Argônio

Iso	ANO	Período	MD	Ed	PD
Iso	ANO	Período	MD	MeV	PD
36 Ar	0,336 %	estável com 18 nêutrons
37 Ar	rastreios (?) {syn.}	35,04 d	ε		37 Cl
38 Ar	0,063 %	estável com 20 nêutrons
39 Ar	rastreios (?) {syn.}	269 anos	β -	0,565	39 K
40 Ar	99,6 %	estável com 22 nêutrons
42 Ar	{syn.}	32,9 anos	β -	0,600	42 K

Propriedades físicas simples do corpo

Estado normal

Gás (não magnético)

Massa volumica

1,7837 g · L -1

( 0 ° C , 1 atm )

equação: $\ rho = 3,8469 / 0,2881 ^ {{(1+ (1-T / 150,86) ^ {{0,29783}})}}$
Densidade do líquido em kmol m -3 e temperatura em Kelvin, de 83,78 a 150,86 K.
Valores calculados:

T (K)	T (° C)	ρ (kmol m -3 )	ρ (gcm -3 )
83,78	-189,37	35.491	1.41779
88,25	-184,9	34,79241	1,38989
90,49	-182,66	34,4353	1,37562
92,72	-180,43	34.07258	1,36113
94,96	-178,19	33,70392	1,3464
97,2	-175,95	33,32891	1,33142
99,43	-173,72	32.94712	1,31617
101,67	-171,48	32.55807	1.30063
103,9	-169,25	32,16122	1.28478
106,14	-167,01	31,75595	1.26859
108,38	-164,77	31,34158	1,25203
110,61	-162,54	30.91731	1.23508
112,85	-160,3	30,48224	1,2177
115,08	-158,07	30.03532	1.19985
117,32	-155,83	29.57534	1,18148

T (K)	T (° C)	ρ (kmol m -3 )	ρ (gcm -3 )
119,56	-153,59	29.10084	1,16252
121,79	-151,36	28.61012	1,14292
124,03	-149,12	28,10111	1,12258
126,26	-146,89	27,57126	1,10142
128,5	-144,65	27.01741	1.07929
130,74	-142,41	26,43555	1.05605
132,97	-140,18	25.82043	1.03147
135,21	-137,94	25,16501	1,00529
137,44	-135,71	24,45946	0,97711
139,68	-133,47	23,68934	0,94634
141,92	-131,23	22.83198	0,91209
144,15	-129	21,84808	0,87279
146,39	-126,76	20,65797	0,82524
148,62	-124,53	19.04309	0,76073
150,86	-122,29	13.353	0,53343

Sistema de cristal

Cúbico centrado no rosto

Cor

incolor

Ponto de fusão

-189,36 ° C

Ponto de ebulição

-185,85 ° C

Energia de fusão

1.188 kJ · mol -1

Energia de vaporização

6,43 kJ · mol -1 ( 1 atm , -185,85 ° C )

Temperatura critica

-122,3 ° C

Ponto Triplo

−189,3442 ° C

Volume molar

22,414 × 10 -3 m 3 · mol -1

Pressão de vapor

equação: $P _ {{vs}} = exp (42,127 + {\ frac {-1093,1} {T}} + (- 4,1425) \ vezes ln (T) + (5,7254E-5) \ vezes T ^ {{2}} )$
Pressão em pascais e temperatura em Kelvins, de 83,78 a 150,86 K.
Valores calculados:

T (K)	T (° C)	P (Pa)
83,78	-189,37	68 721
88,25	-184,9	112.148,93
90,49	-182,66	140 488,79
92,72	-180,43	173.950,2
94,96	-178,19	213.081,34
97,2	-175,95	258.443,49
99,43	-173,72	310.609,15
101,67	-171,48	370 160,69
103,9	-169,25	437.689,44
106,14	-167,01	513.795,27
108,38	-164,77	599.086,73
110,61	-162,54	694.181,59
112,85	-160,3	799.707,93
115,08	-158,07	916.305,52
117,32	-155,83	1.044.627,7

T (K)	T (° C)	P (Pa)
119,56	-153,59	1.185.343,64
121,79	-151,36	1.339.140,82
124,03	-149,12	1.506.727,99
126,26	-146,89	1.688.838,27
128,5	-144,65	1 886 232,65
130,74	-142,41	2.099.703,68
132,97	-140,18	2.330.079,46
135,21	-137,94	2.578.227,85
137,44	-135,71	2.845.060,97
139,68	-133,47	3.131.539,89
141,92	-131,23	3.438.679,68
144,15	-129	3.767.554,64
146,39	-126,76	4.119.303,91
148,62	-124,53	4.495.137,3
150,86	-122,29	4.896.300

Velocidade do som

319 m · s -1 a 20 ° C

Calor maciço

520 J · kg -1 · K -1

equação: $C _ {{P}} = (134390) + (- 1989,4) \ vezes T + (11,043) \ vezes T ^ {{2}}$
Capacidade térmica do líquido em J kmol -1 K -1 e temperatura em Kelvin, de 83,78 a 135 K.
Valores calculados:

T (K)	T (° C)	C p $(\ tfrac {J} {kmol \ times K})$	C p $(\ tfrac {J} {kg \ vezes K})$
83,78	-189,37	45 230	1.132
87	-186,15	44 897	1.124
88	-185,15	44 840	1.122
90	-183,15	44 792	1.121
92	-181,15	44 833	1.122
94	-179,15	44 962	1.126
95	-178,15	45.060	1.128
97	-176,15	45.322	1.135
99	-174,15	45.672	1.143
100	-173,15	45.880	1.148
102	-171,15	46.363	1.161
104	-169,15	46 933	1.175
105	-168,15	47.252	1.183
107	-166,15	47.956	1.200
109	-164,15	48.747	1.220

T (K)	T (° C)	C p $(\ tfrac {J} {kmol \ times K})$	C p $(\ tfrac {J} {kg \ vezes K})$
111	-162,15	49 627	1.242
112	-161,15	50 101	1.254
114	-159,15	51.113	1.279
116	-157,15	52.214	1.307
117	-156,15	52.798	1.322
119	-154,15	54.031	1.353
121	-152,15	55.353	1.386
123	-150,15	56 763	1.421
124	-149,15	57.502	1.439
126	-147,15	59.044	1.478
128	-145,15	60 675	1.519
129	-144,15	61.524	1.540
131	-142,15	63.288	1.584
133	-140,15	65.139	1.631
135	-138,15	67.080	1.679

Condutividade térmica

0,01772 W · m -1 · K -1

Vários

7440-37-1

231-147-0

Precauções

SGH

Aviso H280 e P403 H280 : Contém gás sob pressão; pode explodir se aquecido
P403 : Armazenar em local bem ventilado.

WHMIS

PARA, A :
Temperatura crítica do gás comprimido = −122,4 ° C

Divulgação a 1,0% de acordo com os critérios de classificação

Transporte

1006

Código Kemler:
20 : gás asfixiante ou gás que não apresenta risco subsidiário
Número ONU :
1006 : ARGÃO COMPRIMIDO
Classe:
2.2
Código de classificação:
1A : Gás comprimido, aspxiante;
Etiqueta: 2.2 : Gases não inflamáveis e não tóxicos (corresponde aos grupos designados por A ou O maiúsculo);

1951

Código Kemler:
22 : gás liquefeito refrigerado, asfixiante
Número ONU :
1951 : ARGONO LÍQUIDO REFRIGERADO
Classe:
2.2
Código de classificação:
3A : Gás liquefeito refrigerado, asfixiante;
Etiqueta: 2.2 : Gases não inflamáveis e não tóxicos (corresponde aos grupos designados por A ou O maiúsculo);

Unidades de SI e STP, salvo indicação em contrário.

O Argônio é o elemento químico de número atômico 18 e símbolo Ar. Pertence ao grupo 18 da tabela periódica e faz parte da família dos gases nobres , também chamados de "gases nobres", que também inclui o hélio , o néon , criptônio , xenônio e radônio . Árgon é o 3 rd mais abundante constituinte da atmosfera da Terra , com uma fracção de massa de 1,288%, o que corresponde a uma fracção de volume de 0,934% (ou 9.340 ppm ), e é o gás nobre mais abundante no mundo. ' Crosta terrestre , representando 1,5 ppm . O argônio na atmosfera terrestre é quase inteiramente composto de argônio 40 , um nuclídeo radiogênico resultante da decomposição do potássio 40 , enquanto o argônio observado no universo é composto principalmente de argônio 36 , produzido pela nucleossíntese estelar nas supernovas .

O nome argônio vem do grego antigo ἀργόν, que significa "ocioso", "preguiçoso" [derivado da palavra grega ἀεργός, formado de ἀ-εργός, que significa "sem trabalho", "ocioso"], com referência ao fato de elemento é quimicamente inerte. Sua configuração eletrônica apresenta uma camada de valência saturada na origem de sua estabilidade e a virtual impossibilidade de estabelecer ligações covalentes . A temperatura de 83,805 8 K de seu ponto triplo é um dos pontos de referência da Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90).

O argônio é produzido industrialmente por destilação fracionada de ar liquefeito . É usado principalmente como uma atmosfera inerte para soldagem e vários processos industriais em alta temperatura envolvendo substâncias reativas. Uma atmosfera de argônio é então usada em fornos elétricos a arco de grafite para evitar a combustão do último. Também emprega argônio na iluminação por lâmpadas incandescentes , lâmpadas fluorescentes e tubos a gás . É usado para produzir lasers de gás azul esverdeado.

Propriedades principais

O argônio é incolor, inodoro, não inflamável e não tóxico em estado gasoso, líquido ou sólido. Sua solubilidade em água é aproximadamente comparável à do oxigênio e 2,5 vezes a do nitrogênio . É quimicamente inerte em quase todas as condições e não forma nenhum produto químico confirmado à temperatura ambiente .

O argônio, entretanto, é capaz de formar compostos químicos sob certas condições extremas de desequilíbrio. O flúor arf de argônio foi assim obtido por fotólise ultravioleta de fluoreto de hidrogênio HF em uma matriz criogênica de iodeto de césio CsI e Ar argônio; estável abaixo de 27 K ( −246,15 ° C ), foi identificado por espectroscopia de infravermelho . O fluorohidreto de argônio é o único composto conhecido de argônio que é neutro e estável no estado fundamental .

O argônio também pode formar clatratos na água quando seus átomos ficam presos na rede tridimensional formada pelo gelo . Existem também íons poliatômicos contendo argônio, como o cátion hidreto de argônio ArH + , e exciplexes , como Ar 2* e ArF *. Vários compostos com ligações Ar C e Ar Se estáveis foram previstos por simulação numérica, mas não foram sintetizados em laboratório.

Os principais isótopos do argônio presentes na crosta terrestre são o argônio 40 ( 40 Ar) a 99,6%, o argônio 36 ( 36 Ar) a 0,34% e o argônio 38 ( 38 Ar) a 0,06%. O potássio-40 ( 40 K) se desintegra espontaneamente a uma taxa de 11,2% em argônio 40 por captura de elétrons ou tomografia de emissão e em uma quantidade de 88,8% em cálcio 40 ( 40 Ca) por desintegração β - com meia-vida (meia -vida) de 1,25 bilhão de anos. Essa duração e a relação entre os subprodutos formados permitem determinar a idade das rochas pelo método de datação potássio-argônio .

Na atmosfera terrestre , o argônio 39 é produzido principalmente pela interação da radiação cósmica no argônio 40 por captura de nêutrons seguida por uma emissão dupla de nêutrons . No subsolo, também pode ser produzido a partir do potássio 39 por captura de nêutrons seguida pela emissão de prótons .

O argônio 37 é produzido durante testes subterrâneos de cálcio 40 por captura de nêutrons seguida por desintegração α ; tem meia-vida de 35 dias.

O argônio é notável porque sua composição isotópica varia significativamente de uma região do Sistema Solar para outra. O argônio, cuja principal fonte é a decomposição radioativa do potássio 40 nas rochas, consiste principalmente em argônio 40 , como nos planetas terrestres que retêm uma atmosfera: Vênus , Terra e Marte . Por outro lado, o argônio formado diretamente pela nucleossíntese estelar é constituído essencialmente pelo argônio 36 produzido pela reação alfa , que é o caso do Sol , cujo argônio é 84,6% do argônio 36 segundo as medidas do vento solar . É o mesmo em planetas gigantes , onde a abundância relativa de isótopos 36 Ar: 38 Ar: 40 Ar é 8400: 1600: 1.

Além da atmosfera terrestre , que tem uma fração volumétrica de argônio de 0,934%, ou 9.340 ppm , a atmosfera de Mercúrio contém 0,07 ppm , a de Vênus contém 70 ppm e a de Marte contém 19,300 ppm , ou 1,93%.

O predomínio do argônio radiogênico 40 na atmosfera terrestre é responsável pelo fato de a massa atômica do argônio terrestre, da ordem de 39,95 u , ser 0,85 u maior que a do potássio , que o segue na tabela periódica dos elementos e cuja massa atômica é da ordem de 39,10 u . Isso parecia paradoxal durante a descoberta do argônio em 1894 porque Dmitri Mendeleïev havia organizado sua tabela periódica em ordem crescente de massa atômica, o que levou a ter que colocar o argônio entre o potássio e o cálcio , com uma massa atômica em torno de 40, 08 u e confundida com a do argônio dentro de 0,13 u , enquanto havia uma diferença de massa atômica de 3,65 u entre o cloro (35,45 u ) e o potássio (39,10 u ). Esse problema foi resolvido por Henry Moseley , que demonstrou em 1913 que a tabela periódica deveria ser organizada em ordem crescente do número atômico , e não pelo aumento da massa atômica, o que colocava os elementos na ordem correta.

A abundância atmosférica de argônio em comparação com outros gases nobres - 9340 ppm de argônio, contra 5,24 ppm de hélio , 18,18 ppm de néon , 1,14 ppm de criptônio e 0,087 ppm de xenônio - também pode ser atribuída ao argônio radiogênico 40 : o argônio 36 realmente tem abundância de apenas 31,5 ppm (0,337% de 9340 ppm ), da mesma ordem de grandeza do neon (18,18 ppm ).

Compostos

O árgon átomo tem um electrão saturada de valência concha , com completas s e p subcamadas . Isso torna este elemento quimicamente inerte e muito estável, ou seja, ele forma uma ligação química com outros átomos apenas com grande dificuldade. Até 1962 , os gases nobres eram considerados totalmente inertes e inadequados para a formação de compostos químicos ; nesta data, no entanto, a síntese de hexafluoroplatinato de xenônio XePtF 6 pavimentou o caminho para a química dos gases nobres .

O primeiro composto de argônio com pentacarbonil de tungstênio, de fórmula química W (CO) 5 Ar, foi publicado em 1975, mas sua existência real permanece controversa. Em agosto de 1962 foi sintetizado na Universidade de Helsinque o fluorohidreto de argônio Harf por fotólise ultravioleta de fluoreto de hidrogênio HF em uma matriz criogênica de iodeto de césio CsI e composto estável de argônio de Ar abaixo de 27 K ( −246,15 ° C ) identificado por espectroscopia de infravermelho . Esta descoberta levou à ideia de que o argônio poderia formar compostos fracamente ligados.

O dicação metaestável ARCf 22+ , isoeletrônico com fluoreto de carbonil COF 2e fosgênio COCl 2do ponto de vista dos elétrons de valência , foi observada em 2009, implementando uma ligação carbono- argônio. O íon molecular 36 ArH + , correspondente ao cátion 36 do hidreto de argônioHidreto de argônio (cátion) (argônio), foi detectado no meio interestelar ao nível da Nebulosa do Caranguejo ; é o primeiro composto de gás nobre detectado no espaço .

O hidreto de argônio sólido Ar (H 2 ) 2é um composto de van der Waals com a mesma estrutura cristalina que a fase Laves (en) MgZn 2. Forma-se a pressões entre 4,3 e 220 GPa , embora os resultados obtidos por espectroscopia Raman sugiram que as moléculas de H 2do composto Ar (H 2 ) 2dissociar acima de 175 GPa .

Produção industrial e aplicações

O argônio é produzido industrialmente por destilação fracionada do ar liquefeito em unidades criogênicas de destilação do ar (in) , método de separação do nitrogênio líquido , que ferve a 77,3 K , o argônio, que ferve a 87,3 K , e o oxigênio líquido , que ferve a 90,2 K . A produção mundial de argônio é da ordem de 700.000 toneladas por ano.

O argônio possui várias propriedades interessantes que justificam seu uso industrial:

é um gás quimicamente inerte;
é uma alternativa barata quando o nitrogênio não é suficientemente inerte;
tem baixa condutividade térmica (é, portanto, um isolante térmico );
suas propriedades eletrônicas ( ionização , espectro de emissão ) são usadas em certas aplicações de iluminação.

Outros gases nobres exibem propriedades semelhantes e também podem ser usados, mas o argônio é de longe o mais barato de todos, sendo obtido como subproduto da extração de oxigênio e nitrogênio do ar por destilação fracionada criogênica.

Aplicações industriais

O argônio é usado em certos processos industriais de alta temperatura nos quais substâncias quimicamente inertes tendem a se tornar reativas. Uma atmosfera de árgon é assim utilizado em fornos eléctricos com grafite eléctrodos em ordem para evitar a combustão deste material.

Para alguns desses processos, a presença de nitrogênio ou oxigênio causaria defeitos no material. O argônio é usado em certos tipos de soldagem a arco , como soldagem a arco de metal a gás e soldagem TIG , bem como no tratamento de titânio e outros elementos reagentes. Cristais de silício e germânio destinados à indústria de semicondutores também são cultivados em atmosfera de argônio para garantir sua qualidade cristalina.

Árgon é usado na indústria de aves de capoeira como um método de asfixia com gás inerte para asfixiar o aves domésticas , quer para um abate de massa após o início de uma doença ou como um meio de abate alternada a electronarcosis . A densidade relativa do argônio ao ar faz com que ele fique próximo ao solo durante a gaseificação. Sua natureza não reativa o torna compatível com produtos alimentícios, e o fato de substituir parcialmente o oxigênio nos tecidos prolonga a vida útil dos alimentos.

Às vezes, o argônio é usado para extinguir incêndios, preservando equipamentos valiosos, como servidores de computador , que seriam danificados pelo uso de água ou espuma.

Aplicações médicas

Os procedimentos de criocirurgia (in) , como a crioablação (in), usam argônio líquido para destruir tecidos como as células cancerosas . Tem sido possível utilizá-lo em um procedimento denominado coagulação com argônio , que é uma forma de eletrocirurgia (in) por tocha de plasma , mas que apresenta risco de embolia gasosa materializada pela morte de pelo menos um paciente.

Os lasers de argônio azul são usados em cirurgias para suturar as artérias , destruir tumores em cirurgias oculares ou para eletrocoagulação através de lesões endoscópicas e sangramento gastrointestinal.

Árgon também foi testado para substituir azoto no gás respiratório chamado Argox em fim de acelerar a remoção de azoto dissolvido a partir do sangue .

Pesquisa científica

O argônio líquido é usado como alvo para detecção de neutrinos e pesquisa de matéria escura . As interações entre WIMPs hipotéticos e os núcleos dos átomos de argônio devem produzir uma cintilação observável através de tubos fotomultiplicadores . Detectores bifásicos contendo gás argônio são usados para detectar elétrons produzidos por ionização durante as interações WIMP-núcleo de argônio.

Como outros gases nobres liquefeitos, o argônio líquido tem uma alta taxa de cintilação (aproximadamente 51 fótons / keV ), é transparente para sua própria cintilação e é relativamente fácil de purificar. É mais barato que o xenônio e possui um perfil de tempo de cintilação diferente, o que permite distinguir as interações eletrônicas das nucleares. Tem no entanto uma forte β radioactividade devido a contaminação pela atmosfera de árgon 39 , excepto o uso de árgon a partir da cave Terra empobrecido em 39 Ar cuja meia vida é de apenas 269 anos e cujo estoque não é reconstituída pela 40 Ar ( n , 2 N ) 39 Interação Ar da radiação cósmica no argônio atmosférico .

Em outro registro, o argônio 39 foi usado em particular para datar amostras de água subterrânea e gelo na Antártica . A datação K-Ar e a datação argônio-argônio também são usadas para a datação radiométrica de sedimentos , metamórficos e ígneos .

Conservador

Argônio, número E938 , é usado como conservante de alimentos para remover oxigênio e umidade da atmosfera na embalagem e para atrasar sua data de validade. A oxidação pelo ar, a hidrólise e outras reações que degradam o produto são retardadas ou completamente bloqueadas. Reagentes químicos e moléculas farmacêuticas às vezes são embalados em uma atmosfera de argônio. Este gás nobre também é usado como conservante para vernizes , poliuretano ou mesmo tintas .

O argônio também é usado na vinificação para proteger o vinho do oxigênio e prevenir sua oxidação, bem como interações bacterianas indesejadas (especialmente bactérias acéticas , que produzem ácido acético e transformam o vinho em vinagre ). Também pode ser usado como propelente para sprays .

Equipamentos de laboratório

O argônio pode ser usado como gás inerte para uma linha de vácuo e porta-luvas ; é preferível ao nitrogênio , que é mais barato, porque o nitrogênio é capaz de reagir com compostos particularmente reativos, bem como com certos equipamentos. Além disso, o argônio tem a vantagem de ser mais denso que o ar, ao contrário do nitrogênio, o que o torna mais fácil de usar na prática.

O argônio pode ser usado como gás de arraste em cromatografia gasosa e na ionização por eletrospray . É o gás de escolha para plasma usado em espectrometria de plasma acoplado indutivamente . O argônio é preferencialmente usado na deposição por pulverização catódica (In) nas amostras a serem examinadas por Microscopia Eletrônica de Varredura e para limpar wafers na microfabricação .

Iluminação

Uma lâmpada incandescente geralmente é preenchida com argônio para preservar seu filamento da oxidação em alta temperatura. O argônio também é usado para sua radiação por ionização , como nas lâmpadas de plasma e nos calorímetros na física de partículas . As lâmpadas de descarga cheias de argônio puro produzem violeta pálido claro puxando alfazema lebleu, que se torna azul com a adição de um pouco de mercúrio .

O argônio também é usado para lasers de íon (in) azul e verde.

Vários aplicativos

O argônio é usado como isolante térmico para vidros duplos . Também é usado para encher roupas secas para mergulho, devido à sua inércia química e baixa condutividade térmica .

O argônio é um dos gases que podem ser usados na astronáutica como propelente de VASIMRs . No campo do armamento aéreo , é usado sob pressão para resfriar, por meio do relaxamento, as cabeças de certos mísseis ar-ar , incluindo os mísseis AIM-9 Sidewinder .

O argônio tem sido usado no atletismo como um dopante que simula a hipóxia . Por isso, foi incluído, juntamente com o xenônio , na lista de métodos e substâncias proibidos pela Agência Mundial Antidopagem em 2014, antes de ser retirado em 2020.

História e etimologia

A palavra argônio deriva do grego antigo ἀργός / argós ("ocioso", "preguiçoso", "estéril"), formado pelo prefixo grego privado ἀ e pela palavra ἔργον / ergon ("trabalho"), esta etimologia evocando o caráter inerte do elemento '.

A presença no ar de um gás quimicamente inerte foi suspeitada por Henry Cavendish já em 1785, mas sua descoberta por Lord Rayleigh e Sir William Ramsay na University College London esperou até 1894 . Eles fizeram isso removendo oxigênio , dióxido de carbono , vapor de água e nitrogênio de uma amostra de ar limpo , deixando um gás inerte que eles chamaram de argônio . Esses dois cientistas fizeram a comunicação oficial de sua descoberta à Royal Society em 31 de janeiro de 1895.

Eles foram prejudicados pelo fato de o nitrogênio produzido quimicamente ser 0,5% mais leve do que o extraído do ar pela remoção de outros gases atmosféricos conhecidos na época. A destilação fracionada do ar liquefeito permitiu-lhes produzir uma quantidade significativa de argônio em 1898 e ao mesmo tempo isolar dois outros gases nobres, o néon e o xenônio .

O argônio também foi observado em 1882 durante um trabalho independente de HF Newall e WN Hartley, que notou linhas espectrais no espectro de emissão do ar que não correspondiam a nenhum elemento químico conhecido.

O símbolo químico do argônio era A até 1957, quando se tornou Ar.

Perigos

Como o hélio , o argônio não é perigoso em baixas concentrações. No entanto, é 38% mais denso que o ar , e inalar uma grande quantidade de argônio acarreta o risco de asfixia pela privação de oxigênio ( anoxia ); isso pode ocorrer, por exemplo, durante as operações de soldagem em um espaço confinado.

Notas e referências

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Veja também

links externos

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