Sciences · Éléments chimiques
Krypton
Le krypton (Kr, numéro atomique 36) est un gaz noble incolore, environ trois fois plus dense que l’air et présent à hauteur d’un millionième dans l’atmosphère. Il sert dans l’éclairage, le vitrage isolant et la propulsion des satellites.
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Le krypton est connu du grand public surtout par la kryptonite de Superman, minéral imaginaire. Le vrai krypton est un gaz noble bien réel, découvert en 1898 dans l’air liquide. Il a servi pendant plus de vingt ans à définir le mètre et propulse aujourd’hui des milliers de satellites.
Fiche d’identité
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Symbole | Kr |
| Numéro atomique | 36 |
| Masse atomique | 83,798 u |
| Famille | Gaz noble (groupe 18, période 4) |
| État à 20 °C | Gaz |
| Fusion | −157,4 °C |
| Ébullition | −153,4 °C |
| Découverte | 30 mai 1898, William Ramsay et Morris Travers |
| Abondance | environ 1,1 ppm dans l’air sec |
Propriétés
Le krypton est un gaz monoatomique, incolore et inodore. Sa couche électronique externe complète le rend très peu réactif (voir gaz nobles). Il forme cependant quelques composés, notamment le difluorure de krypton (KrF₂), obtenu en 1963, l’un des oxydants les plus puissants connus.
Excité par une décharge électrique, il émet une lumière blanchâtre riche en raies, dont une raie orange-rouge très fine. Il conduit encore moins la chaleur que l’argon, d’où son intérêt comme isolant.
Isotopes
Le krypton naturel compte six isotopes stables (ou quasi stables), dont le krypton 84 est le plus abondant (environ 57 %). Le krypton 85, radioactif (période d’environ 10,8 ans), est produit par la fission de l’uranium dans les réacteurs et libéré notamment lors du retraitement du combustible : sa concentration dans l’air permet de surveiller les activités nucléaires. Le krypton 81, produit par les rayons cosmiques, sert à dater des eaux souterraines et des glaces très anciennes.
Le krypton et la définition du mètre
De 1960 à 1983, le mètre était défini comme 1 650 763,73 longueurs d’onde, dans le vide, de la raie orange-rouge émise par le krypton 86. Cette définition, plus précise que le mètre-étalon en platine iridié, a été remplacée en 1983 par une définition fondée sur la vitesse de la lumière (voir unités du système international).
Où le trouve-t-on ?
Essentiellement dans l'atmosphère, en très faible proportion. Des traces de krypton piégées dans les météorites et les roches renseignent sur la formation du système solaire.
Production
Le krypton est extrait par distillation fractionnée de l’air liquide, comme sous-produit des grandes unités qui produisent oxygène et azote. Il est récupéré avec le xénon dans un mélange concentré, puis séparé. Sa rareté le rend coûteux : il faut traiter environ un million de litres d’air pour obtenir environ un litre de krypton.
Usages
| Usage | Rôle du krypton |
|---|---|
| Éclairage | ampoules à incandescence et halogènes haut de gamme, lampes flash, certaines lampes de projection |
| Vitrage isolant | remplissage des triples vitrages à lame fine, plus isolant que l’argon |
| Propulsion spatiale | propulseurs à effet Hall de constellations de satellites comme Starlink, moins chers que le xénon |
| Lasers | lasers à fluorure de krypton (excimères) utilisés en photolithographie et en recherche sur la fusion |
| Médecine | krypton 81m pour l’imagerie de la ventilation pulmonaire |
| Photographie | flashs de studio et stroboscopes |
Rôle biologique et toxicité
Le krypton n’a aucun rôle biologique et n’est pas toxique. Respiré à forte pression partielle, il a un effet narcotique, plus marqué que celui de l’azote. Comme tout gaz inerte dense, il peut provoquer une asphyxie en espace confiné.
Histoire du nom
Après la découverte de l’argon en 1894, William Ramsay et Morris Travers, à l’University College de Londres, cherchent d’autres gaz inconnus dans l’air. Le 30 mai 1898, en laissant s’évaporer lentement de l’air liquide, ils recueillent un résidu dont le spectre présente des raies jaunes et vertes inédites. Ils le nomment krypton, du grec kruptos, « caché ». Dans les semaines suivantes, ils découvrent le néon puis le xénon. Ramsay reçoit le prix Nobel de chimie en 1904 pour la découverte des gaz nobles.
Questions fréquentes
La kryptonite existe-t-elle ?
Non, c’est une invention de la bande dessinée Superman. En 2007, un minéral réel découvert en Serbie, la jadarite, s’est révélé avoir une composition proche de celle décrite dans un film, mais il ne contient pas de krypton.
Pourquoi utilise-t-on le krypton dans les fenêtres ?
Il conduit moins la chaleur que l’argon : à épaisseur égale, il isole mieux, ce qui permet des vitrages plus fins. Il est plus cher et réservé aux vitrages performants.
Le krypton est-il radioactif ?
Le krypton naturel est stable. Seul le krypton 85, d’origine humaine, est radioactif, présent en très faibles concentrations dans l’air.