قادت أبحاثوليام رامزي مع مساعدهموريس ترافرس إلى اكتشاف عنصر الكريبتون في سنة 1898، وذلك عندما قاما بتحليل المتبقّي من عملية تقطير مكوّناتالهواء المسيَّل الأخرى؛ فوجداخطوطاً طيفية صفراء وخضراء غير معروفة مسبقاً، فأدركا أنّها تعود إلى عنصر جديد، وأسمياه «كريبتون»، والتي يعود أصلها إلى الكلمةالإغريقيةκρυπτός، والتي تعني «مخفي». وبنفس الأسلوب تمكّن العالمان نفسهما من اكتشاف عنصرالنيون لاحقاً بعد عدّة أسابيع.[3] مُنحَ وليم رامزيجائزة نوبل في الكيمياء سنة 1904 تقديراً لإنجازاته في اكتشافالغازات النبيلة، من ضمنها الكريبتون. أُجريَت عدّة محاولات منذ منتصف القرن العشرين من أجل تحضير مركّبات كيميائية للكريبتون، ففي سنة 1962 عرض الكيميائيأرستيد فون غروسه[ملاحظة 1] مركّباً للكريبتون، والذي خمّن أنّهرباعي فلوريد الكريبتون،[4] ليتّضح فيما بعد أنّهثنائي فلوريد الكريبتون.[5]
قي سنة 1960 عرّفَالمكتب الدولي للأوزان والمقاييس قيمةالمتر بأنّها تعادل 1,650,763.73 ضعفاً من قيمةطول الموجة الموافق لإشعاع النظير كريبتون-86 في الفراغ بين المستويين 2p10 و 5d5.[6][7] وبذلك حلّ هذا التعريف حينذاك مكان قضيب المتر الأصلي، والمصنوع منسبيكةبلاتين-إريديوم، والذي كان طوله محدّداً لطول المتر منذ سنة 1889؛ كما أدّى ذلك التعريف أيضاً إلى نسخ تعريفالأنغستروم العائد إلى سنة 1927 والمعتمِد علىالخطّ الطيفي الأحمرللكادميوم.[8] استمرّ الاعتماد بتعريف المتر على الكريبتون-86 إلى سنة 1983، عندما تغيّر تعريف المتر ليصبح معتمداً علىسرعة الضوء.[9][10][11]
لا تُعرَف كمّيّة الكريبتون في الفضاء بدقّة، لأنّ القياسات مشتقّة من النشاطالنيزكيوالريح الشمسية؛ ولكنّ القياسات الأوّلية اقترحت أنّ الكريبتون موجودٌ بكمّيّات وفيرةٍ في الفضاء؛[14] والتي يمكن مقارنتها بوفرةالليثيوم أوالغاليوم أوالسكانديوم.[15] وُجدَ أيضاً أنّ نسبة الكريبتون إلىالهيدروجين هي نسبةٌ ثابتةٌ في الكون؛ وذلك يشير إلى أنّالوسط بين النجمي قد يكون غنيّاً بالكريبتون.[16] هناك دلائلٌ تشير إلى وجود كمّيّات وفيرةٍ من الكريبتون فيالأقزام البيضاء، وهي تبلغ حوالي 450 ضعف كمّيّتها فيالشمس؛ ولكن لا توجد تفسيرات حاليّة توضّح ارتفاع وفرة الكريبتون في تلك الأجرام.[17]
يُتخَلّص من الميثان وأكسيد النتروز من خلال حرقهما على حفّاز منالبلاتين أوالبالاديوم عند الدرجة 500 °س إلى ثنائي أكسيد الكربون والماء والنتروجين، والتي يمكن التخلّص منها بعمليةامتزاز علىمنخل جزيئي. أمّا بالنسبة للمركّبات الفلورية فيُتَخلّص منها بالإشعاعبالأمواج المكروئية، ممّا يؤدّي إلى انفصام ذرّاتالفلور، والتي تُلتَقط في مزيجٍ قلوّيٍ منهيدروكسيد الصوديوموهيدروكسيد الكالسيوم.[19] بعد عملية التنقية الأولية تلك، يُحوَّل مزيج الكريبتون والزينون إلى عمود تقطير بالتجزئة، ممّا يؤدّي إلى تجمّع الزينون في الأسفل، في حين يَتكثّف الكريبتون أعلى العمود وينفصل عن الأكسجين ويُجَمّع في أسطوانات غازية للتخزين.[18]
للكريبتون 32نظيراً بالإضافة إلى عشرةمُصاوِغات نووية. يتألّف الكريبتون الموجود طبيعياً فيالغلاف الجوّي للأرض من خمسةنظائرمستقرّة (80Kr و82Kr و83Kr و84Kr و86Kr)، بالإضافة إلى وجودالنظير المشعّ كريبتون-7878Kr، والذي يمتلكعمر نصف طويل نسبياً مقداره 9.2×1021 سنة، بشكلٍ يمكن اعتباره مستقرّاً. فالنظير كريبتون-7878Kr يمتلك ثاني أطول عمر نصف معروف بين النظائر التياضمحلالها مراقَبٌ ومعروف، فهو يضمحلّ وفق نمطالتقاط إلكترون مضاعف إلى النظيرسيلينيوم-7878Se.[20][21] من بين النظائر المستقرّة لهذا العنصر يعدّ النظير كريبتون-8484Kr الأكثروفرةً بنسبة 57%، يليه كريبتون-8484Kr بنسبة 17.3%، ثمّ النظير كريبتون-8282Kr بنسبة 11.58%، ثمّ النظير كريبتون-8383Kr بنسبة 11.49%؛ في حين أنّ النظيرَين كريبتون-8080Kr وكريبتون-7878Kr يمتلكان النسبة الأقلّ من وفرة النظائر، وذلك بمقدار 2.28% و0.35%، على الترتيب.[22]
تكون البنية البلورية للكريبتون الصلب على نمط مكعّب
يوجد الكريبتون في الشروط القياسية من الضغط ودرجة الحرارة على هيئة غازأحادي الذرّة عديم اللون والرائحة والمذاق.يتكثّف غاز الكريبتون عند الدرجة 121.2كلفن (−152 °س)، ويتجمّد عند 115.79 كلفن (−157,36 °س). وكما هو الحال مع أغلب الغازات النبيلة، يتبلور الكريبتون الصلب وفقنظام بلّوري مكعّب، يكون فيهلثابت الشبكة البلّوريةa قيمةٌ مقدارها = 572 بيكومتر.[28]
تبلغكثافة الكريبتون مقدار 3.749 كغ/م³ عند الدرجة 0 °س وضغط 1013 هكتوباسكال، لذلك فإنّ الكريبتون أكثف من الهواء. تقعالنقطة الثلاثية فيمخطط الأطوار عند الدرجة 115.76 كلفن وضغط 0.7315بار؛ أمّاالنقطة الحرجة فهي عند −63.75 °س و5.5 ميغاباسكال؛ في حين أنّ الكثافة الحرجة تبلغ 0.909 غ/سم³.[29] يمكن أنينحلّ من الكريبتون في الماء عند الدرجة 0 °س مقدارٌ أعظمي يبلغ 110 مل.[29] يتميّز الكريبتون بأنّ لديهبصمة طيفية مميّزة، إذ لديه عدّةخطوط انبعاث طيفية واضحة، أبرزها وأقواها الأخضر والأصفر.[30]
كما هو الحال مع باقيالغازات النبيلة فإنّ الكريبتونخامل كيميائياً، ويعود السبب في ذلك إلى اكتمالغلاف التكافؤ بالإلكترونات (توزيع الغاز النبيل)، لذلك فهو يوجد بحالة غازأحادي الذرّة. أجرِيَت عدّة محاولات من أجل تحضيرمركّبات كيميائية للغازات النبيلة، ومن ضمنها الكريبتون؛ إذ لم يكن يُعرَف حتى ستّينيات القرن العشرين أيّ مركّب لها.[32] ولكن بعد إعلان أوّل اصطناع ناجح لمركّبللزينون في سنة 1962، أُعلِنَ في السنة التالية اصطناع أوّل مركّب للكريبتون، والذي اعتُقِدَ في البداية أنّهرباعي فلوريد الكريبتون؛[33] ليتّضِحَ لاحقاً أنّه كان تحديداً خاطئاً للبينة، وأنّ المركّب المُصطَنع هوثنائي فلوريد الكريبتون KrF2.[34]
يُحضَّر المركَب المذكور تحت شروطٍ قاسية، إذ يخضع الكريبتون للتفاعل التالي مع عنصرالفلور:
بنية Kr(H2)4، حيث تحاط ثمانيات السطوح من الكريبتون (باللون الأخضر) بجزيئات هيدروجين عشوائية التوجّه.[31]
يعدّ ثنائي فلوريد الكريبتون أشهر مركّبات هذا العنصر؛ ولكن بالرغم من ذلك هناك تقارير وأبحاث عن مركّبات أخرى للكريبتون مع ذرّات غير الفلور. إذ يوجد هناك تقريرٌ غير متحقّق منه بالشكل الكافي عن تشكيلملح منالباريوملحمض أكسجيني للكريبتون.[35] من جهةٍ أخرى، أُجرِيَت أبحاثٌ على وجودأيونات متعدّدة الذرات من الكريبتون معالآرغون+ArKrوالهيدروجين+KrH؛ كما أنّ هناك دلائل على وجود تلك الأيونات معالزينون+KrXe.[36]
يعطي تفاعل KrF2 مع مركّب B(OTeF5)3مركّباً وسطياً غير مستقرّ صيغتهKr(OTeF5)2، والذي يحوي علىرابطة كيميائية بينالأكسجين والكريبتون؛ كما توجد رابطة بين الكريبتونوالنتروجين فيكاتيون+[HC≡N–Kr–F]، والمستحصَل من تفاعل KrF2 مع-[AsF6]+[HC≡NH] تحت الدرجة −50 °س.[37][38] بيّنت تقاريرٌ أخرى أنّ مركَّبيسيانيد هيدريد الكريبتون HKrCN وهيدرو كريبتو الأسيتيلين HKrC≡CH مستقرَّين تحت الدرجة 40كلفن.[32][39]
يمكن لبلّوراتهيدريد الكريبتون Kr(H2)4 أن تنمو تحت ضغوط مرتفعة تتجاوز 5 غيغاباسكال، ووجد أنّ لهابنية بلورية مكعّبة مركزية الوجوه، تحاط فيها ثمانيات السطوح من الكريبتون بجزيئات هيدروجين عشوائية التوجّه.[31] كما يمكن للكريبتون أن يشكّل عدداً منالمركّبات القفصية[ملاحظة 2]، مثلما هو الحال معالهيدروكينون، بحيث أنّ المركّب القفصي للكريبتون فيه يكون مستقرّاً بشكلٍ كافٍ لاحتجاز الكريبتون لفترةٍ طويلةٍ نسبياً.[29] كما يُعرَف أيضاً المركّب القفصي للكريبتون في سكّرحلقي الدكسترينقليل التعدّد.[40]
يعطي الكريبتون قدرة إضاءة أعلى منالنيون في مجالالخطّ الطيفي الأحمر، ولهذا السبب، فإنّ مصادرالليزر الأحمر مرتفعة الشدّة والمستخدَمة في العروض عادةً ما تكون ليزر كريبتون، مع وجود مرايا تساعد على التضخيم؛ إذ أن ليزر الهيليوم أو النيون تكون غير قادرةً على تحقيق ذلك.[41]
يعدّليزر فلوريد الكريبتون نوعاً خاصاً منليزر إكسيمر وله تطبيقات مهمّة. يمتصّ غاز الكريبتون في هذا النوع من الليزر الطاقةَ من المصدر، ممّا يدفع جزيئات غاز الكريبتون للتفاعل مع جزيئات غاز الفلور الموجودة في الوسط، ممّا يؤدّي إلى تشكّل جزيء مثار من KrF:
وهومعقّد غير مستقرّ، ويتفكّك بشكل تلقائي إلى مكوّناته:
وأثناء عملية التفكّك تلك يصدر ذلك الجزيء المثار الطاقةَ عندطول موجة مقداره 248 نانومتر، وذلك بالقرب من مجال طيفالأشعّة فوق البنفسجية.[42] من التطبيقات التي يدخل فيها ليزر فلوريد الكريبتون استخدامه من أجل تتبّع مساراتالتفاعلات النووية، نظراً لارتفاع انتظام حزمة الليزر، ولقصر طولها الموجي، ولإمكانية تغيير حجم الحزمة.[43]
يعدّ مزيج الكريبتون 30% مع الزينون 30% الداخل في تركيبغاز التنفس المُستخدَم من أجل تقييم عملية التنفّس الموضعي فيالتصوير المقطعي المحوسب[ملاحظة 5] ذا أفضليةٍ على استخدام غاز الزينون لوحده لتلك العملية.[47]
يعطيالتفريغ الكهربائي للمصابيح الحاوية على غاز الكريبتون لوناً أبيض، لذلك فإنّ له تطبيقات مختلفة في مجال الإضاءة. إذ يُستخدَم الكريبتون في مجالالتصوير الفوتوغرافي للحصول على مصدر لضوء أبيض. كما يضاف هذا العنصر معالزئبق في بعض الأحيان لكي تصبح اللافتات المضيئة أكثر توهّجاً؛[49] كما يُمزَج معالآرغون في المصابيح الفلورية الموفّرة للطاقة؛[50] وكذلك معالزينون من أجل التخفيف من تبخّر الوشيعة فيالمصابيح المتوهّجة ومن أجل التقليل مندرجة حرارة التشغيل.[51]
يصدر الكريبتون ضوءاً ذا لون أبيض عند تفريغه كهربائياً
يُستخدَم وجود النظير كريبتون-85 في الغلاف الجوّي من أجل تتبّع الأنشطة النووية في عددٍ من الدُوَل؛[52][53] إذ ينطلق ذلك النظير إلى الغلاف الجوّي للأرض من عمليّات الانشطار النووي للبلوتونيوم.
يُستخدَم الكريبتون أحياناً في مجال عزل ألواح النوافذ.[54]
لا يعدّ الكريبتون غازاً سامّاً بحدِّ ذاته، ولكنّه قد يسبّبالاختناق.[56] للكريبتونقدرة تخديرية تفوق الهواء بسبعة أضعاف، وقد يؤدّي استنشاق مزيجٌ من 50% كريبتون و50% هواء إلى التخدّر عند البشر، كما يحدث عندالتخدّر بالنيتروجين؛ وقد يحدث ذلك في حالة التسريب الغازي، خاصّةً أنّ الكريبتون أكثف من الهواء.[57]
^ابJohn F. Lehmann, Hélène P. A. Mercier, Gary J. Schrobilgen: The chemistry of krypton. In:Coordination Chemistry Reviews. 233/234, 2002, S. 1–39,doi:10.1016/S0010-8545(02)00202-3.
^A. G. W. Cameron:Abundances of the elements in the solar system. In:Space Science Reviews. 15, 1970, S. 121–146;(PDF)نسخة محفوظة 2017-08-07 على موقعواي باك مشين.
^Stefan I. B. Cartledge, J. T. Lauroesch, David M. Meyer, Ulysses J. Sofia, Geoffrey C. Clayton:Interstellar Krypton Abundances: The Detection of Kiloparsec-scale Differences in Galactic Nucleosynthetic History. In:The Astrophysical Journal. 687, 2008, S. 1043–1053,doi:10.1086/592132.
^Klaus Werner, Thomas Rauch, Ellen Ringat, Jeffrey W. Kruk:First detection of Krypton and Xenon in a white dwarf. In:The Astrophysical Journal. 753, 2012, S. L7,doi:10.1088/2041-8205/753/1/L7.
^ابجP. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger:Noble Gases. In:Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2006,doi:10.1002/14356007.a17 485.
^Jean-Christophe Rostaing, Francis Bryselbout, Michel Moisan, Jean-Claude Parenta:Méthode d’épuration des gaz rares au moyen de décharges électriques de haute fréquence. In:Comptes Rendus de l'Académie des Sciences – Series IV – Physics. 1, 1, 2000, S. 99–105,doi:10.1016/S1296-2147(00)70012-6.
^Gavrilyuk، Yu. M.؛ Gangapshev، A. M.؛ Kazalov، V. V.؛ Kuzminov، V. V.؛ Panasenko، S. I.؛ Ratkevich، S. S. (4 مارس 2013). "Indications of 2ν2K capture in78Kr".Phys. Rev. C. ج. 87 ع. 3: 035501.Bibcode:2013PhRvC..87c5501G.DOI:10.1103/PhysRevC.87.035501.
^R. Purtschert, R. Yokochi, N. C. Sturchio:Krypton-81 dating of old groundwater. S. 91–124 in: A. Suckow, P. K. Aggarwal, L. Araguas-Araguas (Hrsg.):Isotope Methods For Dating Old Groundwater. Internationale Atomenergiebehörde, Wien 2013 (PDF 18 MB; komplettes Buch)نسخة محفوظة 2021-07-07 على موقعواي باك مشين.
^"Krypton"(PDF). Argonne National Laboratory, EVS. 2005. مؤرشف منالأصل(PDF) في 2009-12-20. اطلع عليه بتاريخ2007-03-17.
^K. Schubert:Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. In:Acta Crystallographica. 30, 1974, S. 193–204.
^ابجRömpp Online."Krypton". Thieme Gruppe. مؤرشف منالأصل في 2021-05-13.
^"Periodic Table of the Elements"(PDF). Los Alamos National Laboratory's Chemistry Division. ص. 100–101. مؤرشف منالأصل(PDF) في 2006-11-25. اطلع عليه بتاريخ2007-04-05.
^Leonid Khriachtchev, Hanna Tanskanen, Arik Cohen, R. Benny Gerber, Jan Lundell, Mika Pettersson, Harri Kiljunen, Markku Räsänen:A Gate to Organokrypton Chemistry: HKrCCH. In:Journal of the American Chemical Society. 125, 23, 2003, S. 6876–6877,doi:10.1021/ja0355269.
^Wolfram Saenger, Mathias Noltemeyer:Röntgen-Strukturanalyse des α-Cyclodextrin-Krypton-Einschlußkomplexes: Ein Edelgas in organischer Matrix. In:Angewandte Chemie. 86, 16, 1972, S. 594–595,doi:10.1002/ange.19740861611.
^V. M. Aulchenko, S. G. Klimenko, G. M. Kolachev, L. A. Leontiev, A. P. Onuchin, V. S. Panin, Yu. V. Pril, V. A. Rodyakin, A. V. Rylin, V. A. Tayursky, Yu. A. Tikhonov, P. Cantoni, P. L. Frabetti, L. Stagni, G. Lo Bianco, F. Palombo, P. F. Manfredi, V. Re, V. Speziali:Investigation of an electromagnetic calorimeter based on liquid krypton. In:Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 289, 1990, S. 468–474,doi:10.1016/0168-9002(90)91518-G.
^E. Mazzucato:Status of the NA48 experiment at the CERN SPS. In:Nuclear Physics B – Proceedings Supplements. 59, 1997, S. 174–181,doi:10.1016/S0920-5632(97)00440-4.
