Criptó

element químic amb nombre atòmic 36

El criptó és un element químic el símbol del qual és Kr i el seu nombre atòmic és 36. És un element del grup dels gasos nobles o grup 18 de la taula periòdica i es troba 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 . S'obté de l'aire, pràcticament l'únic lloc on se'l troba a la Terra, i s'empra en làmpades especials.

Criptó
36Kr
bromcriptórubidi
Ar

Kr

Xe
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 184, p
Pes atòmic estàndard 83,798
Configuració electrònica [Ar] 3d10 4s2 4p6
2, 8, 18, 8
Configuració electrònica de Criptó
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
Criptó té una 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 2,29×105 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

HistòriaModifica

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 Kr-86 en substitució de la barra patró. 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 Kr-86. El 1983, la definició del metre se substituí per la distància recorreguda per la llum en 1/299 792 458 segons.

Abundància i obtencióModifica

Gas rar en l'atmosfera terrestre, de l'orde d'1,1 ppm en volum[5] (0,000 114 %)[6] es troba 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.[7] 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 %.[8]

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

Pot extraure's de l'aire per destil·lació fraccionada.[9]

La seva única altra font notable és la fissió de l’urani procedent dels reactors nuclears. Produeix diversos isòtops essent el radionúclid   (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   no radioactiu.[10]

Característiques principalsModifica

 
Llum del criptó dins d'un tub de descàrrega

Propietats físiquesModifica

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.[9]

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.[9]

Propietats químiquesModifica

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   tengué lloc el 1963 per part de l'equip d'A.V. Grosse,[10] 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  .[11]

 
Molècula lineal de difluorur de criptó  

A causa de la seva inestabilitat termodinàmica, el   és una bona font de radicals   i un oxidant molt més fort que el fluor elemental  . La seva síntesi en quantitats de gram és difícil i només s’utilitzen alguns mètodes de baixa temperatura basats en la generació de radicals  , com ara filferro calent, descàrrega elèctrica de resplendor i mètodes de fotòlisi ultraviolada. Els derivats de   es preparen sovint utilitzant les seves capacitats de donant d’ions fluorur, que en reacció amb àcids forts de Lewis com   o  , formen sals dels cations   i  . Amb acceptors de fluor dèbils, el   forma adductes ponts de fluor on el lligand   es coordina a través del fluor a centres metàl·lics o no-metàl·lics, per exemple     i  . 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   conegut fins ara, a  .[11]

L'acidesa de Lewis del catió   s'ha emprat per a la síntesi de  , que presenta el primer exemple d'un enllaç criptó-nitrogen. Les propietats oxidants extremes de   i   s’han aprofitat per a la síntesi de compostos d’alta valència que, d’altra banda, són difícils d’aconseguir, que contenen  ,  ,   i espècies exòtiques com  ,  ,   i  .[11]

Pot formar clatrats amb l'aigua en quedar els seus àtoms atrapats en la xarxa de molècules d'aigua. També s'han sintetitzat clatrats amb hidroquinona i fenol.

IsòtopsModifica

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.[12]

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 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.[12]

AplicacionsModifica

 
Làmpada amb criptó

Il·luminacióModifica

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.[13]

MedicinaModifica

El làser de criptó s'utilitza 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.[14]

Energia nuclearModifica

El criptó 85 s'empra en la detecció de fugues en contenidors de residus nuclears segellats i per a excitar el fòsfor de fonts de llum sense alimentació externa d'energia.

ReferènciesModifica

  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. 4,0 4,1 Wothers, Peter. «Xenon» (en anglès). Royal Society of Chemistry. [Consulta: 21 novembre 2020].
  5. 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.
  6. Krypton (en anglès). American Cancer Society, 2007. DOI 10.1002/0471743984.vse4430.pub2. ISBN 978-0-471-74398-9. 
  7. Krebs, Robert E., 1922-. The history and use of our earth's chemical elements : a reference guide. 2nd ed. Westport, Conn.: Greenwood Press, 2006. ISBN 0-313-33438-2. 
  8. «Abundance in Earth's Crust for all the elements in the Periodic Table». [Consulta: 25 novembre 2020].
  9. 9,0 9,1 9,2 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data. 92nd ed. Boca Raton, FL.: CRC Press, 2011. ISBN 978-1-4398-5511-9. 
  10. 10,0 10,1 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.
  11. 11,0 11,1 11,2 Lozinšek, Matic; Schrobilgen, Gary J. «The world of krypton revisited» (en anglès). Nature Chemistry, 8, 7, 2016-07, pàg. 732–732. DOI: 10.1038/nchem.2538. ISSN: 1755-4349.
  12. 12,0 12,1 Schrobilgen, Gary J. «Krypton». Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, 26-09-2018.
  13. Levy, Janey.. Krypton. New York: Rosen Pub. Group, 2009. ISBN 978-1-4042-1778-2. 
  14. Silfvast, William Thomas, 1937-. Laser fundamentals. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2004. ISBN 0-521-83345-0. 

Enllaços externsModifica