr8(HdeuxOU ALORS)46 ou son hydrure Kr (Hdeux)4, On dit alors qu'il participe avec un nombre ou un état d'oxydation de 0 (Kr0); c'est-à-dire que ses atomes neutres interagissent avec une matrice de molécules.
Cependant, le krypton peut formellement perdre des électrons s'il forme des liaisons avec l'élément le plus électronégatif de tous: le fluor. Dans le KrFdeux son indice d'oxydation est +2, donc l'existence du cation divalent Kr est supposéedeux+ (Krdeux+Fdeux-).
En 1962, la synthèse du difluorure de krypton (KrFdeux). Ce composé est un solide cristallin très volatil, incolore qui se décompose lentement à température ambiante; mais il est stable à -30 ºC. Le fluorure de krypton est un puissant agent oxydant et fluoré.
Le krypton réagit avec le fluor lorsqu'il est combiné dans un tube à décharge électrique à -183 ° C, formant du KrFdeux. La réaction se produit également lorsque le krypton et le fluor sont irradiés avec de la lumière ultraviolette à -196 ° C..
Le KrF+ et KrdeuxF3+ sont des composés formés par la réaction de KrFdeux avec de puissants accepteurs de fluorure. Le krypton fait partie d'un composé instable: K (OTeF5)deux, qui présente une liaison entre le krypton et un oxygène (Kr-O).
Une liaison krypton-azote se trouve dans le cation HCΞN-Kr-F. Hydrures de krypton, KrHdeux, peut être cultivé à des pressions supérieures à 5 GPa.
Au début du 20e siècle, tous ces composés étaient considérés comme impossibles compte tenu de la réactivité nulle qui a été conçue de ce gaz rare..
Le krypton, étant un gaz rare, a son octet complet de valence; c'est-à-dire que ses orbitales s et p sont complètement remplies d'électrons, ce qui peut être vérifié dans leur configuration électronique:
[Ar] 3ddix 4 sdeux 4p6
C'est un gaz monoatomique quelles que soient (à ce jour) les conditions de pression ou de température qui y opèrent. Par conséquent, ses trois états sont définis par les interactions interatomiques de ses atomes de Kr, qui peuvent être imaginés comme des billes..
Ces atomes de Kr, comme leurs congénères (He, Ne, Ar, etc.), ne sont pas faciles à polariser, car ils sont relativement petits et ont également une densité électronique élevée; c'est-à-dire que la surface de ces billes n'est pas sensiblement déformée pour générer un dipôle instantané qui en induit un autre dans un marbre voisin.
C'est pour cette raison que la seule force qui maintient les atomes de Kr ensemble est la force de diffusion de Londres; mais ils sont très faibles dans le cas du krypton, donc de basses températures sont nécessaires pour que ses atomes définissent un liquide ou un cristal.
Cependant, ces températures (points d'ébullition et de fusion, respectivement) sont plus élevées que celles de l'argon, du néon et de l'hélium. Cela est dû à la masse atomique plus élevée du krypton, équivalente à un rayon atomique plus grand et donc plus polarisable..
Par exemple, le point d'ébullition du krypton est d'environ -153 ºC, tandis que ceux des gaz rares argon (-186 ºC), néon (-246 ºC) et hélium (-269 ºC) sont inférieurs; c'est-à-dire que ses gaz ont besoin de températures plus froides (plus proches de -273,15 ºC ou 0 K) pour pouvoir se condenser en phase liquide.
Nous voyons ici comment la taille de leurs rayons atomiques est directement liée à leurs interactions. La même chose se produit avec leurs points de fusion respectifs, la température à laquelle le krypton cristallise finalement à -157 ºC..
Lorsque la température descend à -157 ° C, les atomes de Kr s'approchent assez lentement pour se fondre davantage et définir un cristal cubique (fcc) à faces centrées blanches. Ainsi, il existe désormais un ordre structurel régi par ses forces de dispersion.
Bien qu'il n'y ait pas beaucoup d'informations à ce sujet, le cristal de krypton fcc peut subir des transitions cristallines vers des phases plus denses s'il est soumis à d'énormes pressions; comme l'hexagonal compact (hcp), dans lequel les atomes de Kr se trouveront plus groupés.
De plus, sans oublier ce point, les atomes de Kr peuvent être piégés dans des cages de glace appelées clathrates. Si la température est suffisamment basse, il peut y avoir des cristaux mixtes de krypton-eau, avec les atomes de Kr disposés et entourés de molécules d'eau..
Le krypton est diffusé dans toute l'atmosphère, incapable d'échapper au champ gravitationnel de la Terre contrairement à l'hélium. Dans l'air que nous respirons, sa concentration est d'environ 1 ppm, bien que celle-ci puisse varier en fonction des émanations gazeuses; que ce soit des éruptions volcaniques, des geysers, des sources chaudes ou peut-être des gisements de gaz naturel.
Comme il est peu soluble dans l'eau, sa concentration dans l'hydrosphère sera probablement négligeable. La même chose se produit avec les minéraux; peu d'atomes de krypton peuvent être piégés en eux. Par conséquent, la seule source de ce gaz rare est l'air..
Pour l'obtenir, l'air doit passer par un processus de liquéfaction, de sorte que tous ses gaz composants se condensent et forment un liquide. Ensuite, ce liquide est chauffé en appliquant une distillation fractionnée à basse température..
Une fois que l'oxygène, l'argon et l'azote ont été distillés, le krypton et le xénon restent dans le liquide restant, qui est adsorbé sur du charbon actif ou du gel de silice. Ce liquide est chauffé à -153 ºC afin de distiller le krypton.
Enfin, le krypton collecté est purifié par passage à travers du titane métallique chaud, qui élimine les impuretés gazeuses..
Si la séparation de ses isotopes est souhaitée, on fait monter le gaz à travers une colonne de verre où il subit une diffusion thermique; les isotopes les plus légers monteront vers le haut, tandis que les plus lourds auront tendance à rester en bas. Ainsi, l'isotope 84Kr et 86Kr, par exemple, sont collectés séparément en arrière-plan.
Le krypton peut être stocké dans des ampoules en verre Pyrex à pression ambiante ou dans des réservoirs en acier hermétiques. Avant emballage, il est soumis à un contrôle qualité par spectroscopie, pour certifier que son spectre est unique et ne contient pas de raies d'autres éléments..
Une autre méthode pour obtenir du krypton réside dans la fission nucléaire de l'uranium et du plutonium, à partir de laquelle un mélange de leurs isotopes radioactifs est également produit..
Le krypton se présente dans la nature sous forme de six isotopes stables. Ceux-ci, avec leurs abondances correspondantes sur Terre, sont: 78Kr (0,36%), 80Kr (2,29%), 82Kr (11,59%), 83Kr (11,50%), 84Kr (56,99%) et 86Kr (17,28%). le 78Kr est un isotope radioactif; mais sa demi-viet1/2) est si grand (9.210vingt-et-un ans) qui est pratiquement considérée comme stable.
C'est pourquoi sa masse atomique standard (poids atomique) est de 83,798 u, plus proche des 84 u de l'isotope. 84Kr.
Dans des quantités de traces, le radio-isotope est également trouvé 81Kr (t1/2= 2,3 105), qui se produit lorsque le 80Kr reçoit les rayons cosmiques. En plus des isotopes déjà mentionnés, il existe deux radio-isotopes synthétiques: 79Kr (t1/2= 35 heures) et 85Kr (t1/2= 11 ans); ce dernier est ce qui est produit comme produit de la fission nucléaire de l'uranium et du plutonium.
Le krypton est un élément non toxique, car il ne réagit pas dans des conditions normales et ne représente pas non plus un risque d'incendie lorsqu'il est mélangé avec des agents oxydants puissants. Une fuite de ce gaz ne présente aucun danger; à moins d'être respiré directement, pour déplacer l'oxygène et provoquer une suffocation.
Les atomes de Kr entrent et sont expulsés du corps sans participer à aucune réaction métabolique. Cependant, ils peuvent déplacer l'oxygène qui devrait atteindre les poumons et être transporté dans le sang, de sorte que l'individu peut souffrir de narcose ou d'hypoxie, ainsi que d'autres conditions..
Sinon, nous respirons constamment du krypton dans chaque souffle d'air. Maintenant, en ce qui concerne ses composés, l'histoire est différente. Par exemple, le KrFdeux c'est un puissant agent de fluoration; et par conséquent, "donnera" des anions F- à toute molécule de la matrice biologique avec laquelle il se trouve, étant potentiellement dangereux.
Il est possible qu'un clathrate de krypton (piégé dans une cage de glace) ne soit pas considérablement dangereux, à moins que certaines impuretés ajoutent de la toxicité..
Krypton est présent dans diverses applications autour d'artefacts ou d'appareils conçus pour l'éclairage. Par exemple, il fait partie des "néons" de couleurs vert jaunâtre. Les lumières «légales» du krypton sont blanches, puisque leur spectre d'émission couvre toutes les couleurs du spectre visible.
La lumière blanche du krypton a en fait été utilisée pour les photographies, car elles sont très intenses et rapides, parfaites pour les flashs d'appareils photo à grande vitesse ou pour les flashs instantanés sur les pistes d'aéroport..
De même, les tubes à décharge électrique qui émettent cette lumière blanche peuvent être recouverts de papiers colorés, ce qui donne l'effet d'afficher des lumières de nombreuses couleurs sans avoir besoin d'exciter à l'aide d'autres gaz..
Il est ajouté aux ampoules à filament de tungstène pour augmenter leur durée de vie utile, et aux lampes fluorescentes à argon dans le même but, réduisant également leur intensité et augmentant leurs coûts (car il est plus cher que l'argon)..
Lorsque le krypton constitue le remplissage gazeux des ampoules à incandescence, il augmente sa luminosité et la rend plus bleuâtre..
Les lasers rouges vus dans les jeux de lumière sont basés sur les raies spectrales du krypton plutôt que sur le mélange hélium-néon.
Par contre, de puissants lasers à rayonnement ultraviolet peuvent être réalisés avec du krypton: ceux du fluorure de krypton (KrF). Ce laser est utilisé pour la photolithographie, les chirurgies médicales, la recherche dans le domaine de la fusion nucléaire et le micro-usinage de matériaux solides et de composés (en modifiant leur surface par l'action du laser).
Entre 1960 et 1983, la longueur d'onde de la raie spectrale rouge-orange de l'isotope a été utilisée. 86Kr (multiplié par 1650763,73), afin de définir la longueur exacte d'un mètre.
Parce que le radio-isotope 85Kr est l'un des produits de l'activité nucléaire, où il est détecté est une indication qu'il y a eu la détonation d'une arme nucléaire, ou que des activités illégales ou clandestines de ladite énergie sont en cours.
Le krypton a été utilisé en médecine comme anesthésique, absorbeur de rayons X, détecteur d'anomalies cardiaques et pour couper la rétine des yeux avec ses lasers de manière précise et contrôlée..
Ses radio-isotopes ont également des applications en médecine nucléaire, pour étudier et scanner le flux d'air et de sang dans les poumons, et pour obtenir des images de résonance magnétique nucléaire des voies respiratoires du patient..
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