Krypton

Krypton

Caractéristiques du krypton

Symbole : Kr
Masse atomique : 83,798 ± 0,002 u
Numéro CAS : 7439-90-9
Configuration électronique : [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁶
Numéro atomique : 36
Groupe : 18
Bloc : Bloc p
Famille d’éléments : Gaz noble
Électronégativité : 3,00
Point de fusion : −157,36 °C

Le krypton, élément atomique n°36 de symbole Kr : ses caractéristiques, ses dérivés et ses diverses utilisations.

Contrairement aux croyances des fans de Superman, le krypton n’est pas une pierre, mais un gaz découvert en 1898 par William Ramsay et Morris Travers. L’élément tient son nom du Grec kryptós ou caché. De numéro atomique 36, il appartient à la catégorie des gaz nobles. À l’instar du xénon et du radon, le krypton fait même partie des éléments les plus rares sur Terre, avec une portion de 1 ppm de l’atmosphère. Quelles sont les caractéristiques de ce gaz rare ? A-t-il des dérivés ? Qu’en est-il de son utilisation ? Quels sont les risques qu’il présente ?

Caractéristiques physico-chimiques du krypton

Comme tous les gaz du groupe 18 du tableau périodique, le krypton est un gaz atmosphérique inodore, incolore et insipide. Il est chimiquement inerte comme ses atomes sont stables. Sa configuration électronique 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ montre une valence entière. Un autre point commun qu’il partage avec les autres gaz inertes sont ses points de fusion et d’ébullition très bas. Ils s’élèvent respectivement à -157,36 °C et -153,34 °C. Voici les propriétés clés du krypton :

Symbole : Kr
Numéro atomique : 36
Groupe : 18
Période : 4
Bloc : p
Configuration électronique : 3d¹⁰ 4s² 4p⁶
Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 8
Masse atomique : 83,798 ± 0,002 u
État ordinaire : Gaz non magnétique
Masse volumique : 3,733 g/L (0 °C)
Énergie de fusion : 1 638 kJ/mol
Énergie de vaporisation : 9,08 kJ/mol (1 atm, -153,34 °C)
Température critique : -63,67 °C
Conductivité thermique : 9,49 x 10^-3 W/m/K

Le krypton compte 33 isotopes enregistrés ayant un nombre de masses allant de 69 à 101. Seuls quatre sont stables (A = 82, 83, 84, 86) avec un pourcentage respectif de 11,6 %, 11,5 %, 57 % et 17,3 %. Les restes sont des radioisotopes avec des demi-vies allant de moins d’une minute à moins de cinq heures, à l’exception de quelques-uns. Le 81Kr compte notamment une demi-vie de 229 000 années, 10,7 ans pour le ⁸⁵Kr, 35 h pour ⁷⁹Kr et 14,8 h pour ⁷⁶Kr.

Un fait notable de l’isotope ⁸⁶Kr est que la longueur d’onde de sa raie spectrale permit de définir avec précision la valeur du mètre dans les années ’60 à ‘83. Un mètre serait égal à 1 650 763,73 fois cette mesure dans le vide.

Dérivés du krypton

Bien qu’étant un gaz inerte, le krypton peut, sous des conditions extrêmes, telles qu’une matrice cryogénique ou un jet gazeux supersonique, se combiner à d’autres atomes. Le seul et premier composé officiellement reconnu du krypton est le difluorure de krypton (KrF₂). Il a été identifié pour la première fois en 1963 par les chimistes britanniques Neil Bartlett et Derek Dyer MacKenzie en utilisant la radiation ionisante. Turner et Pimentel réussissent également à produire le même produit par photolyse d’un mélange solide de fluor et de krypton dans une matrice d’argon à -235 °C. Le difluorure de krypton constitue un puissant agent fluorant, notamment du xénon et de l’iode. Le KrF⁺ est le seul agent oxydant connu de l’or.

D’autres dérivés du krypton comme les oxydes et les fluorures de krypton ont été découverts, mais leur instabilité en dehors de conditions strictes ne permet pas de les reconnaître comme tels. Certains composés krypton-azotes auraient notamment été synthétisés à moins de -60 °C et d’autres avec de l’oxygène à moins de -90 °C.

Utilisations du krypton

Bien que cher à cause de sa rareté, le krypton est essentiel, notamment dans les domaines de la technologie de pointe et de la médecine. La microlithographie, processus essentiel dans la conception des puces électroniques, constitue une de ses applications par le biais du laser à fluorure de krypton. Ce dernier est également prisé en chirurgie grâce à sa précision.

Une autre utilisation du krypton dans la médecine est l’anesthésie. Il est à noter cependant qu’une forte dose pourrait conduire à l’asphyxie et à la torpeur, voire la mort. L’isotope krypton 81 sert également d’aérosol dans les scintigraphies pulmonaires de ventilation.

Le krypton présente d’autres applications dans des domaines variées.

Il est utilisé dans les lampes incandescentes. Même si le néon reste plus abordable, le krypton est plus durable et plus puissant avec sa lumière blanche.
Il sert avec l’argon de boosteur d’isolation thermique des fenêtres à double vitrage dans la construction.
Il est utilisé en chimie afin de mesurer une très petite surface de solide (<10 m2/g).
Il peut également servir dans les applications aérospatiales, notamment dans les propulseurs à effet de Hall, comme celui du satellite Starlink.

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