O criptônio É um gás nobre que é representado pelo símbolo Kr e está localizado no grupo 18 da tabela periódica. É o gás que segue o argônio, e sua abundância é tão baixa que foi considerado oculto; é daí que vem o seu nome. Não é encontrado quase em pedras minerais, mas em massas de gases naturais e dificilmente se dissolve nos mares e oceanos..
Seu nome por si só evoca a imagem do Superman, seu planeta Krypton e a famosa kryptonita, uma pedra que enfraquece o super-herói e o priva de seus superpoderes. Você também pode pensar em criptomoedas ou criptomoedas quando ouvir falar disso, bem como outros termos que estão longe desse gás em sua essência..
No entanto, este gás nobre é menos extravagante e "escondido" em comparação com as figuras mencionadas acima; embora sua falta de reatividade não elimine todo o potencial interesse que pode despertar em pesquisas voltadas para diferentes campos, especialmente o físico..
Ao contrário dos outros gases nobres, a luz emitida pelo criptônio quando excitado em um campo elétrico é branca (imagem superior). Por isso, é utilizado para diversos usos na indústria de iluminação. Pode substituir praticamente qualquer luz neon e emitir a sua própria, que se distingue por ser verde amarelado..
Ocorre na natureza como uma mistura de seis isótopos estáveis, sem falar de alguns radioisótopos destinados à medicina nuclear. Para obter esse gás, o ar que respiramos deve ser liquefeito, e seu líquido resultante é submetido a uma destilação fracionada, onde o criptônio é então purificado e separado em seus isótopos constituintes..
Graças ao criptônio, tem sido possível avançar nos estudos de fusão nuclear, bem como nas aplicações de lasers para fins cirúrgicos..
Em 1785, o químico e físico inglês Henry Cavendish descobriu que o ar continha uma pequena proporção de uma substância ainda menos ativa do que o nitrogênio..
Um século depois, o físico inglês Lord Rayleigh isolou do ar um gás que ele pensava ser nitrogênio puro; mas depois descobri que era mais pesado.
Em 1894, o químico escocês Sir William Ramsey colaborou para isolar esse gás, que se revelou um novo elemento: o argônio. Um ano depois, ele isolou o gás hélio aquecendo o mineral cleveita.
O próprio Sir William Ramsey, junto com seu assistente, o químico inglês Morris Travers, descobriu o criptônio em 30 de maio de 1898, em Londres..
Ramsey e Travers acreditavam que havia um espaço na tabela periódica entre os elementos argônio e hélio, e um novo elemento deveria preencher esse espaço. Ramsey, um mês após a descoberta do criptônio, em junho de 1898, descobriu o néon; elemento que preencheu o espaço entre hélio e argônio.
Ramsey suspeitou da existência de um novo elemento oculto em sua descoberta anterior, o argônio. Ramsey e Travers, para testar sua ideia, decidiram tirar um grande volume de argônio do ar. Para isso, eles tiveram que produzir a liquefação do ar.
Em seguida, destilaram o ar líquido para separá-lo em frações e explorar nas frações mais leves a presença do elemento gasoso desejado. Mas eles se enganaram, aparentemente superaqueceram o ar liquefeito e evaporaram grande parte da amostra..
No final, eles tinham apenas 100 mL da amostra e Ramsey estava convencido de que a presença do elemento mais leve que o argônio naquele volume era improvável; mas decidiu explorar a possibilidade da existência de um elemento mais pesado que o argônio no volume residual da amostra.
Seguindo seu pensamento, ele removeu oxigênio e nitrogênio do gás usando cobre e magnésio em brasa. Ele então colocou uma amostra do gás restante em um tubo de vácuo, aplicando uma alta voltagem para obter o espectro do gás..
Como esperado, o argônio estava presente, mas eles notaram o aparecimento no espectro de duas novas linhas brilhantes; um amarelo e outro verde, o que nunca havia sido observado.
Ramsey e Travers calcularam a relação entre o calor específico do gás em pressão constante e seu calor específico em volume constante, encontrando um valor de 1,66 para essa relação. Este valor correspondeu a um gás formado por átomos individuais, mostrando que não era um composto.
Portanto, eles estavam na presença de um novo gás e o criptônio foi descoberto. Ramsey decidiu chamá-lo de Krypton, uma palavra derivada da palavra grega "krypto", que significa "escondido". William Ramsey recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1904 pela descoberta desses gases nobres.
É um gás incolor que exibe uma cor branca incandescente em um campo elétrico..
83.798 u
36
-157,37 ºC
153.415 ºC
Sob condições padrão: 3.949 g / L
Estado líquido (ponto de ebulição): 2,413 g / cm3
2,9 em relação ao ar com valor = 1. Ou seja, o criptônio é três vezes mais denso que o ar.
59,4 cm3/ 1.000 g a 20 ° C
115,775 K e 73,53 kPa
209,48 K e 5,525 MPa
1,64 kJ / mol
9,08 kJ / mol
20,95 J / (mol K)
A uma temperatura de 84 K, tem uma pressão de 1 kPa.
3,0 na escala Pauling
Primeiro: 1.350,8 kJ / mol.
Segundo: 2.350,4 kJ / mol.
Terceiro: 3.565 kJ / mol.
Gás (23 ºC): 220 m / s
Líquido: 1.120 m / s
9,43 10-3 W / (mK)
Diamagnético
O criptônio, sendo um gás nobre, não é muito reativo e não perde ou ganha elétrons. Se conseguir formar um sólido de composição definida, como acontece com o clatrato Kr8(HdoisOU)46 ou seu hidreto Kr (Hdois)4, Diz-se então que participa com um número ou estado de oxidação de 0 (Kr0); ou seja, seus átomos neutros interagem com uma matriz de moléculas.
No entanto, o criptônio pode perder elétrons formalmente se formar ligações com o elemento mais eletronegativo de todos: o flúor. No KrFdois seu número de oxidação é +2, então a existência do cátion divalente Kr é assumidadois+ (Krdois+Fdois-).
Em 1962 a síntese de difluoreto de criptônio (KrFdois) Este composto é um sólido cristalino incolor, altamente volátil, que se decompõe lentamente à temperatura ambiente; mas é estável a -30 ºC. O fluoreto de criptônio é um poderoso agente de oxidação e fluoração.
O criptônio reage com o flúor quando combinado em um tubo de descarga elétrica a -183 ° C, formando KrFdois. A reação também ocorre quando o criptônio e o flúor são irradiados com luz ultravioleta a -196 ° C..
O KrF+ e KrdoisF3+ são compostos formados pela reação de KrFdois com fortes aceitadores de flúor. Krypton é parte de um composto instável: K (OTeF5)dois, que apresenta uma ligação entre o criptônio e um oxigênio (Kr-O).
Uma ligação criptônio-nitrogênio é encontrada no cátion HCΞN-Kr-F. Hidretos de criptônio, KrHdois, pode ser cultivado em pressões acima de 5 GPa.
No início do século 20, todos esses compostos eram considerados impossíveis dada a reatividade zero que se concebia desse gás nobre..
O criptônio, sendo um gás nobre, tem seu octeto completo de valência; ou seja, seus orbitais s e p estão completamente preenchidos com elétrons, o que pode ser verificado em sua configuração eletrônica:
[Ar] 3d10 4sdois 4p6
É um gás monoatômico, independentemente (até o momento) das condições de pressão ou temperatura que operam nele. Portanto, seus três estados são definidos pelas interações interatômicas de seus átomos de Kr, que podem ser imaginados como mármores..
Esses átomos de Kr, assim como seus congêneres (He, Ne, Ar, etc.), não são fáceis de polarizar, pois são relativamente pequenos e também possuem uma alta densidade de elétrons; ou seja, a superfície desses mármores não é deformada de forma apreciável para gerar um dipolo instantâneo que induz outro em um mármore vizinho.
É por essa razão que a única força que mantém os átomos de Kr juntos é a força de dispersão de Londres; mas eles são muito fracos no caso do criptônio, então baixas temperaturas são necessárias para que seus átomos definam um líquido ou cristal.
No entanto, essas temperaturas (pontos de ebulição e fusão, respectivamente) são mais altas em comparação com argônio, néon e hélio. Isso se deve à maior massa atômica do criptônio, equivalente a um raio atômico maior e, portanto, mais polarizável..
Por exemplo, o ponto de ebulição do criptônio é em torno de -153 ºC, enquanto os dos gases nobres argônio (-186 ºC), néon (-246 ºC) e hélio (-269 ºC) são menores; ou seja, seus gases precisam de temperaturas mais frias (próximo a -273,15 ºC ou 0 K) para serem capazes de condensar na fase líquida.
Aqui, vemos como o tamanho de seus raios atômicos está diretamente relacionado às suas interações. O mesmo acontece com seus respectivos pontos de fusão, temperatura em que o criptônio finalmente cristaliza a -157 ºC..
Quando a temperatura cai para -157 ° C, os átomos de Kr se aproximam lentamente o suficiente para coalescer ainda mais e definir um cristal cúbico de face centrada (fcc) branco. Assim, existe agora uma ordem estrutural governada por suas forças de dispersão.
Embora não haja muitas informações sobre ele, o cristal de criptônio fcc pode sofrer transições cristalinas para fases mais densas se for sujeito a pressões enormes; como o hexagonal compacto (hcp), no qual os átomos de Kr estarão mais agrupados.
Além disso, sem deixar esse ponto de lado, os átomos de Kr podem ficar presos em gaiolas de gelo chamadas clatratos. Se a temperatura for baixa o suficiente, talvez haja uma mistura de cristais de criptônio e água, com os átomos de Kr dispostos e circundados por moléculas de água..
Krypton é difundido por toda a atmosfera, incapaz de escapar do campo gravitacional da Terra ao contrário do hélio. No ar que respiramos, sua concentração gira em torno de 1 ppm, embora possa variar dependendo das emanações gasosas; sejam erupções vulcânicas, gêiseres, fontes termais ou talvez depósitos de gás natural.
Por ser pouco solúvel em água, sua concentração na hidrosfera é provavelmente desprezível. O mesmo acontece com os minerais; poucos átomos de criptônio podem ficar presos dentro deles. Portanto, a única fonte desse gás nobre é o ar..
Para obtê-lo, o ar precisa passar por um processo de liquefação, para que todos os seus gases componentes se condensem e formem um líquido. Em seguida, esse líquido é aquecido pela aplicação de destilação fracionada em baixas temperaturas..
Uma vez que o oxigênio, o argônio e o nitrogênio foram destilados, o criptônio e o xenônio permanecem no líquido remanescente, que é adsorvido no carvão ativado ou gel de sílica. Este líquido é aquecido a -153 ºC para destilar o criptônio.
Finalmente, o criptônio coletado é purificado passando por titânio metálico quente, que remove as impurezas gasosas..
Se a separação de seus isótopos for desejada, o gás é levado a subir por uma coluna de vidro onde sofre difusão térmica; os isótopos mais leves irão subir para o topo, enquanto os mais pesados tenderão a ficar na parte inferior. Assim, o isótopo 84Kr e 86Kr, por exemplo, são coletados separadamente no fundo.
O criptônio pode ser armazenado em lâmpadas de vidro Pyrex à pressão ambiente ou em tanques de aço herméticos. Antes da embalagem é submetido a um controle de qualidade por espectroscopia, para certificar que seu espectro é único e não contém linhas de outros elementos..
Outro método para obter o criptônio consiste na fissão nuclear do urânio e do plutônio, a partir do qual também é produzida uma mistura de seus isótopos radioativos..
O criptônio ocorre na natureza como seis isótopos estáveis. Estes, com suas abundâncias correspondentes na Terra, são: 78Kr (0,36%), 80Kr (2,29%), 82Kr (11,59%), 83Kr (11,50%), 84Kr (56,99%) e 86Kr (17,28%). O 78Kr é um isótopo radioativo; mas é tempo de meia-vidat1/2) é tão grande (9.210vinte e um anos) que é praticamente considerado estável.
É por isso que sua massa atômica padrão (peso atômico) é 83,798 u, mais próxima dos 84 u do isótopo. 84Kr.
Em quantidades vestigiais, o radioisótopo também é encontrado 81Kr (t1/2= 2,3 105), que ocorre quando o 80Kr recebe raios cósmicos. Além dos isótopos já mencionados, existem dois radioisótopos sintéticos: 79Kr (t1/2= 35 horas) e 85Kr (t1/2= 11 anos); o último é o que é produzido como um produto da fissão nuclear de urânio e plutônio.
O criptônio é um elemento não tóxico, pois não reage em condições normais, nem representa risco de incêndio quando misturado com agentes oxidantes fortes. Um vazamento desse gás não representa nenhum perigo; a menos que seja respirado diretamente, para deslocar o oxigênio e causar asfixia.
Os átomos de Kr entram e são expulsos do corpo sem participar de nenhuma reação metabólica. Porém, eles podem deslocar o oxigênio que deveria chegar aos pulmões e ser transportado pelo sangue, fazendo com que o indivíduo sofra de narcose ou hipóxia, entre outras doenças..
Caso contrário, respiramos constantemente criptônio em cada respiração. Agora, com relação aos seus compostos, a história é diferente. Por exemplo, o KrFdois é um poderoso agente de fluoração; e, portanto, "dará" ânions F- a qualquer molécula da matriz biológica com a qual se encontra, sendo potencialmente perigoso.
Possivelmente, um clatrato de criptônio (preso em uma gaiola de gelo) não é consideravelmente perigoso, a menos que haja certas impurezas que adicionam toxicidade.
Krypton está presente em várias aplicações em torno de artefatos ou dispositivos projetados para iluminação. Por exemplo, faz parte das "luzes de néon" de cores verdes amareladas. As luzes “legais” do criptônio são brancas, pois seu espectro de emissão cobre todas as cores do espectro visível.
A luz branca do criptônio tem realmente sido usada para fotografias, pois são muito intensas e rápidas, sendo perfeitas para flashes de câmeras de alta velocidade, ou para flashes instantâneos em pistas de aeroportos..
Da mesma forma, os tubos de descarga elétrica que emanam essa luz branca podem ser recobertos com papéis coloridos, dando o efeito de exibir luzes de várias cores sem a necessidade de excitar com outros gases..
É adicionado às lâmpadas de filamento de tungstênio para aumentar sua vida útil e às lâmpadas fluorescentes de argônio para o mesmo fim, reduzindo também sua intensidade e aumentando seus custos (por ser mais caro que o argônio)..
Quando o criptônio constitui o enchimento gasoso das lâmpadas incandescentes, ele aumenta seu brilho e o torna mais azulado..
Os lasers vermelhos vistos em shows de luz são baseados nas linhas espectrais do criptônio, em vez da mistura de hélio-neon.
Por outro lado, lasers de radiação ultravioleta poderosos podem ser feitos com criptônio: aqueles de fluoreto de criptônio (KrF). Este laser é usado para fotolitografia, cirurgias médicas, pesquisas no campo da fusão nuclear e micro-usinagem de materiais sólidos e compostos (modificando sua superfície pela ação do laser).
Entre 1960 e 1983, o comprimento de onda da linha espectral vermelho-laranja do isótopo foi usado. 86Kr (multiplicado por 1.650.763,73), a fim de definir o comprimento exato de um metro.
Porque o radioisótopo 85Kr é um dos produtos da atividade nuclear, onde for detectado é um indício de que houve a detonação de uma arma nuclear, ou que atividades ilegais ou clandestinas dessa energia estão sendo realizadas.
Krypton tem sido usado na medicina como um anestésico, absorvedor de raios-X, detector de anormalidades cardíacas e para cortar a retina dos olhos com seus lasers de maneira precisa e controlada.
Seus radioisótopos também têm aplicações na medicina nuclear, para estudar e rastrear o fluxo de ar e sangue nos pulmões e para obter imagens de ressonância magnética nuclear das vias aéreas do paciente..
Ainda sem comentários