O criptônio foi descoberto em 30 de maio de 1898 pelos químicos britânicos William Ramsay (1852-1916) e Morris Travers (1872-1961) no University College de Londres. Essa descoberta fez parte de uma notável série de identificações de gases nobres por Ramsay, que já havia descoberto o argônio em 1894 com Lord Rayleigh, e o hélio terrestre em 1895.
Ramsay e Travers buscavam sistematicamente novos elementos no ar atmosférico usando a técnica de destilação fracionada do ar líquido. Após isolar o argônio, eles suspeitavam da existência de outros gases inertes na atmosfera. Ao evaporar lentamente o ar líquido e analisar as diferentes frações por espectroscopia, descobriram primeiro o neônio e o criptônio em maio de 1898, seguido pelo xenônio algumas semanas depois.
O criptônio foi identificado por seu espectro de emissão característico, mostrando linhas brilhantes verdes e amarelo-alaranjadas particularmente intensas. Ramsay e Travers escolheram o nome criptônio do grego kryptos, que significa escondido, em referência à dificuldade de detectá-lo na atmosfera terrestre, onde representa apenas uma parte por milhão em volume.
A descoberta do criptônio, juntamente com a do neônio e do xenônio, completou o grupo dos gases nobres na tabela periódica de Mendeleev e confirmou a periodicidade das propriedades químicas. William Ramsay recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1904 por seu trabalho sobre os gases nobres, incluindo a descoberta do argônio, hélio, neônio, criptônio e xenônio.
Em 1960, o criptônio adquiriu uma importância metrológica fundamental quando o comprimento de onda da linha laranja do criptônio-86 foi escolhido como a nova definição do metro, substituindo a barra de platina-irídio do Bureau Internacional de Pesos e Medidas. Essa definição permaneceu em vigor até 1983, quando o metro foi redefinido com base na velocidade da luz.
O criptônio (símbolo Kr, número atômico 36) é um gás nobre do grupo 18 da tabela periódica. Seu átomo possui 36 prótons, geralmente 48 nêutrons (para o isótopo mais abundante \(\,^{84}\mathrm{Kr}\)) e 36 elétrons com a configuração eletrônica [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶.
O criptônio é um gás monoatômico incolor, inodoro e insípido em condições normais. É cerca de três vezes mais denso que o ar, com uma densidade de 3,749 g/L a 0 °C e 1 atmosfera. Essa alta densidade o torna mais pesado que a maioria dos gases atmosféricos comuns.
Como todos os gases nobres, o criptônio possui uma camada eletrônica externa completamente preenchida (configuração estável de octeto), o que lhe confere uma estabilidade química excepcional e uma reatividade quase nula em condições normais. Essa estrutura eletrônica saturada explica por que o criptônio existe naturalmente na forma de átomos isolados em vez de moléculas.
O criptônio se liquefaz a -153,4 °C (119,8 K) sob pressão atmosférica normal e se solidifica a -157,4 °C (115,8 K). O criptônio líquido é incolor e transparente, enquanto o criptônio sólido forma cristais com uma estrutura cúbica de faces centradas, característica dos gases nobres solidificados.
Ponto de liquefação do criptônio: 119,8 K (-153,4 °C).
Ponto de solidificação do criptônio: 115,8 K (-157,4 °C).
Ponto crítico do criptônio: 209,4 K (-63,8 °C) a 55,0 bar.
| Isótopo / Notação | Prótons (Z) | Nêutrons (N) | Massa atômica (u) | Abundância natural | Meia-vida / Estabilidade | Decaimento / Observações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Criptônio-78 — \(\,^{78}\mathrm{Kr}\,\) | 36 | 42 | 77,920365 u | ≈ 0,355 % | Estável | Isótopo estável mais leve do criptônio natural, o mais raro dos isótopos estáveis. |
| Criptônio-80 — \(\,^{80}\mathrm{Kr}\,\) | 36 | 44 | 79,916378 u | ≈ 2,286 % | Estável | Segundo isótopo estável mais raro do criptônio natural. |
| Criptônio-82 — \(\,^{82}\mathrm{Kr}\,\) | 36 | 46 | 81,913484 u | ≈ 11,593 % | Estável | Terceiro isótopo estável mais abundante do criptônio natural. |
| Criptônio-83 — \(\,^{83}\mathrm{Kr}\,\) | 36 | 47 | 82,914136 u | ≈ 11,500 % | Estável | Possui um spin nuclear usado em espectroscopia de RMN e imagem médica. |
| Criptônio-84 — \(\,^{84}\mathrm{Kr}\,\) | 36 | 48 | 83,911507 u | ≈ 56,987 % | Estável | Isótopo mais abundante do criptônio, representando mais da metade do criptônio natural. |
| Criptônio-86 — \(\,^{86}\mathrm{Kr}\,\) | 36 | 50 | 85,910610 u | ≈ 17,279 % | Estável | Usado historicamente (1960-1983) para definir o metro por meio de sua linha de emissão laranja. |
| Criptônio-81 — \(\,^{81}\mathrm{Kr}\,\) | 36 | 45 | 80,916592 u | Traços | ≈ 229.000 anos | Radioativo (captura eletrônica). Produzido por raios cósmicos, usado para datar águas subterrâneas antigas. |
| Criptônio-85 — \(\,^{85}\mathrm{Kr}\,\) | 36 | 49 | 84,912527 u | Sintético | ≈ 10,76 anos | Radioativo (β⁻). Produto de fissão nuclear, usado como traçador e em detectores de vazamentos. |
N.B.:
Camadas eletrônicas: Como os elétrons estão organizados ao redor do núcleo.
O criptônio possui 36 elétrons distribuídos em quatro camadas eletrônicas. Sua configuração eletrônica completa é: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶, ou simplificada: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶. Essa configuração também pode ser escrita como: K(2) L(8) M(18) N(8).
Camada K (n=1): contém 2 elétrons na subcamada 1s. Essa camada interna está completa e é muito estável.
Camada L (n=2): contém 8 elétrons distribuídos como 2s² 2p⁶. Essa camada também está completa, formando uma configuração de gás nobre (neônio).
Camada M (n=3): contém 18 elétrons distribuídos como 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. Essa camada está completamente preenchida, incluindo a subcamada d completa.
Camada N (n=4): contém 8 elétrons distribuídos como 4s² 4p⁶. Essa camada externa completa confere ao criptônio sua estabilidade excepcional.
A configuração eletrônica do criptônio, com sua camada de valência completamente saturada (octeto completo), explica sua notável inércia química. Durante muito tempo, os gases nobres foram considerados totalmente inertes e incapazes de formar compostos químicos.
No entanto, em 1962, o químico britânico Neil Bartlett revolucionou esse conceito ao sintetizar o primeiro composto de xenônio. Essa descoberta abriu caminho para a química dos gases nobres pesados. Embora o criptônio seja menos reativo que o xenônio devido à sua maior energia de ionização, alguns compostos de criptônio foram sintetizados em condições extremas.
O difluoreto de criptônio (KrF₂) foi o primeiro composto estável de criptônio sintetizado, em 1963. Esse sólido branco se forma pela irradiação de uma mistura de criptônio e flúor a baixa temperatura. KrF₂ é um oxidante extremamente potente, mas permanece instável à temperatura ambiente, decompondo-se lentamente em criptônio e flúor.
Outros compostos, como os íons KrF⁺ e Kr₂F₃⁺, foram caracterizados, assim como clatratos onde moléculas de criptônio são fisicamente aprisionadas em gaiolas de moléculas de água (hidratos de criptônio) ou outras estruturas hospedeiras. Esses clatratos não são verdadeiros compostos químicos, mas complexos de inclusão mantidos por forças de Van der Waals.
O criptônio também pode formar compostos metaestáveis com hidrogênio e nitrogênio sob descarga elétrica ou irradiação, mas essas espécies são extremamente instáveis e só existem a temperaturas muito baixas ou por períodos muito curtos.
O criptônio apresenta um espectro de emissão particularmente rico e complexo quando excitado por uma descarga elétrica. Seu espectro característico inclui muitas linhas na faixa visível, notavelmente linhas verdes intensas (557,0 nm), linhas amarelo-esverdeadas (587,1 nm) e linhas laranjas (605,6 nm e 645,6 nm).
A linha laranja do criptônio-86 a 605,78 nm (transição entre os níveis 2p10 e 5d5) possui uma largura espectral excepcionalmente estreita, o que a tornou a escolha ideal para definir o metro entre 1960 e 1983. Um metro era definido como 1.650.763,73 comprimentos de onda dessa radiação no vácuo, uma definição de precisão sem igual na época.
Quando excitado, o criptônio emite uma luz branca brilhante com um forte componente verde, produzindo iluminação de alta qualidade com excelente reprodução de cores. Essa propriedade é explorada em lâmpadas de descarga de criptônio usadas para iluminação profissional, fotografia e projetores.
O criptônio também participa de fenômenos de fluorescência e fosforescência em certos materiais dopados. Compostos excímeros de criptônio (dímeros excitados Kr₂*) emitem no ultravioleta e são usados em certos lasers excímeros para litografia e cirurgia ocular.
O criptônio é sintetizado nas estrelas por vários processos de nucleossíntese estelar. Os isótopos de criptônio são produzidos principalmente durante a queima de silício em supernovas do tipo II, bem como pelos processos s (captura lenta de nêutrons) e r (captura rápida de nêutrons). Os seis isótopos estáveis do criptônio refletem as contribuições desses diferentes processos nucleossintéticos.
A abundância cósmica do criptônio é de cerca de 5×10⁻⁹ vezes a do hidrogênio em número de átomos, tornando-o um dos gases nobres mais raros depois do xenônio. Essa raridade relativa é explicada pelas dificuldades na síntese de núcleos nesta região de massa atômica (A ≈ 78-86) e pela posição do criptônio além do pico de ferro na curva de estabilidade nuclear.
O criptônio desempenha um papel importante no estudo da nucleossíntese e da evolução química do universo. As razões isotópicas do criptônio em meteoritos primitivos, grãos pré-solares e gases nobres aprisionados em minerais fornecem informações valiosas sobre as condições no sistema solar primitivo e as diferentes populações estelares que contribuíram para sua formação.
Anomalias isotópicas de criptônio foram descobertas em certas inclusões refratárias de meteoritos, sugerindo a presença de componentes formados em ambientes estelares distintos antes do colapso da nebulosa solar. O isótopo criptônio-81, produzido por raios cósmicos, é usado para datar eventos de exposição cósmica de meteoritos e para rastrear sua história no espaço interplanetário.
As linhas espectrais do criptônio ionizado (Kr II, Kr III, Kr IV) foram observadas nos espectros de certas estrelas quentes dos tipos B e A, bem como em nebulosas planetárias e remanescentes de supernovas. A análise dessas linhas permite estudar as condições físicas (temperatura, densidade, ionização) desses objetos astrofísicos.
N.B.:
O criptônio está presente na atmosfera terrestre em uma concentração de cerca de 1,14 partes por milhão em volume (1,14 ppm ou 0,000114%), tornando-o um dos gases raros atmosféricos. Essa concentração aparentemente baixa representa, no entanto, cerca de 15 bilhões de toneladas de criptônio em toda a atmosfera terrestre.
O criptônio é extraído industrialmente por destilação fracionada do ar líquido, um processo desenvolvido no início do século XX. O ar é primeiro liquefeito por compressão e resfriamento, depois os diferentes componentes são separados de acordo com seus pontos de ebulição. O criptônio, com seu ponto de ebulição entre o oxigênio e o xenônio, é isolado em uma fração enriquecida e depois purificado ainda mais.
A produção mundial de criptônio é relativamente modesta, cerca de 8 a 10 toneladas por ano, principalmente na Ucrânia, Polônia, Estados Unidos, Islândia e China. O criptônio é um dos gases industriais mais caros devido à sua raridade atmosférica e ao processo complexo necessário para sua extração e purificação. O preço do criptônio de alta pureza pode atingir vários milhares de euros por quilograma.
O criptônio-85, um isótopo radioativo produzido pela fissão nuclear em reatores, tem se acumulado gradualmente na atmosfera terrestre desde o início da era nuclear. Sua concentração atmosférica aumentou mais de 100 vezes desde 1950, embora ainda seja extremamente baixa (cerca de 1,5 Bq/m³). O criptônio-85 é liberado principalmente durante o reprocessamento de combustível nuclear usado e é um traçador útil para estudar a circulação atmosférica global.
Devido à sua inércia química total, o criptônio não apresenta nenhum risco toxicológico. No entanto, como todos os gases inertes, pode causar asfixia por deslocamento do oxigênio em espaços confinados. O criptônio líquido, a -153 °C, apresenta os riscos criogênicos habituais (queimaduras por frio, fragilização de materiais).
O criptônio-83 hiperpolarizado representa uma inovação recente em imagem médica, permitindo a visualização detalhada dos pulmões por ressonância magnética. Essa técnica oferece uma alternativa promissora à imagem por raios X para o diagnóstico de doenças pulmonares, com a vantagem de evitar a exposição a radiações ionizantes.
Berílio (Z=4): um metal
raro com propriedades excepcionais 
