Qu’est-ce que le krypton ?
Le krypton est un élément dont le numéro atomique est 36.
Il s’agit d’un gaz noble appartenant au groupe 18 du tableau périodique. Il est également appelé gaz inerte car il ne subit pas facilement de réactions chimiques. Le point d’ébullition du krypton est plus élevé que celui de l’oxygène. C’est donc un sous-produit du refroidissement de l’air pour produire des gaz de séparation de l’air (oxygène, azote et argon).
Lorsque l’oxygène liquide contenant du krypton est séparé de ses composants par un purificateur, il est possible de produire du krypton très pur.
Utilisations du krypton
Le krypton est largement utilisé comme gaz inerte et ininflammable car il ne réagit pas facilement avec d’autres substances. Un exemple typique est celui du gaz encapsulé dans les éclairages et les lampes. Il a une faible conductivité thermique, ce qui peut réduire la perte de chaleur due à la dissipation de la chaleur du filament de l’ampoule.
On dit qu’il améliore l’efficacité des lampes d’environ 10 % par rapport aux ampoules remplies d’argon. En outre, en raison de ses propriétés d’isolation thermique élevées, le krypton est également utilisé comme matériau de construction. Les vitres scellées au krypton peuvent être utilisées pour augmenter l’efficacité du chauffage de zones intérieures entières.
Dans les domaines de pointe, le KrF est également largement utilisé comme source de lumière pour les lasers de gravure dans la production de semi-conducteurs.
Propriétés du krypton
Le krypton a un point de fusion de -157,2°C et un point d’ébullition de -152,9°C. C’est un gaz incolore et inodore à température et pression ambiantes. Il est présent dans l’air à environ 1,14 ppm. Il est obtenu par liquéfaction de l’air et par distillation fractionnée.
Le krypton a une densité de 2,82 à -157°C. C’est un gaz lourd qui émet une voix grave lorsqu’il est inhalé. Il n’a pas d’électrons de valence dans sa couche externe et est chimiquement stable.
Structure du krypton
On connaît 31 isotopes du krypton. Il existe cinq isotopes stables et un isotope radioactif dans la nature.
Il peut former des composés d’inclusion avec l’eau et l’hydroquinone. Les formules chimiques sont Kr-6H2O et Kr-3C6H4(OH)2. Des cristaux d’hydrure de krypton (Kr(H2)4) sont obtenus au-dessus de 5 GPa.
Ces cristaux ont une structure cubique à faces centrées, les octaèdres de krypton étant entourés de molécules d’hydrogène orientées de manière aléatoire.
Autres informations sur le krypton
1. Isotopes du krypton
Le 81Kr est produit par des réactions dans l’atmosphère. Il a une demi-vie de 250 000 ans et constitue la source isotopique naturelle de krypton. Le krypton près de la surface de l’eau est très volatil et le 81Kr est utilisé pour dater les eaux souterraines de 50 000 à 800 000 ans.
Le 78Kr est un nucléide dans lequel se produit une double capture d’électrons. Toutefois, sa probabilité est faible et sa demi-vie est estimée à plus de 1,1 x 1020 ans. Le 85Kr, un gaz radioactif inerte, a une demi-vie de 10,76 ans. Il est produit par la réaction de fission du plutonium et de l’uranium, est fabriqué dans les réacteurs nucléaires et est entièrement rejeté dans l’environnement lors du retraitement des barres de combustible.
Dans les années 1940, la concentration atmosphérique de 85Kr était inférieure à 0,001 becquerel par m3 d’air. Cependant, les concentrations actuelles sont supérieures à 1 becquerel pour 1 m3. Les concentrations seraient 30 % plus élevées dans l’Arctique que dans l’Antarctique. Cela s’explique par le fait que la plupart des réacteurs sont situés dans l’hémisphère nord : le 85Kr devient 85Rb par désintégration bêta.
2. Composés du krypton
Le krypton est inerte, mais peut former des composés instables avec le fluor et un nombre d’oxydation de +2. Le bifluorure de krypton est un solide volatil dont la formule chimique est KrF2 ; la structure moléculaire de KrF2 est linéaire et la distance Kr-F est de 188,9 pm. La réaction avec des acides forts donne des cations tels que KrF+ et Kr2F3+.
La réaction du KrF2 avec le B(OTeF5)3 peut produire du Kr(OTeF5)2, un composé instable contenant une liaison krypton-oxygène. On trouve également des liaisons krypton-azote dans [HC=N-Kr-F]+ produit par la réaction de KrF2 avec [HC=NH]+[AsF6-] au-dessous de -50°C. HKrCN et HKrC=CH seraient stables jusqu’à 40 K.