Argó

Argó
	18Ar
	clor←argó→potassi
Aspecte
	Gas incolor que mostra una resplendor lila/violeta quan es col·loca en un camp elèctric d'alt voltatge; ; ; ; Línies espectrals de l'argó
Propietats generals
Nom,símbol,nombre	Argó, Ar, 18
Categoria d'elements	Gasos nobles
Grup,període,bloc	18,3,p
Pes atòmic estàndard	39,948(1)
Configuració electrònica	[Ne] 3s23p6; 2, 8, 8;
Propietats físiques
Fase	Gas
Densitat	(0 °C, 101.325kPa); 1,784 g/L
Densitat del; líquid en elp. e.	1,40 g·cm−3
Punt de fusió	83,80K, −189,35 °C
Punt d'ebullició	87,30 K, −185,85 °C
Punt triple	83,8058 K(−189 °C),69 kPa
Punt crític	150,87 K, 4,898 MPa
Entalpia de fusió	1,18kJ·mol−1
Entalpia de vaporització	6,43 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar	5R/2 = 20,786 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació	0
Electronegativitat	Sense dades (escala de Pauling)
Energies d'ionització; (més)	1a: 1.520,6 kJ·mol−1
	2a: 2.665,8 kJ·mol−1
	3a: 3.931 kJ·mol−1
Radi covalent	106±10pm
Radi de Van der Waals	188pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina	Cúbica centrada en la cara;
Ordenació magnètica	Diamagnètic
Conductivitat tèrmica	17,72x10−3W·m−1·K−1
Velocitat del so	(gas, 27 °C) 323m·s−1
Nombre CAS	7440–37–1
Isòtops més estables
	Article principal:Isòtops de l'argó

L'argóés l'element químicde símbolArinombre atòmic18. Forma part del grup 18 de lataula periòdicai és ungas noble.És el tercer delsgasos nobles,incolor i inert com ells, constitueix entorn de l'1 % de l'aire.S'empra enlàsers,endatacióde roques, enllums fluorescentsi per omplir buits de vidres dobles.

Història

El científic anglèsHenry Cavendish(1731–1810) exposà el1785una mostra denitrogena repetides descàrregues elèctriques en pre sắc ncia d'oxigenper a formaròxid de nitrogen.Inesperadament, observà que al voltant de l'1 % del gas original no reaccionava, i constatà que no tot l'«aire flogisticat» (aire sense oxigen) era nitrogen.^[2]

John William Strutt,Lord Rayleigh.

El1892 John William Strutt(1842–1919), 3r Baró Rayleigh, descobrí que el nitrogen atmosfèric tenia una majordensitatque el nitrogen pur obtingut amb mètodes químics (reacció delmonòxid de nitrogenamb ferro calent, reacció delmonòxid de dinitrogenamb ferro calent o electrificat, descomposició delnitrit d'amoni). Rayleigh iWilliam Ramsay(1852–1916) demostraren que la diferència es devia a la pre sắc ncia d'un segon gas poc reactiu més pesant que el nitrogen eliminant el nitrogen fent-lo reaccionar amb magnesi que dona nitrur de magnesi. Anunciaren el descobriment de l'argó el1894,anunci que fou acollit amb força escepticisme per la comunitat científica.^[2]^[3]

Rayleigh i Ramsay feren un anunci preliminar oral del seu descobriment d'un «nou gas constituent» a l'aire atmosfèric a la reunió d'Oxfordde laBritish Associationl'agost de 1894. Presentaren el seu descobriment per al premi Hodgkins de l'Smithsonian Institutionde 1894, que guanyaren (una de les condicions era que el treball no hagués estat publicat). Finalment, presentaren els seus resultats a laRoyal Societya principis de 1895. El1904Rayleigh rebé elPremi Nobel de Físicaper les seues investigacions sobre la densitat dels gasos més importants i el descobriment de l'existència de l'argó.^[2]

El nom «argó» deriva de la paraula gregaἀργόν,forma neutra singular deἀργόςque significa 'mandrós' o 'inactiu', com a referència al fet que l'element no experimenta gairebé capreacció química.^[4]

Abundància i obtenció

Composició de l'atmosfera terrestre.

En abundància còsmica, l'argó ocupa aproximadament el 12è lloc entre els elements químics. És present al vent solar.^[5]A la Terra l'argó constitueix l'1,288 % de l'atmosfera terrestre en massa i el 0,934 % en volum i es troba ocluït a les roques.^[4]

LaLlunaté una atmosfera molt fina i tènue, anomenada exosfera. No és transpirable. A la freda nit lunar, l'exosfera cau a terra. Els elements de l'atmosfera lunar inclouenheli,argó,sodiipotassi.^[6]En termes de massa, un principal component de l'atmosfera de la Lluna és l'argó 40, originat per la desintegració radioactiva del potassi 40 lunar, i un poc d'argó 36 comú en la composició primordial del sistema solar (l'argó solar és un 86 % d'argó 36 enfront del 0,3 % a la Terra, la resta argó 40).^[7]

Composició de l'atmosfera de Mart(escala logarítmica).

L'atmosfera deMartconté un 1,93 % d'argó 40, essent el segon constituent de l'atmosfera marciana després deldiòxid de carboni(96 %). També hi és present l'isòtop argó 36, amb una relació Ar-40/Ar-36 = 1 900.^[8]

Lasonda Galileuanalitzà directament l’atmosfera deJúpiteri trobà que el carboni, el nitrogen, el sofre, l’argó, elcriptói elxenós’enriqueixen per factors de 2 a 4 en comparació amb el Sol.^[9]L'atmosfera deTità,satèl·lit deSaturni l'única lluna dels sistema solar amb atmosfera, també conté un 0,0043 % d'argó.^[10]Unes fraccions molars de 2,8 × 10^–7d'Ar-36 i 4,3 × 10^–5d'Ar-40.^[11]

L'argó s'obté per mitjà de ladestil·laciófraccionada de l'aire liquat i posterior eliminació de l'oxigen residual ambhidrogen.^[4]

Característiques principals

Emissió de llum de l'argó en un tub de descàrrega.

L'argó es condensa en un líquid incolor a –185,8 °C (punt d'ebullició) i en un sòlid cristal·lí a –189,4 °C (punt de fusió). El gas no es pot liquar per pressió per sobre d'una temperatura de –122,3 °C, i en aquest punt es requereix una pressió d'almenys 48 atmosferes per fer-lo liquat. A 12 °C, 3,94 volums de gas argó es dissolen en 100 volums d'aigua. Una descàrrega elèctrica a través d'argó a baixa pressió apareix de color vermell pàl·lid i a alta pressió, blau acer.^[4]La seva temperatura de triple punt de 83,8058kelvinés un punt fix que defineix l'escala de temperatura internacional del 1990.

La capa de valència de l'argó té vuit electrons (configuració electrònica[Ne] 3s²3p⁶), la qual cosa la fa molt estable i, per tant, químicament inert. Els àtoms d'argó no es combinen entre si; ni s'ha observat que es combinen químicament amb àtoms de cap altre element. Els àtoms d'argó han quedat atrapats mecànicament en cavitats semblants a gàbies entre molècules d'altres substàncies, com en cristalls de gel o el compost orgànic hidroquinona (anomenatclatratsd'argó).^[4]

Isòtops

Els principalsisòtopsd'argó presents ala Terrasón Ar-40 (99,6 %), Ar-36 i Ar-38. L'isòtopK-40, amb unaperíode de semidesintegraciód'1,205×10⁹ anys, es desintegra un 11,2 % a Ar-40 estable per mitjà decaptura electrònicaidesintegració β⁺(emissió d'unpositró), i el 88,8 % restant aCa-40 per mitjà dedesintegració β^-(emissió d'unelectró). Aquests ràtios de desintegració permeten determinar l'edat deroques.^[12]

En l'atmosfera terrestre,l'Ar-39 es genera per bombardeig derajos còsmicsprincipalment a partir de l'Ar-40. En entorns subterranis no exposats es produeix percaptura neutrònicadel K-39 idesintegració αdel calci.^[13]

L'Ar-37, amb una vida mitjana de 35 dies, és producte del decaïment del Ca-40, resultat d'explosions nuclears subterrànies.^[13]

Aplicacions

Datació potassi-argó

Ladatació per potassi-argóté l'avantatge que l'argó és un gas inert que no reacciona químicament, i no s'espera que formi part en la solidificació d'una roca, per la qual cosa qualsevol pre sắc ncia trobada dins d'una roca és probablement el resultat de la desintegració radioactiva del potassi. Com que l'argó s'escapa si la roca es fon, les dades obtingudes corresponen a les de l'última vegada que la roca va ser fosa. Com que el potassi és un constituent de molts minerals comuns i apareix com una petita fracció de potassi-40 radioactiu, això troba una àmplia aplicació en la datació de jaciments minerals.

ElSolés una estrella típica de poca massa i basant-nos en la seva massa illuminositat,hom pot estimar la seva vida útil entre 10 i 12 mil milions d'anys. També és possible utilitzar ladatació radioactivaper estimar l'edat real delsistema solar.Elpotassi40 es desintegra a argó 40, per desintegració β en el 89,1 % dels casos i percaptura electrònicad'un electró de les capes més internes en el 10,9 % dels casos, amb unperíode de semidesintegracióde 1 250 milions d'anys en ambdós processos.^[12]L'equació del darrer cas és la que s'empra i és:

${\ce {^40_19K + ^0_{-1}e -> ^40_18Ar}}$

Quan es formà el sistema solar, l'argó 40 no s'incorporà als cossos sòlids que es van formar en aquell moment per ser gasós. Per tant, tot l'argó 40 que hom troba avui ha de provenir de la desintegració radioactiva del potassi 40. Després de 1 250 milions d'anys, hi hauria d'haver quantitats iguals d'argó 40 i potassi 40. Avui en dia, hi ha 11,5 àtoms d'argó 40 per cada àtom de potassi 40, la qual cosa ens indica, amb una precisió notable, que el sistema solar té 4 560 milions d'anys. Tenint en compte que el Sol té una vida útil de 10–12 mil milions d'anys, això suggereix que estem a la meitat de la vida del Sol.^[14]

Geocronologia del⁴⁰Ar/³⁹Ar

La datació amb l'argó 39 i l'argó 40 es basa en el fet que el potassi 39 pot ser bombardejat ambneutronsi produir una quantitat d'argó 39 que és proporcional al contingut de potassi de la mostra. La reacció és:

${\ce {^39_19K + ^1_0n -> ^39_18Ar + ^1_1p}}$

Mitjançant la comparació de la població d'àtoms d'argó 39 i argó 40 en una mostra simple, es pot calcular la proporció argó 40/potassi 39 i, per tant, l'edat de la mostra. El procés de datació convencional del potassi-argó és difícil tècnicament i normalment es duu a terme analitzant el potassi en una part de la mostra i mesurant l'argó 40 en una altra. El procés argó 40/argó 39 es pot fer a la mateixa petita peça de mostra, analitzant ambdós gasos en un espectròmetre de massa.^[12]

Làser d'argó.

Làser d'argó

Bombeta de baix consum.

El làser d'argó és un làser d'ions. La sevalongitud d'onaes troba en el rang visible de la llum (488 nm blau o 514,5 nm llum verda) i la seva capacitat és de fins a 30 W. Gairebé tota la seva potència es converteix en calor, per això és necessària una refrigeració adequada per aigua. Inicialment a la dècada de 1960 el làser d'argó s'introduí enginecologia,dermatologia,ORL ioftalmologia.Enodontologia,és útil per al diagnòstic decàries;redueix el temps de polimerització en la teràpia amb obturacions composites híbrides o micro-farades i també es pot utilitzar encirurgiaper a l'eliminació de lesions vasculars. L'elevada absorció de la llum làser d'argó de l'hemoglobina,l'hemosider i lamelaninapermet tant intraoral com extraoral, unahemostàsiasense complicacions dels teixits fortament vasculars i l'eliminació de lesions pigmentades. Es poden coagular vasos de fins a un diàmetre d'1 mm. La profunditat de penetració òptica del làser d'argó està limitada a uns 1 mm. La refrigeració superficial per aigua permet duplicar la profunditat d'impacte tèrmica en uns 2 mm. El dany tèrmic a la pell es pot minimitzar mitjançant l'ús de solució salina i pressionant amb una espàtula de vidre.^[15]

Altres

L'argó s'utilitza sovint quan es necessita unaatmosfera inerta.S'utilitza d'aquesta manera per a la producció detitanii altres elements reactius. També és utilitzat pels soldadors per protegir la zona de soldadura i enbombetes incandescentsper evitar que l'oxigen corroeixi el filament. S'empra enllums fluorescentsibombetes de baix consum.Una bombeta de baix consum conté sovint gas argó imercuri.Quan s'encén unadescàrrega elèctricatravessa el gas, generant llum UV. El recobriment de la superfície interior de la bombeta s'activa per la llum UV i brilla amb força. Les finestres de doble vidre utilitzen argó per omplir l'espai entre els panells. Els pneumàtics dels cotxes de luxe poden contenir argó per protegir el cautxú i reduir el soroll de la carretera.^[13]

Referències

↑Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds,aHandbook of Chemistry and Physics,81a edició, CRC press.
↑^2,0^2,1^2,2Spanos,Aris «The Discovery of Argon: A Case for Learning from Data?» (en anglès).Philosophy of Science,77, 3, 7-2010, pàg. 359–380.DOI:10.1086/652961.ISSN:0031-8248.
↑Rayleigh,Lord;Ramsay,William «Argon, a New Constituent of the Atmosphere».Philosophical Transactions of the Royal Society of London. A,186, 1895, pàg. 187–241.ISSN:0264-3820.
↑^4,0^4,1^4,2^4,3^4,4«argon» (en anglès).Encyclopædia Britannica,2003.
↑Pepin,Robert O.;Schlutter,Dennis J.;Becker,Richard H.;Reisenfeld,Daniel B. «Helium, neon, and argon composition of the solar wind as recorded in gold and other Genesis collector materials» (en anglès).Geochimica et Cosmochimica Acta,89, 15-07-2012, pàg. 62–80.DOI:10.1016/j.gca.2012.04.024.ISSN:0016-7037.
↑«Ten things you didn’t know about the Moon – Atmosphere» (en anglès). ESA. [Consulta: 22 febrer 2023].
↑author.,Crotts, Arlin,.The new moon: water, exploration, and future habitation.ISBN 978-1-139-90581-7.
↑Mahaffy,Paul R.;Webster,Christopher R.;Atreya,Sushil K.;Franz,Heather;Wong,Michael «Abundance and Isotopic Composition of Gases in the Martian Atmosphere from the Curiosity Rover» (en anglès).Science,341, 6143, 19-07-2013, pàg. 263–266.DOI:10.1126/science.1237966.ISSN:0036-8075.
↑Chambers,J. E..1.17 - Planet Formation(en anglès). Oxford: Pergamon, 2007, p. 1–17.DOI 10.1016/b0-08-043751-6/01170-1.ISBN 978-0-08-043751-4.
↑Niemann,H. B.;Atreya,S. K.;Bauer,S. J.;Carignan,G. R.;Demick,J. E. «The abundances of constituents of Titan's atmosphere from the GCMS instrument on the Huygens probe» (en anglès).Nature,438, 7069, 12-2005, pàg. 779–784.DOI:10.1038/nature04122.ISSN:1476-4687.
↑Coustenis,Athena.CHAPTER 25 - Titan(en anglès). San Diego: Academic Press, 2007, p. 467–482.DOI 10.1016/b978-012088589-3/50029-3.ISBN 978-0-12-088589-3.
↑^12,0^12,1^12,2Olmo,M.;Nave,R. «Clocks in the Rocks».HyperPhysics.[Consulta: 22 febrer 2023].
↑^13,0^13,1^13,2«Argon - Element information, properties and uses | Periodic Table». Royal Society of Chemistry. [Consulta: 22 febrer 2023].
↑Kolb,Vera M.Astrobiology: an evolutionary approach.Boca Raton: CRC Press, 2015.ISBN 978-1-4665-8462-4.
↑Romanos,Georgios E.Advanced laser surgery in dentistry,2021.ISBN 978-1-119-58334-9.

Enllaços externs

AWikimedia Commonshi ha contingut multimèdia relatiu a:Argó

Viccionari

[1] Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds,aHandbook of Chemistry and Physics,81a edició, CRC press.

[:0-2] 2,0^2,1^2,2Spanos,Aris «The Discovery of Argon: A Case for Learning from Data?» (en anglès).Philosophy of Science,77, 3, 7-2010, pàg. 359–380.DOI:10.1086/652961.ISSN:0031-8248.

[3] Rayleigh,Lord;Ramsay,William «Argon, a New Constituent of the Atmosphere».Philosophical Transactions of the Royal Society of London. A,186, 1895, pàg. 187–241.ISSN:0264-3820.

[:2-4] 4,0^4,1^4,2^4,3^4,4«argon» (en anglès).Encyclopædia Britannica,2003.

[5] Pepin,Robert O.;Schlutter,Dennis J.;Becker,Richard H.;Reisenfeld,Daniel B. «Helium, neon, and argon composition of the solar wind as recorded in gold and other Genesis collector materials» (en anglès).Geochimica et Cosmochimica Acta,89, 15-07-2012, pàg. 62–80.DOI:10.1016/j.gca.2012.04.024.ISSN:0016-7037.

[6] «Ten things you didn’t know about the Moon – Atmosphere» (en anglès). ESA. [Consulta: 22 febrer 2023].

[7] uthor.,Crotts, Arlin,.The new moon: water, exploration, and future habitation.ISBN 978-1-139-90581-7.

[8] Mahaffy,Paul R.;Webster,Christopher R.;Atreya,Sushil K.;Franz,Heather;Wong,Michael «Abundance and Isotopic Composition of Gases in the Martian Atmosphere from the Curiosity Rover» (en anglès).Science,341, 6143, 19-07-2013, pàg. 263–266.DOI:10.1126/science.1237966.ISSN:0036-8075.

[9] Chambers,J. E..1.17 - Planet Formation(en anglès). Oxford: Pergamon, 2007, p. 1–17.DOI 10.1016/b0-08-043751-6/01170-1.ISBN 978-0-08-043751-4.

[10] Niemann,H. B.;Atreya,S. K.;Bauer,S. J.;Carignan,G. R.;Demick,J. E. «The abundances of constituents of Titan's atmosphere from the GCMS instrument on the Huygens probe» (en anglès).Nature,438, 7069, 12-2005, pàg. 779–784.DOI:10.1038/nature04122.ISSN:1476-4687.

[11] Coustenis,Athena.CHAPTER 25 - Titan(en anglès). San Diego: Academic Press, 2007, p. 467–482.DOI 10.1016/b978-012088589-3/50029-3.ISBN 978-0-12-088589-3.

[:1-12] 12,0^12,1^12,2Olmo,M.;Nave,R. «Clocks in the Rocks».HyperPhysics.[Consulta: 22 febrer 2023].

[:3-13] 13,0^13,1^13,2«Argon - Element information, properties and uses | Periodic Table». Royal Society of Chemistry. [Consulta: 22 febrer 2023].

[14] Kolb,Vera M.Astrobiology: an evolutionary approach.Boca Raton: CRC Press, 2015.ISBN 978-1-4665-8462-4.

[15] Romanos,Georgios E.Advanced laser surgery in dentistry,2021.ISBN 978-1-119-58334-9.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]