El Kriptón (Kr)

El kriptón (Kr), un gas noble incoloro, inodoro e insípido, descubierto en 1898 por Sir William Ramsay y Morris W. Travers, ha trascendido su inicial clasificación como elemento inerte para convertirse en un componente vital en una amplia gama de aplicaciones tecnológicas y científicas. Aunque su concentración en la atmósfera terrestre es baja (aproximadamente 1 ppm), su obtención industrial mediante la destilación fraccionada del aire líquido lo hace accesible. Sus propiedades físicas únicas, como su característico espectro de líneas brillantes y su capacidad de licuefacción a bajas temperaturas, junto con una reactividad química inesperada, especialmente con el flúor, han permitido la síntesis de compuestos como el difluoruro de kriptón (KrF₂), un potente agente oxidante. Desde la iluminación de alto rendimiento y el aislamiento térmico en ventanas, hasta láseres de precisión para cirugía y litografía, propulsores espaciales y trazadores médicos, el kriptón demuestra una versatilidad que subraya su importancia creciente en la química moderna y la ingeniería avanzada.

1. Introducción al Kriptón

1.1. Descubrimiento e Historia

El kriptón, un elemento químico fascinante, fue descubierto en 1898 por los químicos británicos Sir William Ramsay y Morris W. Travers.¹ Este hallazgo se produjo como parte de una serie de descubrimientos de gases nobles, logrados a través de un meticuloso proceso de destilación fraccionada de aire líquido.¹ En este procedimiento, el kriptón se identificó en el residuo que permanecía justo por encima del punto de ebullición del aire líquido, revelando su presencia oculta.¹

El nombre «kriptón» proviene del adjetivo griego «κρυπτός» (kryptos), que significa «oculto».¹ Esta denominación refleja no solo su baja abundancia en la atmósfera terrestre, que lo mantuvo sin descubrir durante mucho tiempo, sino también la percepción inicial de su naturaleza elusiva y su aparente falta de reactividad química. La historia de su descubrimiento es un testimonio de la perseverancia científica y de la capacidad de desvelar elementos que, por su naturaleza, permanecen «escondidos» en la composición del aire que nos rodea.

1.2. Características Generales y Ubicación en la Tabla Periódica

El kriptón (símbolo atómico Kr, número atómico 36) es un elemento no metálico y gaseoso que pertenece al Grupo 18 de la tabla periódica, conocido como el grupo de los gases nobles.³ Esta clasificación se debe a su configuración electrónica, que termina en 4s² 3d¹⁰ 4p⁶.¹ Esta configuración confiere al átomo una capa de valencia completa con ocho electrones, lo que tradicionalmente se ha asociado con una estabilidad química excepcional y una baja tendencia a formar enlaces con otros elementos.⁷

Durante mucho tiempo, los gases nobles fueron considerados completamente inertes, un principio fundamental en la química. Sin embargo, la trayectoria del kriptón desafía esta noción. A pesar de su nombre, que evoca lo «oculto» y lo no reactivo, investigaciones posteriores han demostrado que el kriptón puede, de hecho, reaccionar con elementos altamente electronegativos.³ La exitosa síntesis de compuestos de kriptón, como el difluoruro de kriptón (KrF₂), en 1963 ¹, marcó un punto de inflexión, refutando la idea de su inercia absoluta.³ Este avance no solo amplió la comprensión de la química de los gases nobles, sino que también demostró cómo la experimentación rigurosa puede transformar paradigmas científicos establecidos, revelando una reactividad «oculta» en un elemento que lleva ese mismo nombre. Este descubrimiento ha abierto nuevas vías para la síntesis química y ha enriquecido la comprensión teórica de los enlaces químicos.

2. Obtención y Abundancia

2.1. Presencia Natural

El kriptón es un componente minoritario de la atmósfera terrestre, donde se encuentra en una concentración extremadamente baja, aproximadamente 1 parte por millón (ppm), lo que equivale al 0.0001% de la composición atmosférica.¹ Además de su presencia atmosférica, el kriptón es un producto de la fisión nuclear del uranio y el plutonio.¹ El isótopo radiactivo kriptón-85 (⁸⁵Kr), con una vida media de 10.76 años, es un subproducto particularmente relevante de estos procesos de fisión y se libera durante el reprocesamiento de barras de combustible nuclear.⁴ Se han detectado también trazas de kriptón en meteoritos y diversos minerales.¹⁰ La abundancia de kriptón en el espacio exterior es menos clara, aunque las mediciones iniciales sugieren su presencia.¹

2.2. Métodos de Obtención Industrial

La principal y más viable fuente de kriptón a escala industrial es la destilación fraccionada del aire líquido.¹ Este proceso es fundamental para la separación de los componentes del aire y se lleva a cabo en varias etapas:

1. Prefiltración: Inicialmente, el aire ambiental se somete a un proceso de prefiltración para eliminar partículas de polvo y otras impurezas antes de la compresión.¹¹
2. Compresión: Posteriormente, el aire se comprime a presiones que oscilan típicamente entre 5 y 10 bar manométricos. La presión final se ajusta en función de los productos deseados y su estado físico (gas o líquido).¹¹
3. Licuefacción y Destilación Fraccionada: El aire comprimido se enfría hasta alcanzar su punto de licuefacción. Una vez en estado líquido, se introduce en un sistema de destilación fraccionada que consta de al menos dos columnas.⁵ Este método aprovecha las diferencias en los puntos de ebullición de los distintos componentes del aire (nitrógeno, oxígeno, argón, neón, kriptón y xenón) para separarlos de manera eficiente.⁵ El kriptón, junto con el neón y el xenón, se recupera en las etapas avanzadas de este proceso de separación del aire.¹¹ Es importante destacar que el kriptón a menudo se obtiene como un subproducto de la fabricación de gas xenón.¹²

La naturaleza isotópica del kriptón lo convierte en un indicador valioso tanto en estudios geoquímicos como en la monitorización de actividades nucleares. Por ejemplo, el isótopo kriptón-85 (⁸⁵Kr), al ser un producto de la fisión de uranio y plutonio ⁴, se libera durante el reprocesamiento de combustible nuclear.⁴ Su detección y el análisis de sus concentraciones, como el gradiente observado del 30% más alto en el Polo Norte en comparación con el Polo Sur debido a la mezcla convectiva ¹, permiten identificar y rastrear actividades nucleares humanas, incluyendo aquellas relacionadas con la producción de plutonio apto para armas.¹ La inercia química del kriptón asegura que, una vez liberado, se dispersa sin reaccionar, lo que lo convierte en una «huella dactilar» fiable de estas operaciones. Por otro lado, mediciones precisas de los isótopos de kriptón presentes en el manto terrestre se utilizan para obtener una comprensión más clara de cómo se formó nuestro planeta y cómo se incorporaron materiales volátiles en sus primeras etapas.¹³ Esta capacidad de sus isótopos para persistir sin alteración química los convierte en informantes moleculares tanto de la historia profunda de la Tierra como del impacto humano contemporáneo.

3. Propiedades Físicas

3.1. Propiedades Macroscópicas

En condiciones estándar de presión y temperatura, el kriptón se presenta como un gas incoloro, inodoro e insípido.¹ Cuando se enfría lo suficiente para solidificarse, el kriptón forma una sustancia cristalina de un color blanco pálido lechoso.² En este estado sólido, adopta una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC), una característica común a la mayoría de los gases nobles, con la excepción del helio.⁴

3.2. Propiedades Cuantitativas Clave

El kriptón, con un número atómico de 36 y una masa atómica de 83.798 u ², exhibe puntos de fusión y ebullición notablemente bajos, lo cual es característico de los gases nobles debido a las débiles fuerzas de Van der Waals que actúan entre sus átomos.⁶ Su punto de fusión es de -157.37 °C (115.78 K) ², y su punto de ebullición es de -153.415 °C (119.93 K).²

La densidad del gas a condiciones estándar de presión y temperatura (STP) es de aproximadamente 3.749 g/L o 3.748 kg/m³.⁴ En estado líquido, en su punto de ebullición, su densidad es de 2.413 g/cm³ o 2416.7 kg/m³.⁴ Otras propiedades termodinámicas y de transporte incluyen una capacidad calorífica específica de 20.95 J/(mol·K) ³ o 248.00 J/kg·K ⁶, un calor de fusión de 1.64 kJ/mol ⁴ o 2.3 kJ/mol ⁶, un calor de vaporización de 9.08 kJ/mol ⁴ o 9.1 kJ/mol ⁶, y una conductividad térmica de 0.01 J/m s °C ⁶ o 8.652 mW/(m·K).¹⁵

A continuación, se presenta una tabla resumen con las propiedades físicas clave del kriptón para una referencia rápida y concisa:

Tabla 1: Propiedades Físicas Clave del Kriptón

3.3. Espectro de Emisión y Luminiscencia

El kriptón es particularmente conocido por su distintivo espectro de líneas de emisión, que se manifiesta en colores verde y rojo-naranja muy brillantes cuando se excita en un tubo de descarga.¹ Estas líneas espectrales pueden producirse con facilidad, generando tonalidades visualmente atractivas.² Esta propiedad es fundamental para muchas de sus aplicaciones en iluminación y tecnología láser.

3.4. Isótopos del Kriptón

El kriptón posee seis isótopos estables en la naturaleza: ⁷⁸Kr, ⁸⁰Kr, ⁸²Kr, ⁸³Kr, ⁸⁴Kr y ⁸⁶Kr.² Adicionalmente, se han identificado alrededor de 30 isótopos inestables o radiactivos.³

Entre estos, el kriptón-86 (⁸⁶Kr) tuvo una importancia histórica considerable, ya que la definición oficial del metro, utilizada desde 1960 hasta 1983, se basaba en la longitud de onda de una de sus líneas espectrales.¹ Esta elección se debió a la alta potencia y la relativa facilidad de operación de los tubos de descarga de kriptón, lo que lo convirtió en un estándar metrológico de gran precisión.

El kriptón-81 (⁸¹Kr) es un nucleido cosmogénico, producido por la irradiación de ⁸⁰Kr por rayos cósmicos, con una vida media de 230,000 años.⁴ Su inercia química permite que persista en el agua subterránea sin reaccionar, lo que lo hace invaluable para la datación de acuíferos antiguos, con rangos de 50,000 a 800,000 años.⁴

Por otra parte, el kriptón-85 (⁸⁵Kr) es un gas noble radiactivo con una vida media de 10.76 años, generado como producto de la fisión de uranio y plutonio, tanto en pruebas de bombas nucleares como en reactores nucleares.⁴ La liberación de ⁸⁵Kr durante el reprocesamiento de combustible nuclear ha permitido su uso como un indicador de estas actividades. Se ha detectado un marcado gradiente en las concentraciones de ⁸⁵Kr entre los hemisferios norte y sur, con niveles hasta un 30% más altos en el Polo Norte.¹ Este fenómeno se atribuye a la mezcla convectiva y a la concentración de instalaciones de reprocesamiento nuclear en el hemisferio norte.

La diversidad de los isótopos del kriptón ilustra una notable dualidad en sus aplicaciones. Por un lado, un isótopo estable como el ⁸⁶Kr proporcionó un estándar universal y fijo para la longitud, aprovechando sus propiedades físicas inmutables para la metrología fundamental. Por otro lado, isótopos radiactivos como el ⁸¹Kr y el ⁸⁵Kr funcionan como trazadores dinámicos en el medio ambiente. El ⁸¹Kr permite datar procesos geológicos a lo largo de vastas escalas de tiempo, mientras que el ⁸⁵Kr ofrece información sobre eventos antropogénicos recientes, como las actividades nucleares. Esta distinción subraya cómo variaciones sutiles en la estructura subatómica de un elemento, específicamente en el número de neutrones que afectan la estabilidad nuclear, pueden conducir a aplicaciones macroscópicas radicalmente diferentes y altamente especializadas. Esto transforma al kriptón de un elemento aparentemente simple en una herramienta versátil para mediciones de precisión, monitoreo ambiental y análisis forense, revelando información valiosa sobre el tiempo, el origen y la actividad humana.

4. Propiedades Químicas y Reactividad

4.1. Configuración Electrónica y Naturaleza de Gas Noble

La configuración electrónica del kriptón es [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶.¹ Esta disposición electrónica revela una capa de valencia completa con ocho electrones, lo que históricamente ha sido la base de su clasificación como gas noble y de su baja reactividad inherente.⁷ Como los demás gases nobles, el kriptón existe como un gas monoatómico en condiciones normales.⁶

4.2. Energías de Ionización y Afinidad Electrónica

El kriptón se caracteriza por exhibir energías de ionización muy elevadas, lo que significa que se requiere una cantidad considerable de energía para extraer un electrón de su capa externa.⁴ La primera energía de ionización es de 1350.7 kJ/mol, la segunda de 2350.3 kJ/mol y la tercera de 3565.1 kJ/mol.⁴ Estas altas energías reflejan la estabilidad de su configuración electrónica. Además, su afinidad electrónica es negativa ⁵, lo que indica que los átomos de kriptón no tienen una tendencia a aceptar electrones para formar aniones estables.

4.3. Reactividad y Formación de Enlaces

Durante un período considerable, el kriptón, al igual que el resto de los gases nobles, fue considerado químicamente inerte, es decir, incapaz de reaccionar o formar compuestos.¹ Esta creencia se basaba en la estabilidad de su capa de valencia completa, un principio fundamental en la química. Sin embargo, esta comprensión fue radicalmente modificada por una serie de descubrimientos pioneros.

El paradigma de la inercia química de los gases nobles fue desafiado y finalmente superado con la exitosa síntesis de compuestos de xenón en 1962, seguida muy de cerca por la síntesis del difluoruro de kriptón (KrF₂) en 1963.¹ Estos eventos representaron una revolución en la química inorgánica. Se demostró que el kriptón es capaz de reaccionar con elementos altamente electronegativos, principalmente el flúor, bajo condiciones extremas de temperatura y presión.¹ Esta capacidad se explica en parte porque el kriptón y el xenón son los gases nobles más fácilmente ionizables de su grupo ³, lo que significa que sus electrones de valencia están menos fuertemente unidos y pueden ser «forzados» a participar en enlaces bajo las condiciones adecuadas. El kriptón es, de hecho, el primer gas noble en su período para el cual se ha podido definir un valor de electronegatividad.¹ Su química reactiva se restringe principalmente al estado de oxidación +2.⁴

Este cambio de paradigma demostró que la «inercia» no es una propiedad absoluta, sino relativa, dependiente de las condiciones experimentales (como la temperatura y la presión) y de la naturaleza de los reactivos involucrados (por ejemplo, agentes oxidantes muy fuertes como el flúor). Este avance no solo expandió la definición de enlace químico, sino que también desafió la interpretación estricta de la regla del octeto, abriendo un campo completamente nuevo en la química de los gases nobles. Esto implica que incluso elementos que se consideraban completamente no reactivos pueden poseer un potencial químico inesperado bajo las circunstancias adecuadas, empujando los límites de la química sintética.

5. Compuestos del Kriptón

5.1. Difluoruro de Kriptón (KrF₂)

El difluoruro de kriptón (KrF₂) fue el primer compuesto de kriptón sintetizado y descubierto en 1963, marcando un hito en la química de los gases nobles.¹ Este compuesto es un sólido incoloro y volátil a temperatura ambiente.¹⁸ La molécula de KrF₂ presenta una estructura lineal, con distancias de enlace Kr-F de 188.9 picómetros.¹⁸ Puede existir en dos formas cristalinas: la fase α, que es más estable a bajas temperaturas, y la fase β, que es la forma más común por encima de -80 °C.¹⁸

A pesar de su existencia, el KrF₂ es térmicamente inestable, con una tasa de descomposición del 10% por hora a temperatura ambiente, y su formación es un proceso endotérmico.¹⁸ Para su almacenamiento, se recomienda mantenerlo a -78 °C, temperatura a la cual no se descompone.¹⁸

Métodos de Síntesis:

La síntesis del difluoruro de kriptón se ha logrado mediante varios métodos, cada uno con sus propias condiciones y características:

• Descarga Eléctrica: Este fue el método pionero para la síntesis de KrF₂.¹⁸ Implica la aplicación de grandes cantidades de energía eléctrica a través de mezclas de flúor (F₂) y kriptón (Kr) en proporciones de 1:1 a 2:1, a presiones de 40 a 60 torr. Aunque puede alcanzar tasas de producción de casi 0.25 g/h, su rendimiento es variable y poco fiable.¹⁸
• Bombardeo de Protones: Este método consiste en bombardear mezclas de Kr y F₂ con un haz de protones de alta energía (10 MeV) a una temperatura de aproximadamente 133 K. Es un método rápido, capaz de producir hasta 1 g/h de KrF₂, pero requiere una fuente de protones de alta energía, como un ciclotrón.¹⁸
• Proceso Fotoquímico (Luz Ultravioleta): Utiliza luz ultravioleta (UV) con longitudes de onda ideales en el rango de 303-313 nm. La radiación UV de mayor frecuencia puede ser perjudicial para el rendimiento, por lo que el uso de materiales como vidrio Pyrex, Vycor o cuarzo, que bloquean las longitudes de onda más cortas, mejora significativamente la producción.¹⁹ Las condiciones óptimas para este proceso se dan cuando el kriptón está en estado sólido y el flúor en estado líquido a 77 K. Puede producir hasta 1.22 g/h, pero presenta el desafío del manejo de F₂ líquido, que es altamente corrosivo y conlleva riesgos de fugas.¹⁹
• Método del Hilo Caliente: Este método implica tener kriptón en estado sólido cerca de un hilo conductor muy caliente (aproximadamente 680 °C), rodeado por gas flúor. La corriente que pasa por el hilo disocia el F₂ en radicales de flúor, que luego reaccionan con el Kr sólido. Se han logrado rendimientos de hasta 6 g/h en condiciones ideales, con una separación óptima de 1 cm entre el hilo y el Kr sólido, lo que genera un gradiente de temperatura de unos 900 °C/cm. La principal desventaja es la gran cantidad de electricidad necesaria, lo que puede ser peligroso si la configuración no es adecuada.¹⁹

Tabla 2: Métodos de Síntesis del Difluoruro de Kriptón (KrF₂)

Reactividad del KrF₂:

El difluoruro de kriptón es un agente oxidante y fluorante excepcionalmente potente, incluso más fuerte que el flúor elemental.18 Esto se debe a la baja energía del enlace Kr-F, que facilita la liberación de flúor atómico altamente reactivo.18 Posee un potencial redox de +3.5 V para el par KrF₂/Kr, lo que lo posiciona como el agente oxidante más potente conocido.18 Su reactividad se manifiesta en diversas reacciones, como la oxidación del oro a su estado de oxidación más alto (+5).19 También reacciona con ácidos de Lewis fuertes para formar sales que contienen los cationes KrF⁺ y Kr₂F₃⁺ 18, y se utiliza en la síntesis del catión altamente reactivo BrF₆⁺.18 Además, el KrF₂ puede oxidar directamente el xenón para formar hexafluoruro de xenón (XeF₆).18 La irradiación de cristales de KrF₂ a 77 K con rayos γ induce la formación del radical monofluoro de kriptón, KrF•, una especie de color violeta que permanece estable a esa temperatura.18

5.2. Otros Compuestos Reportados

Más allá del KrF₂, la investigación ha revelado la existencia o la posibilidad de otros compuestos de kriptón, aunque muchos de ellos son menos estables o su síntesis ha sido objeto de debate. Por ejemplo, aunque Grosse et al. informaron la síntesis de KrF₄ en 1963, posteriormente se demostró que esta identificación era errónea.¹

Sin embargo, se ha logrado sintetizar o investigar compuestos donde el kriptón se une a átomos distintos del flúor, lo que representa una expansión significativa en la química de los gases nobles. Se ha reportado la existencia de un compuesto inestable, Kr(OTeF₅)₂, que contiene un enlace kriptón-oxígeno, obtenido mediante la reacción de KrF₂ con B(OTeF₅)₃.¹ También existen informes no verificados sobre una sal de bario de un oxoácido de kriptón.¹

En cuanto a los enlaces kriptón-nitrógeno, se ha identificado el catión [HC≡N–Kr–F]⁺, producido por la reacción de KrF₂ con [HC≡NH]⁺[AsF⁻₆] a temperaturas inferiores a -50 °C.¹ En el ámbito de los hidruros de kriptón, se ha informado que HKrCN (hidruro-cianuro de kriptón) y HKrC≡CH (hidrocriptoacetileno) son estables hasta los 40 K.¹ Además, se ha demostrado que los cristales de hidruro de kriptón (Kr(H₂)₄) pueden crecer a presiones superiores a 5 GPa, formando una estructura cúbica centrada en las caras donde los octaedros de kriptón están rodeados por moléculas de hidrógeno orientadas al azar.¹ La investigación también ha explorado iones poliatómicos como ArKr⁺ y KrH⁺, y hay evidencia de la existencia de KrXe o KrXe⁺.¹

La existencia de estos compuestos demuestra una expansión considerable en la química de los gases nobles, que va más allá de su reactividad inicial con el flúor. Si bien estos nuevos compuestos a menudo presentan menor estabilidad o requieren condiciones de síntesis aún más extremas, su descubrimiento valida que las capacidades de enlace del kriptón no se limitan al elemento más electronegativo. Esto implica que el campo de la química de los gases nobles está en constante evolución, desafiando las concepciones previas de lo que era posible. Con el desarrollo de técnicas sintéticas cada vez más sofisticadas, se pueden crear compuestos novedosos con enlaces inesperados y propiedades potencialmente únicas. Esta investigación continua no solo refina nuestra comprensión de los enlaces químicos, sino que también demuestra que incluso los elementos considerados «inertes» pueden exhibir una química rica y compleja bajo las circunstancias adecuadas.

6. Aplicaciones del Kriptón

Las propiedades únicas del kriptón, que van desde su espectro de emisión brillante hasta su capacidad de formar compuestos bajo condiciones específicas, le han otorgado un papel crucial en diversas aplicaciones tecnológicas e industriales.

6.1. Iluminación y Aislamiento

El kriptón es ampliamente utilizado en la industria de la iluminación. Se emplea para llenar bombillas de alto rendimiento, lámparas de minería y luces de pistas de aeropuertos.¹⁰ Su inclusión en lugar de nitrógeno o argón en las bombillas prolonga significativamente su vida útil y mejora la eficiencia, ya que reduce la tasa de evaporación del filamento y permite alcanzar temperaturas de color más altas.¹² El resultado es un brillo excepcional y una mayor durabilidad de la lámpara.¹²

En el ámbito del aislamiento, el kriptón es un gas aislante muy eficaz, comúnmente empleado entre los cristales de las ventanas, especialmente en las ventanas de doble y triple acristalamiento de alta gama.¹ Proporciona un aislamiento térmico y acústico superior, lo que contribuye a mejorar la eficiencia energética de los edificios al reducir los factores U (coeficiente de transferencia de calor).¹² Aunque su costo es superior al del argón, su demanda está creciendo debido a la necesidad de ventanas de alto rendimiento y mayor eficiencia energética.²⁰

6.2. Tecnología Láser

El fluoruro de kriptón (KrF) es un medio láser de gran utilidad.¹ Los láseres de fluoruro de kriptón son una clase de láseres de excímeros que emiten energía a una longitud de onda de 248 nm, situada en la región ultravioleta cercana del espectro.²¹

Estos láseres han sido fundamentales en el avance de la litografía de láser excímero, una tecnología crítica para la fabricación de microchips.¹² Gracias a su precisión, han permitido reducir drásticamente el tamaño de los transistores de 0.5 μm en 1990 a menos de 45 nm en 2010.²¹ Además de sus aplicaciones industriales, la luz UV emitida por estos láseres es fuertemente absorbida por lípidos, ácidos nucleicos y proteínas, lo que los hace muy atractivos para usos en terapia médica y cirugía, como la cirugía ocular.¹⁰ En el campo de la investigación en fusión, los láseres de KrF se utilizan en experimentos de confinamiento inercial para generar emisión de rayos X blandos a partir de plasma irradiado por pulsos cortos.²¹

6.3. Aplicaciones Espaciales y de Propulsión

El kriptón ha encontrado una aplicación importante como propulsor eficiente en sistemas de propulsión eléctrica para satélites.¹ Un ejemplo notable es su uso por SpaceX Starlink en sus sistemas de propulsión.¹ En un desarrollo más reciente, en marzo de 2021, el Instituto de Tecnología de Israel lanzó tres nuevos nanosatélites que incorporan sistemas de propulsión basados en kriptón. Estos satélites tienen como objetivo monitorear señales recibidas desde la Tierra y calcular la ubicación precisa de buques y aviones.²⁰

6.4. Usos Médicos y como Trazador

En el ámbito médico, el kriptón se emplea para medir el flujo sanguíneo cerebral.¹⁴ Una de las aplicaciones más avanzadas es en la resonancia magnética (RM) con gases hiperpolarizados. Los gases nobles hiperpolarizados, incluido el kriptón, representan una nueva clase de agentes de contraste que posibilitan la obtención de imágenes de RM de alta resolución temporal y espacial de los espacios aéreos pulmonares.²² Esta técnica es de gran valor para el estudio de enfermedades pulmonares como las relacionadas con el tabaquismo, el asma y la fibrosis quística.²⁰ El gas se inhala a través de una boquilla antes de la exploración por RM ²³, aunque es importante tener en cuenta que puede causar hipoxia transitoria.²³

Además, varios isótopos inestables del kriptón (por ejemplo, ⁷⁴⁻⁷⁷Kr, ⁷⁹Kr, ⁸¹Kr, ⁸⁵Kr y ⁸⁷⁻⁹⁴Kr) son radioisótopos que se desintegran emitiendo radiación.¹⁷ Estos radioisótopos se utilizan como trazadores en diversas aplicaciones, incluyendo la detección de fugas en envases sellados y la medición continua del espesor de materiales.¹⁴ El ⁸⁵Kr, en particular, se emplea en la «kriptonización» de materiales.¹⁴

A continuación, se presenta una tabla que detalla las aplicaciones específicas de los isótopos del kriptón:

Tabla 3: Isótopos de Kriptón y sus Aplicaciones Específicas

6.5. Aplicaciones Industriales y Nucleares

Más allá de la iluminación y las aplicaciones médicas, el kriptón tiene usos industriales específicos. Se emplea en la detección de fugas para envases sellados y en la medición continua del espesor de diversos materiales.¹⁴

En el ámbito nuclear, como producto de la fisión del uranio ¹, el isótopo ⁸⁵Kr sirve como un indicador de la producción de plutonio apto para armas, lo que permite la detección de instalaciones nucleares.¹ En la investigación de física de partículas, el kriptón líquido ha sido utilizado en calorímetros, como el del experimento NA48 del CERN, que contenía aproximadamente 7.2 millones de litros de kriptón líquido ²⁰, demostrando su papel en experimentos científicos a gran escala.

Conclusiones

El kriptón (Kr) es un elemento que, a lo largo de su historia, ha desafiado las clasificaciones iniciales y ha revelado una complejidad y versatilidad inesperadas. Desde su descubrimiento en 1898, su nombre «oculto» reflejaba tanto su baja abundancia como la percepción de su inercia química. Sin embargo, la síntesis de compuestos como el difluoruro de kriptón (KrF₂) en 1963 marcó un punto de inflexión, demostrando que incluso los gases nobles pueden participar en reacciones químicas bajo condiciones adecuadas, especialmente con elementos altamente electronegativos. Este hallazgo no solo amplió la comprensión fundamental de los enlaces químicos, sino que también abrió un nuevo campo de investigación en la química de los gases nobles.

La obtención industrial del kriptón, principalmente a través de la destilación fraccionada del aire líquido, es un proceso sofisticado que permite su recuperación a pesar de su baja concentración atmosférica. Sus propiedades físicas, como su distintivo espectro de emisión y sus bajos puntos de fusión y ebullición, son la base de muchas de sus aplicaciones. La diversidad de sus isótopos es particularmente notable, ya que algunos, como el ⁸⁶Kr, han servido como estándares metrológicos de precisión, mientras que otros, como el ⁸¹Kr y el ⁸⁵Kr, actúan como trazadores ambientales y nucleares, proporcionando información invaluable sobre procesos geológicos a largo plazo y actividades antropogénicas contemporáneas.

Las aplicaciones del kriptón son variadas y de creciente importancia tecnológica. Se utiliza ampliamente en la iluminación de alto rendimiento y como gas aislante en ventanas de doble y triple acristalamiento, mejorando la eficiencia energética. En la tecnología láser, los láseres de fluoruro de kriptón son esenciales para la litografía de semiconductores y tienen aplicaciones prometedoras en cirugía y en la investigación de fusión. Además, el kriptón ha encontrado un nicho en la propulsión espacial, sirviendo como propulsor eficiente para satélites. En el ámbito médico, sus radioisótopos y gases hiperpolarizados se emplean como trazadores y agentes de contraste en resonancia magnética para el estudio de enfermedades pulmonares.

En resumen, el kriptón ha evolucionado de ser un elemento «oculto» y aparentemente inerte a un componente activo y esencial en la ciencia y la tecnología modernas. Su química reactiva, una vez considerada imposible, y la utilidad de sus diversos isótopos continúan siendo áreas activas de investigación, prometiendo futuras innovaciones y una comprensión más profunda de este fascinante gas noble.

Obras citadas

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