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Argón

elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Ar y su número atómico es 18
Para otros usos de este término, véase Argon.

El argón es un elemento químico de número atómico 18 y símbolo Ar. Es el tercero de los gases nobles, incoloro e inerte como ellos, constituye el 0,934 % del aire seco. Su nombre proviene del griego ἀργός [argos], que significa inactivo (debido a que no reacciona).[1]​[2]​[3]​[4]​

Cloro ← Argón → Potasio
 
 
18		 Ar
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
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Tubo de descarga lleno de argón
Información general
Nombre, símbolo, número Argón, Ar, 18
Serie química Gases nobles
Grupo, período, bloque 18, 3, Elementos del bloque p
Masa atómica 39,948 u
Configuración electrónica [Ne] 3s2 3p6
Dureza Mohs No aplicable
Electrones por nivel 2, 8, 8 (imagen)
Apariencia Incoloro. Exhibe un brillo violeta cuando se coloca en un campo eléctrico.
Propiedades atómicas
Electronegatividad Sin datos (escala de Pauling)
Radio atómico (calc) 71 pm (radio de Bohr)
Radio covalente 97 pm
Radio de van der Waals 188 pm
Estado(s) de oxidación 0
1.ª energía de ionización 1520,6 kJ/mol
2.ª energía de ionización 2665,8 kJ/mol
3.ª energía de ionización 3931 kJ/mol
4.ª energía de ionización 5771 kJ/mol
5.ª energía de ionización 7238 kJ/mol
6.ª energía de ionización 8781 kJ/mol
7.ª energía de ionización 11995 kJ/mol
8.ª energía de ionización 13842 kJ/mol
Líneas espectrales
Propiedades físicas
Estado ordinario Gas
Densidad 1,784 kg/m3
Punto de fusión 83,8 K (−189 °C)
Punto de ebullición 87,3 K (−186 °C)
Entalpía de vaporización 6.447 kJ/mol
Entalpía de fusión 1.188 kJ/mol
Presión de vapor No aplicable
Punto crítico 150,87 K (−122 °C)
4,898·106 Pa
Varios
Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras
Calor específico 310 J/(kg·K)
Conductividad térmica (300 K) 0,01772 W/(m·K)
Velocidad del sonido 319 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del argón
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
36Ar0,336 %Estable con 18 neutrones
38Ar0,063 %Estable con 20 neutrones
39ArSintético269 aβ-0,56539K
40Ar99,6 %Estable con 22 neutrones
42ArSintético32,9 aβ-0,60042K
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.
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Aplicaciones

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Tubo de descarga lleno de argón puro con la forma de su símbolo.

Se emplea como gas de relleno en lámparas incandescentes ya que no reacciona con el material del filamento incluso a alta temperatura y presión, prolongando de este modo la vida útil de la bombilla, y en sustitución del neón en lámparas fluorescentes cuando se desea un color verde-azul en vez del rojo del neón. También como sustituto del nitrógeno molecular (N2) cuando este no se comporta como gas inerte por las condiciones de operación.

En el ámbito industrial y científico se emplea universalmente de la recreación de atmósferas inertes (no reaccionantes) para evitar reacciones químicas indeseadas en multitud de operaciones:

El argón-39 se usa, entre otras aplicaciones, para la datación de núcleos de hielo, y aguas subterráneas (véase el apartado Isótopos).

En el buceo técnico, se emplea el argón para el inflado de trajes secos —los que impiden el contacto de la piel con el agua a diferencia de los húmedos típicos de neopreno— tanto por ser inerte como por su pequeña conductividad térmica lo que proporciona el aislamiento térmico necesario para realizar largas inmersiones a cierta profundidad.

El láser de argón tiene usos médicos en odontología y oftalmología;[5]​ la primera intervención con láser de argón, realizada por Francis L'Esperance, para tratar una retinopatía se realizó en febrero de 1968.

Conservante

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El argón se usa para desplazar el aire que contiene oxígeno y humedad en el material de empaque para extender la vida útil del contenido (el argón tiene el código de aditivo alimentario europeo E938). La oxidación aérea, la hidrólisis y otras reacciones químicas que degradan los productos se retardan o se evitan por completo. Los productos químicos y farmacéuticos de alta pureza a veces se envasan y sellan en argón.[6]​ El argón también se utiliza como conservante para productos tales como barniz, poliuretano y pintura, al desplazar el aire para preparar un recipiente para el almacenamiento.[7]​

Desde 2002, los Archivos Nacionales de Estados Unidos almacenan importantes documentos nacionales como la Declaración de Independencia y la Constitución dentro de estuches llenos de argón para inhibir su degradación. El argón es preferible al helio que se había utilizado en las cinco décadas anteriores porque este se escapa a través de los poros intermoleculares en la mayoría de los contenedores y debe reemplazarse con regularidad.[8]​

Historia

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Henry Cavendish, en 1785, expuso una muestra de nitrógeno a descargas eléctricas repetidas en presencia de oxígeno para formar óxido de nitrógeno que posteriormente eliminaba y encontró que alrededor del 1 % del gas original no se podía disolver, afirmando entonces que no todo el «aire flogisticado» era nitrógeno. En 1892 Lord Rayleigh descubrió que el nitrógeno atmosférico tenía una densidad mayor que el nitrógeno puro obtenido a partir del nitro. Rayleigh y Sir William Ramsay demostraron que la diferencia se debía a la presencia de un segundo gas poco reactivo más pesado que el nitrógeno, anunciando el descubrimiento del argón (del griego αργóν, inactivo, vago o perezoso) en 1894, noticia que fue acogida con bastante escepticismo por la comunidad científica.

En 1904 Rayleigh recibió el premio Nobel de Física por sus investigaciones acerca de la densidad de los gases más importantes y el descubrimiento de la existencia del argón.

Abundancia y obtención

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El gas se obtiene por medio de la destilación fraccionada del aire licuado, en el que se encuentra en una proporción de aproximadamente el 0,94 %, y posterior eliminación del oxígeno residual con hidrógeno. La atmósfera marciana contiene un 1,6 % de 40Ar y 5 ppm de 36Ar.; la de Mercurio un 7,0 % y la de Venus trazas. En agosto del año 2014 la sonda Rosetta de la ESA, a través de su instrumento Rosina, detectó en la coma del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, a los isótopos 36Ar y 38Ar.

Isótopos

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Espectro del argón.

Los principales isótopos de argón presentes en la Tierra son 40Ar (99,6 %), 36Ar y 38Ar. El isótopo 40K, con un periodo de semidesintegración de 1,205×109 años, decae a 40Ar (11,2 %) estable mediante captura electrónica y mediante emisión de un positrón, y el 88,8 % restante a 40Ca mediante desintegración β. Estos ratios de desintegración permiten determinar la edad de las rocas.[9]​[10]​

En la atmósfera terrestre, el 39Ar se genera por bombardeo de rayos cósmicos principalmente a partir del 40Ar. En entornos subterráneos no expuestos se produce por captura neutrónica del 39K y desintegración α del 37Ca.[10]​

El 37Ar, con un periodo de semidesintegración de 35 días, es producto del decaimiento del 40Ca, resultado de explosiones nucleares subterráneas.[10]​

Compuestos

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Modelo de espacio lleno de fluoruro de hidrógeno.

El octeto completo de electrones del argón indica subcapas completas s y p. Esta capa de valencia completa hace que el argón sea muy estable y extremadamente resistente a la unión con otros elementos. Antes de 1962, se consideraba que el argón y los demás gases nobles eran químicamente inertes e incapaces de formar compuestos; sin embargo, desde entonces se han sintetizado compuestos de los gases nobles más pesados. El primer compuesto de argón con pentacarbonilo de tungsteno, W(CO)5Ar, se aisló en 1975, aunque no fue ampliamente reconocido en ese momento.[11]​ En agosto de 2000, investigadores de la Universidad de Helsinki formaron otro compuesto de argón, el fluorohidruro de argón (HArF), al hacer brillar luz ultravioleta sobre argón congelado que contenía una pequeña cantidad de fluoruro de hidrógeno con yoduro de cesio. Este descubrimiento provocó el reconocimiento de que el argón podía formar compuestos débilmente unidos.[12]​[13]​[14]​ Es estable hasta 17 kelvin (−256  °C). Los dicationes metaestables de ArCF2+
2, que es de valencia isoelectrónica con fluoruro de carbonilo y fosgeno, fueron observados en 2010.[15]​ El 36Ar, en forma de iones de hidruro de argón (argonio), se ha detectado en el medio interestelar asociado con la supernova de la nebulosa del Cangrejo; esta fue la primera molécula de gas noble detectada en el espacio exterior.[16]​[17]​

El hidruro de argón sólido, Ar(H2)2, tiene la misma estructura cristalina que la fase de Laves de MgZn2. Se forma a presiones entre 4.3 y 220 GPa, aunque las mediciones de Raman sugieren que las moléculas de H2 en Ar(H2)2 se disocian por encima de los 175 GPa.[18]​

Seguridad

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Aunque el argón no es tóxico, es un 38 % más denso que el aire y, por lo tanto, se considera un asfixiante peligroso en áreas cerradas. Es difícil de detectar porque es incoloro, inodoro e insípido. Un incidente de 1994, en el que un hombre fue asfixiado después de ingresar a una sección llena de argón de una tubería de petróleo en construcción en Alaska, destaca los peligros de las fugas de los tanques de argón en espacios confinados y enfatiza la necesidad de un uso, almacenamiento y manipulación adecuados.[19]​

Véase también

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Referencias

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  1. ↑ Garritz, Andoni (1998). Química. Pearson Educación. p. 856. ISBN 978-9-68444-318-1. 
  2. ↑ Parry, Robert W. (1973). Química: fundamentos experimentales. Reverte. p. 703. ISBN 978-8-42917-466-3. 
  3. ↑ Hiebert, E. N. (1963). «In Noble-Gas Compounds». En Hyman, H. H., ed. Historical Remarks on the Discovery of Argon: The First Noble Gas (en inglés). University of Chicago Press. pp. 3-20. 
  4. ↑ Travers, M. W. (1928). The Discovery of the Rare Gases (en inglés). Edward Arnold & Co. pp. 1-7. 
  5. ↑ Emsley, J. (2001). Nature's Building Blocks (en inglés). Oxford University Press. pp. 44-45. ISBN 978-0-19-960563-7. 
  6. ↑ Ilouga PE, Winkler D, Kirchhoff C, Schierholz B, Wölcke J (November 2007). «Investigation of 3 industry-wide applied storage conditions for compound libraries». Journal of Biomolecular Screening (en inglés) 12 (1). pp. 21-32. PMID 17099243. doi:10.1177/1087057106295507. 
  7. ↑ Zawalick, Steven Scott "Method for preserving an oxygen sensitive liquid product" Patente USPTO n.º 6629402 Issue date: 7 October 2003.
  8. ↑ «Schedule for Renovation of the National Archives Building» (en inglés). Consultado el 7 de julio de 2009. 
  9. ↑ Emsley, J. (2001). Nature's Building Blocks (en inglés). Oxford University Press. pp. 44-45. ISBN 978-0-19-960563-7. 
  10. ↑ a b c Scherer, Alexandra. «40Ar/39Ar dating and errors» (en alemán). Archivado desde el original el 9 de mayo de 2007. Consultado el 7 de marzo de 2007. 
  11. ↑ Young, Nigel A. (Marzo de 2013). «Main group coordination chemistry at low temperatures: A review of matrix isolated Group 12 to Group 18 complexes». Coordination Chemistry Reviews 257 (5–6). pp. 956-1010. doi:10.1016/j.ccr.2012.10.013. 
  12. ↑ Perkins, S. (26 de agoso de 2000). «HArF! Argon's not so noble after all – researchers make argon fluorohydride». Science News (en inglés). 
  13. ↑ Kean, Sam (2011). «Chemistry Way, Way Below Zero». The Disappearing Spoon (en inglés). Black Bay Books. 
  14. ↑ Bartlett, Neil (8 de septiembre de 2003). «The Noble Gases». Chemical & Engineering News (en inglés) 81 (36). pp. 32-34. doi:10.1021/cen-v081n036.p032. 
  15. ↑ Lockyear, JF; Douglas, K; Price, SD; Karwowska, M et al. (2010). «Generation of the ArCF22+ Dication». Journal of Physical Chemistry Letters (en inglés) 1: 358. doi:10.1021/jz900274p. 
  16. ↑ Barlow, M. J. et al. (2013). «Detection of a Noble Gas Molecular Ion, 36ArH+, in the Crab Nebula». Science 342 (6164). pp. 1343-1345. Bibcode:2013Sci...342.1343B. PMID 24337290. S2CID 37578581. arXiv:1312.4843. doi:10.1126/science.1243582. 
  17. ↑ Quenqua, Douglas (13 de diciembre de 2013). «Noble Molecules Found in Space». The New York Times (en inglés). Consultado el 13 de diciembre de 2013. 
  18. ↑ Kleppe, Annette K.; Amboage, Mónica; Jephcoat, Andrew P. (2014). «New high-pressure van der Waals compound Kr(H2)4 discovered in the krypton-hydrogen binary system». Scientific Reports (en inglés) 4: 4989. Bibcode:2014NatSR...4E4989K. doi:10.1038/srep04989. 
  19. ↑ Alaska FACE Investigation 94AK012 (23 de junio de 1994). «Welder's Helper Asphyxiated in Argon-Inerted Pipe – Alaska (FACE AK-94-012)» (en inglés). State of Alaska Department of Public Health. Consultado el 29 de enero de 2011. 

Bibliografía adicional

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Enlaces externos

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