Argón

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El argón es un elemento químico que se clasifica como gas noble y no metal. Fue descubierto en 1895 por William Ramsay y Lord Rayleigh.

Descubrimiento del Argón

El argón fue el primer gas noble que se descubrió. El primer indicio de su existencia provino del científico inglés Sir Henry Cavendish allá por 1785. Cavendish no estaba contento de que se supiera tan poco sobre el aire. Estaba particularmente descontento por la falta de información sobre la fracción de aire (la mayoría) que no era oxígeno.

Sabía que el nitrógeno del aire podía reaccionar con el oxígeno para formar, en última instancia, ácido nitroso. Su objetivo era averiguar si TODO el aire que no era oxígeno o dióxido de carbono podría convertirse en ácido nitroso. Si pudiera, sabría que el aire es completamente oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno.

Cavendish usó una chispa eléctrica en el aire para hacer reaccionar el oxígeno y el nitrógeno para formar óxidos de nitrógeno. Luego añadió oxígeno adicional hasta que todo el nitrógeno había reaccionado. Los óxidos de nitrógeno son ácidos. Cavendish usó hidróxido de sodio acuoso para eliminarlos del aparato. [Esto también, por supuesto, habría eliminado cualquier dióxido de carbono que estuviera presente.] Eliminó el oxígeno restante utilizando polisulfuros de potasio.

Quedó una pequeña burbuja de gas [principalmente argón]. Cavendish escribió que esta burbuja “no era más de la centésima vigésima parte de la mayor parte del aire flostigado [nitrógeno]”. Entonces, Cavendish dice que el aire es al menos 99.3 por ciento de nitrógeno/oxígeno/dióxido de carbono con un máximo de 0.7 por ciento de otra cosa. Ahora sabemos que el ‘algo más’, el argón, es muy poco reactivo; esto le permitió a Cavendish encontrarlo, pero también le impidió saber más al respecto. (Los gigantescos avances en espectroscopia realizados por Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen se encuentran 85 años en el futuro).

En retrospectiva, podemos decir que Cavendish subestimó ligeramente la parte del aire que no es oxígeno, nitrógeno o dióxido de carbono. A pesar de ello, se adelantó a su tiempo. Después de su experimento, pasaron más de 100 años hasta que los científicos nuevamente comenzaron a pensar que algo sobre el aire no cuadraba del todo.

En 1892, el físico inglés John William Strutt (más conocido como Lord Rayleigh) anunció que sin importar cómo se preparara, el oxígeno siempre era 15,882 veces más denso que el hidrógeno. Este trabajo tan preciso había tardado diez años en completarse.

Continuando trabajando con gran atención a los detalles, descubrió que el ‘nitrógeno’ en el aire siempre era más denso en aproximadamente un 0,5 por ciento que el nitrógeno procedente de los compuestos de nitrógeno. ¿Cómo podría explicarse esto? En 1893 escribió a Nature, anunciando el problema al mundo. Cualquier científico que respondiera a ese desafío tenía la oportunidad de descubrir un nuevo elemento. ¡Ninguno lo hizo!

En abril de 1894, Rayleigh escribió un artículo académico sobre el problema del nitrógeno. Curiosamente, Rayleigh vio el nitrógeno puro, que no contiene argón, como «nitrógeno anormalmente ligero«. Lo almacenó durante ocho meses y volvió a probarlo para ver si su densidad aumentaría.

El artículo de Rayleigh despertó el serio interés del químico escocés William Ramsay, quien ya había sido consciente del problema. Rayleigh y Ramsay llevaron a cabo más experimentos y se mantuvieron en contacto sobre su progreso.

En agosto de 1894, Ramsay tomó aire y eliminó sus componentes: oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno. Eliminó el nitrógeno haciéndolo reaccionar con magnesio. Después de eliminar todos los gases conocidos del aire, encontró que quedaba un gas que ocupaba una octava parte del volumen original. Su espectro no coincidía con ningún gas conocido.

Rayleigh y Ramsay escribieron un artículo conjunto en 1895 notificando al mundo de su descubrimiento. El nuevo gas no reaccionaría con nada, por lo que lo llamaron argón, del griego ‘argos‘, que significa inactivo o perezoso.

En su discurso de ganador del Premio Nobel, Rayleigh dijo: “El argón no debe considerarse raro. Un salón grande puede contener fácilmente un peso mayor del que puede llevar un hombre”. William Ramsay descubrió o co-descubrió la mayoría de los otros gases nobles: helio, neón, criptón y xenón.

Fue responsable de agregar un grupo completamente nuevo a la tabla periódica. El radón fue el único gas noble que no descubrió.

Datos interesantes sobre el argón

Lord Rayleigh dijo: “El argón no debe considerarse raro. Un salón grande puede contener fácilmente un peso mayor del que puede llegar a pesar un hombre”. A escala planetaria, podemos calcular que la atmósfera de la Tierra contiene 65 billones de toneladas métricas de argón. Eso es más de 9 toneladas métricas de argón por persona en la Tierra.
Hasta 1957, el símbolo químico del argón era A. En 1957, la IUPAC acordó que el símbolo debería cambiar a Ar. El argón no fue el único elemento cuyo símbolo cambió en 1957. La IUPAC también cambió el mendelevio de Mv a Md.
La mayoría de las personas están familiarizadas con la datación por carbono, que utiliza la descomposición del isótopo radiactivo de carbono-14 para encontrar las edades de las cosas que alguna vez estuvieron vivas. La vida media del carbono-14 es de aproximadamente 5730 años y la técnica no es útil para material de más de 60 mil años. La datación con potasio-argón y argón-argón nos permite fechar rocas que son mucho más antiguas que esta. El potasio-40 se descompone en argón-40 y calcio-40, con una vida media de 1250 millones de años. La proporción de potasio-40 a argón-40 atrapado en la roca se puede usar para determinar cuánto tiempo ha pasado desde que la roca se solidificó. Más recientemente, la proporción de argón-39 a argón-40 se ha utilizado en la datación de precisión.
La gran mayoría del argón en la Tierra proviene de la descomposición radiactiva del potasio-40, que produce argón-40 estable. Más del 99% del argón de la Tierra es argón-40.
Fuera de la Tierra, el argón-36 es el isótopo más abundante, sintetizado en la fase de combustión de silicio de las estrellas con una masa de unos 11 o más soles terrestres. Durante la quema de silicio, una partícula alfa se agrega a un núcleo de silicio-32 para producir azufre-36, que puede agregar otra partícula alfa para convertirse en argón-36, algunas de las cuales pueden convertirse en calcio-40, etc.

Una muestra de una familia de Homo erectus en Java. La datación con potasio-argón, luego argón-argón confirmó que el Homo erectus estuvo presente en Java hace 1,8 millones de años, lo que trastocó las ideas de varios arqueólogos. El análisis de piedra pómez volcánica dentro de un cráneo permitió encontrar la edad del cráneo.

Argón — Imagen infrarroja del argón resplandeciente creado por la supernova Cassiopeia A, a 10.000 años luz de distancia en nuestra propia galaxia. Imagen de la NASA.

Apariencia y Características

Efectos nocivos:

El argón se considera no tóxico.

Características:

El argón es un gas noble. Es incoloro, inodoro y extremadamente poco reactivo.
Sin embargo, no es completamente inerte: la fotólisis del fluoruro de hidrógeno en una matriz sólida de argón a 7,5 kelvin produce fluorohidruro de argón, HArF.
El argón no forma compuestos estables a temperatura ambiente.

Usos del argón

Como resultado de su falta de reactividad, el argón se usa en bombillas para proteger el filamento y proporcionar una atmósfera no reactiva en las inmediaciones de la soldadura.
También se utiliza en la industria de semiconductores para proporcionar una atmósfera inerte para el crecimiento de cristales de silicio y germanio.
El argón se utiliza en láseres médicos, en oftalmología, por ejemplo, para corregir defectos oculares como fugas de vasos sanguíneos, desprendimiento de retina, glaucoma y degeneración macular.
El argón tiene una conductividad térmica baja y se utiliza como gas entre los paneles de vidrio en acristalamientos dobles y triples de alta eficiencia.

Abundancia e isótopos

Abundancia en la corteza terrestre: 3,5 partes por millón en peso, 1,8 partes por millón en moles
Abundancia en el sistema solar: 0,01 por ciento en peso, 3,3 partes por millón por moles
Coste de producción puro: 0,5€ por 100g
Fuente: Se produce cuando los⁴⁰K presentes de forma natural en la corteza terrestre sufren una desintegración radiactiva a ⁴⁰Ar. El argón llega a la atmósfera. El argón se produce comercialmente por destilación fraccionada de aire licuado con (para argón de alta pureza) combustión catalítica de restos de oxígeno.
Isótopos: 18 cuyas vidas medias se conocen, números de masa 30 a 47. De estos, tres son estables. Se encuentran de forma natural en los porcentajes mostrados: ³⁶Ar (0,337%), ³⁸Ar (0,063%) y ⁴⁰Ar (99,600%).

Símbolo	Ar
Número atómico	18
Peso atómico	39.948
Punto de ebullición (ºC)	-186
Punto de fusión (ºC)	-189
Densidad (Kg/m3)	1.784
Estructura atómica	[Ne] 3s² 3p⁶

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