Criptó

Criptó
36Kr
brom ← criptó → rubidi Ar ↑ Kr ↓ Xe Taula periòdica
Aspecte
Gas incolor que mostra una brillantor blanquinosa quan es col·loca en un camp elèctric elevat Línies espectrals del criptó
Propietats generals
Nom, símbol, nombre	Criptó, Kr, 36
Categoria d'elements	Gasos nobles
Grup, període, bloc	18, 4, p
Pes atòmic estàndard	83,798
Configuració electrònica	[Ar] 3d^10 4s^2 4p^6 2, 8, 18, 8
Propietats físiques
Fase	Gas
Densitat	(0 °C, 101.325 kPa) 3,749 g/L
Densitat del líquid en el p. e.	2,413[1] g·cm^−3
Punt de fusió	115,79 K, −157,36 °C
Punt d'ebullició	119,93 K, −153,22 °C
Punt triple	115,775 K (−157 °C), 73,2 kPa([2])
Punt crític	209,41 K, 5,50 MPa
Entalpia de fusió	1,64 kJ·mol^−1
Entalpia de vaporització	9,08 kJ·mol^−1
Capacitat calorífica molar	5R/2 = 20,786 J·mol^−1·K^−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k a T (K) 59 65 74 84 99 120
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació	2
Electronegativitat	3,00 (escala de Pauling)
Energies d'ionització	1a: 1.350,8 kJ·mol^−1
	2a: 2.350,4 kJ·mol^−1
	3a: 3.565 kJ·mol^−1
Radi covalent	116±4 pm
Radi de Van der Waals	202 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina	Cúbica centrada en la cara
Ordenació magnètica	Diamagnètic[3]
Conductivitat tèrmica	9,43x10^−3  W·m^−1·K^−1
Velocitat del so	(gas, 23 °C) 220 (líquid) 1.120 m·s^−1
Nombre CAS	7439-90-9
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del criptó
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD ^78Kr 0,35% ^78Kr és estable amb 42 neutrons ^79Kr sin 35,04 h ε - ^79Br β^+ 0,604 ^79Br γ 0,26 0,39 0,60 - ^80Kr 2,25% ^80Kr és estable amb 44 neutrons ^81Kr traça 2,29×10^5 a ε - ^81Br γ 0,281 - ^82Kr 11,6% ^82Kr és estable amb 46 neutrons ^83Kr 11,5% ^83Kr és estable amb 47 neutrons ^84Kr 57% ^84Kr és estable amb 48 neutrons ^85Kr sin 10,756 a β^− 0,687 ^85Rb ^86Kr 17,3% ^86Kr és estable amb 50 neutrons

El criptó és l'element químic de símbol Kr i nombre atòmic 36. És un element del grup dels gasos nobles o grup 18 de la taula periòdica i està ubicat al període 4t. A temperatura ambient és un gas incolor, inodor, no tòxic i molt pesant. Fou descobert el 1898 pels químics britànics William Ramsay i Morris W. Travers per destil·lació fraccionada de l'aire. L'anomenaren «criptó», del grec κρυπτόν kriptón 'ocult'. Malgrat ser d'un grup d'elements inerts, s'ha aconseguit sintetitzar alguns composts, essent el més destacat el difluorur de criptó ${\displaystyle {\ce {KrF2}}}$. S'obté de l'aire, pràcticament l'únic lloc on se'l troba a la Terra, i s'empra en làmpades especials.

Història

La història del criptó comença el 1894, quan el físic anglès Lord Rayleigh (1842–1919) i el químic escocès William Ramsay (1852–1916) investigaven per què el nitrogen extret dels compostos químics era més lleuger que el nitrogen extret de l'aire, com havia observat Henry Cavendish cent anys abans. Ramsay trobà que, després que el nitrogen atmosfèric hagués reaccionat amb el magnesi metàl·lic calent, sobrava una petita proporció d'un gas més pesant i menys reactiu. Per aquest motiu l'anomenà «argó» del grec ἀργόν, argon 'inactiu'. Com que no tenia lloc a la taula periòdica suposà que hi havia tot un grup que restava per descobrir-se.^[4]

Color dels diferents gasos nobles dins tubs de descàrrega.

El maig de 1898, a la University College London, Ramsay i al seu estudiant Morris W. Travers (1872–1961) deixaren evaporar una mostra d'aire líquid fins que quedaren només uns pocs mil·lilitres. En examinar la descàrrega elèctrica del residu amb un espectroscopi, l'aparició d'una línia groga i una línia verda brillant, confirmant la presència d'un element nou que anomenaren «criptó», del grec κρυπτόν kriptón 'ocult'.^[4]

El 1960, l'Oficina Internacional de Pesos i Mesures definí el metre en funció de la longitud d'ona de la radiació emesa per l'isòtop criptó 86 en substitució de la barra prototip del metre. En concret, el metre estava definit com 1.650.763,73 vegades la longitud d'ona de l'emissió roja-taronja d'un àtom de criptó 86.^[5] El 1983, la definició del metre se substituí per la distància recorreguda per la llum en 1/299.792.458 segons.^[6]

Abundància i obtenció

El criptó és un gas rar en l'atmosfera terrestre, de l'orde d'1,1 ppm en volum^[7] (0,000114%).^[8] Hom pot trobar-lo entre els gasos volcànics, aigües termals i en diversos minerals en molt petites quantitats. Tanmateix, ocupa la 7a posició en abundància, un poc per sota del metà.^[9] Quant a abundància dels elements químics a l'escorça de la Terra, ocupa la posició 81a amb un percentatge de l'1,5×10^–8 %, i només supera al protoactini, al radi i al xenó. A l'univers l'abundància és del 4×10^–6 %.^[10]

Meteorit Murchinson, de 100 kg que fou descobert a Murchison, a l'estat de Victòria, a Austràlia, l'any 1969.

En l'atmosfera del planeta Mart s'ha trobat un contingut de 0,3 ppm de criptó. Juntament amb altres gasos rars.^[11] El criptó també s'ha trobat en meteorits, com al meteorit Murchison, una condrita carbonatada.^[12]

Pot extraure's de l'aire per destil·lació fraccionada.^[13]

La seva única altra font notable és la fissió de l'urani procedent dels reactors nuclears. Produeix diversos isòtops essent el radionúclid ${\displaystyle {\ce {^85Kr}}}$ (rendiment de fissió ∼ 0,3%), el que té el període de semidesintegració considerablement més llarg, de 10,8 anys, per la qual cosa és l'únic que s'acumula. Decau en ${\displaystyle {\ce {^85Rb}}}$ no radioactiu amb emissió d'una partícula β.^[14]

$${\displaystyle {\ce {^85_36Kr -> ^85_37Rb + ^0_{-1}e}}}$$

Característiques principals

Llum del criptó dins d'un tub de descàrrega.

Propietats físiques

El criptó és un gas noble incolor, inodor i insípid de molt petita reactivitat, caracteritzat per un espectre de línies verdes i roig-taronja molt brillants. Té una densitat a 0 °C de 3,733 g/L, el seu punt d'ebullició és –153,34 °C i el de fusió –157,36 °C.^[13]

És un dels productes de la fissió nuclear de l'urani. El criptó sòlid és blanc, d'estructura cristal·lina cúbica centrada en les cares, igual que la resta de gasos nobles.^[13]

Propietats químiques

El criptó és el gas noble més lleuger que forma compostos que es poden aïllar en quantitats macroscòpiques. La síntesi i aïllament del primer compost de criptó, el difluorur de criptó ${\displaystyle {\ce {KrF2}}}$ tengué lloc el 1963 per part de l'equip del químic nuclear alemany Aristid von Grosse (1905–1985),^[14] poc després de les síntesis dels primers compostos de xenó el 1962, i seixanta-cinc anys després del descobriment d'ambdós elements. Tanmateix, en aquell moment, se suposà erròniament que s'havia sintetitzat el tetrafluorur de kriptó. El difluorur de criptó s'ha mantingut fins ara com l'únic compost de criptó binari aïllat. A diferència dels compostos de xenó, que s'han caracteritzat pel xenó en els estats d'oxidació de + ½, +2, +4, +6 i +8, la química del criptó es limita a l'estat d'oxidació de +2 i tots els compostos coneguts s'han derivat de ${\displaystyle {\ce {KrF2}}}$.^[15]

Molècula lineal de difluorur de criptó ${\displaystyle {\ce {KrF2}}}$.

A causa de la seva inestabilitat termodinàmica, el ${\displaystyle {\ce {KrF2}}}$ és una bona font de radicals ${\displaystyle {\ce {F.}}}$ i un oxidant molt més fort que el fluor elemental ${\displaystyle {\ce {F2}}}$. La seva síntesi en quantitats de gram és difícil i només s'utilitzen alguns mètodes de baixa temperatura basats en la generació de radicals ${\displaystyle {\ce {F.}}}$, com ara filferro calent, descàrrega elèctrica de resplendor i mètodes de fotòlisi ultraviolada. Els derivats de ${\displaystyle {\ce {KrF2}}}$ es preparen sovint usant les seves capacitats de donant d'ions fluorur, que en reacció amb àcids forts de Lewis com ${\displaystyle {\ce {SbF5}}}$ o ${\displaystyle {\ce {AsF5}}}$, formen sals dels cations ${\displaystyle {\ce {KrF+}}}$ i ${\displaystyle {\ce {Kr2F3+}}}$. Amb acceptors de fluor dèbils, el ${\displaystyle {\ce {KrF2}}}$ forma adductes ponts de fluor on el lligand ${\displaystyle {\ce {KrF2}}}$ es coordina a través del fluor a centres metàl·lics o no-metàl·lics, per exemple ${\displaystyle {\ce {MOF4}}}$ ${\displaystyle {\ce {(M = Cr, Mo, W)}}}$ i ${\displaystyle {\ce {BrOF2+}}}$. Tanmateix, el criptó és força selectiu a l'hora de formar enllaços i només s'enllaça en les condicions adequades als àtoms més electronegatius (fluor, oxigen i nitrogen) amb només un exemple d'enllaç ${\displaystyle {\ce {Kr-O}}}$ conegut fins ara, a ${\displaystyle {\ce {Kr(OTeF5)2}}}$.^[15]

L'acidesa de Lewis del catió ${\displaystyle {\ce {KrF+}}}$ s'ha emprat per a la síntesi de ${\displaystyle {\ce {[HCNKrF]+ [AsF6]-}}}$, que presenta el primer exemple d'un enllaç criptó-nitrogen. Les propietats oxidants extremes de ${\displaystyle {\ce {KrF2}}}$ i ${\displaystyle {\ce {KrF+}}}$ s'han aprofitat per a la síntesi de compostos d'alta valència que, d'altra banda, són difícils d'aconseguir, que contenen ${\displaystyle {\ce {Ag(III)}}}$, ${\displaystyle {\ce {Ni(IV)}}}$, ${\displaystyle {\ce {Au(V)}}}$ i espècies exòtiques com ${\displaystyle {\ce {Tc^{VII}OF5}}}$, ${\displaystyle {\ce {Os^{VIII}O2F4}}}$, ${\displaystyle {\ce {Cl^{VII}F6+}}}$ i ${\displaystyle {\ce {Br^{VII}F6+}}}$.^[15]

Pot formar clatrats amb l'aigua en quedar els seus àtoms atrapats en la xarxa de molècules d'aigua. També se n'han sintetitzat clatrats amb hidroquinona i fenol.^[16]

Isòtops

Article principal: Isòtops del criptó

Reacció de fissió nuclear on s'obté criptó 89.

El criptó natural és una barreja de sis isòtops estables: criptó 84 (57,0%), criptó 86 (17,3%), criptó 82 (11,6%), criptó 83 (11,5%), criptó 80 (2,25%) i el criptó 78 (0,35%). A més d'aquests isòtops s'han obtingut artificialment isòtops del criptó des del nombre màssic 69 al 100; d'aquests isòtops; vint-i-cinc són radioactius.^[17]

El radioisòtop de vida més llarga és el criptó 81, que és producte de reaccions atmosfèriques amb els altres isòtops naturals, té un període de semidesintegració o semivida de 229.000 anys. El radioisòtop criptó 85 té un període de semidesintegració de 10,76 anys, i és el radionúclid que es produeix en la fissió de l'urani i del plutoni de semivida més llarga, ja que els altres no superen les tres hores. Les fonts d'aquest isòtop són les proves nuclears (bombes), els reactors nuclears i el reprocessat de les barres de combustible dels reactors.^[17] Una de les reaccions on es produeix és:

$${\displaystyle {\ce {^235_92U + ^1_0n -> ^236_92U -> ^144_56Ba + ^89_36Kr + 3^1_0n}}}$$

Aplicacions

Làmpada amb criptó.

Il·luminació

El criptó s'utilitza en solitari o mesclat amb neó i argó en làmpades fluorescents; en sistemes d'il·luminació d'aeroports, ja que l'abast de la llum roja emesa és major que l'ordinària inclús en condicions climatològiques adverses de boira; i en les làmpades incandescents de filament de tungstè de projectors de cine. També s'usa en flaixos fotogràfics per a fotografia d'alta velocitat.^[18]

Medicina

El làser de criptó s'empra en medicina per a la cirurgia de la retina de l'ull. Permet obtenir longituds d'ona entre 406,7 nm i 676,4 nm, essent la més intensa aquesta darrera.^[19]

Altres

El criptó 85 s'empra en la detecció de fugues en contenidors de residus nuclears segellats^[20] i per a excitar el fòsfor de fonts de llum sense alimentació externa d'energia. El criptó 81 s'ha fet servir en datacions.^[21]

Referències

1. Krypton. encyclopedia.airliquide.com
2. «Section 4, Properties of the Elements and Inorganic Compounds; Melting, boiling, triple, and critical temperatures of the elements». A: CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85th edition. Boca Raton (Florida): CRC Press, 2005. 
3. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R.. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th. Boca Raton (Florida): CRC Press, 2005. ISBN 0-8493-0486-5. 
4. Wothers, Peter. «Xenon» (en anglès). Royal Society of Chemistry. [Consulta: 21 novembre 2020].
5. «Résoluions Adoptées. Définition du mètre. Résolution 6». Proceedings of the 11th CGPM (1960), 1961, pàg. 85.
6. Giacomo, P «News from the BIPM». Metrologia, 20, 1, 01-01-1984, pàg. 25–30. DOI: 10.1088/0026-1394/20/1/005. ISSN: 0026-1394.
7. Walton, J. R.; Cameron, A. E.; Walker, R. L.; Hebble, T. L. «Determination of the abundance of krypton in the earth's atmosphere by isotope dilution mass spectrometry» (en anglès). International Journal of Mass Spectrometry and Ion Physics, 12, 5, 01-12-1973, pàg. 439–453. DOI: 10.1016/0020-7381(73)80029-4. ISSN: 0020-7381.
8. Krypton (en anglès). American Cancer Society, 2007. DOI 10.1002/0471743984.vse4430.pub2. ISBN 978-0-471-74398-9. 
9. Krebs, Robert E., 1922-. The history and use of our earth's chemical elements: a reference guide. 2a edició. Westport, Conn.: Greenwood Press, 2006. ISBN 0-313-33438-2. 
10. «Abundance in Earth's Crust for all the elements in the Periodic Table». [Consulta: 25 novembre 2020].
11. Owen, T.; Biemann, K.; Rushneck, D. R.; Biller, J. E.; Howarth, D. W. «The Atmosphere of Mars: Detection of Krypton and Xenon» (en anglès). Science, 194, 4271, 17-12-1976, pàg. 1293–1295. DOI: 10.1126/science.194.4271.1293. ISSN: 0036-8075.
12. Ott, Ulrich; Begemann, Friedrich; Yang, Jongmann; Epstein, Samuel «S-process krypton of variable isotopic composition in the Murchison meteorite» (en anglès). Nature, 332, 6166, 4-1988, pàg. 700–702. DOI: 10.1038/332700a0. ISSN: 0028-0836.
13. William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data. 92a edició. Boca Raton, FL.: CRC Press, 2011. ISBN 978-1-4398-5511-9. 
14. Grosse, A. V.; Kirshenbaum, A. D.; Streng, A. G.; Streng, L. V. «Krypton Tetrafluoride: Preparation and Some Properties» (en anglès). Science, 139, 3559, 15-03-1963, pàg. 1047–1048. DOI: 10.1126/science.139.3559.1047. ISSN: 0036-8075.
15. Lozinšek, Matic; Schrobilgen, Gary J. «The world of krypton revisited» (en anglès). Nature Chemistry, 8, 7, 7-2016, pàg. 732–732. DOI: 10.1038/nchem.2538. ISSN: 1755-4349.
16. CRC handbook of materials science. Volume I, General properties, 2019. ISBN 0-429-26579-4. 
17. Schrobilgen, Gary J. «Krypton». Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, 26-09-2018.
18. Levy, Janey.. Krypton. Nova York: Rosen Pub. Group, 2009. ISBN 978-1-4042-1778-2. 
19. Silfvast, William Thomas, 1937-. Laser fundamentals. 2a edició. Cambridge: Cambridge University Press, 2004. ISBN 0-521-83345-0. 
20. Soelberg, Nick R.; Garn, Troy G.; Greenhalgh, Mitchell R.; Law, Jack D.; Jubin, Robert «Radioactive Iodine and Krypton Control for Nuclear Fuel Reprocessing Facilities» (en anglès). Science and Technology of Nuclear Installations, 2013, 2013, pàg. 1–12. DOI: 10.1155/2013/702496. ISSN: 1687-6075.
21. Kim, Ji‐Hyun; Ferguson, Grant; Person, Mark; Jiang, Wei; Lu, Zheng‐Tian «Krypton‐81 Dating Constrains Timing of Deep Groundwater Flow Activation» (en anglès). Geophysical Research Letters, 49, 11, 16-06-2022. DOI: 10.1029/2021GL097618. ISSN: 0094-8276.

Enllaços externs

En altres projectes de Wikimedia:
Commons	Commons (Galeria)
Commons	Commons (Categoria)

• Enciclopèdia Lliure - Criptó (castellà).
• Los Alamos National Laboratory – Criptó Arxivat 2004-10-23 a Wayback Machine. (anglès).
• Argonne National Laboratory - CriptóArxivat 2009-09-29 a Wayback Machine. (anglès).
• webelements.com - Criptó (anglès).
• environmentalchemistry.com - Criptó (anglès).

Viccionari