ARGON: HISTOIRE, STRUCTURE, PROPRIÉTÉS, UTILISATIONS - CHIMIE - 2024

L' argon est l'un des gaz rares du tableau périodique et constitue environ 1% de l'atmosphère terrestre. Il est représenté par le symbole chimique Ar, un élément qui a une masse atomique égale à 40 pour son isotope le plus abondant sur Terre (⁴⁰ Ar); les autres isotopes sont ³⁶ Ar (le plus abondant de l'Univers), ³⁸ Ar et le radio-isotope ³⁹ Ar.

Son nom dérive du mot grec «argos», qui signifie inactif, lent ou inactif, car il constituait la fraction mesurable de l'air qui n'a pas réagi. L'azote et l'oxygène réagissent l'un avec l'autre à la chaleur d'une étincelle électrique, formant des oxydes d'azote; du dioxyde de carbone avec une solution basique de NaOH; mais l'Ar, avec rien.

Une décharge luminescente violette caractéristique des atomes d'argon ionisés. Source: Wikigian

L'argon est un gaz incolore sans odeur ni goût. C'est l'un des rares gaz qui ne présente pas de changement de couleur lors de la condensation, étant donc son liquide incolore comme son gaz; la même chose se produit avec son solide cristallin.

Une autre de ses principales caractéristiques est son émission de lumière violette lorsqu'elle est chauffée à l'intérieur d'un tube à décharge électrique (image du haut).

Bien qu'il s'agisse d'un gaz inerte (mais pas dans des conditions spéciales), et qu'il manque également d'activité biologique, il peut déplacer l'oxygène de l'air, provoquant une suffocation. Certains extincteurs utilisent en fait cela à leur avantage pour étouffer les flammes en les privant d'oxygène.

Son inertie chimique favorise son application comme atmosphère pour des réactions dont les espèces sont sensibles à l'oxygène, à la vapeur d'eau et à l'azote. Il offre également un moyen de stocker et de fabriquer des métaux, des alliages ou des semi-conducteurs.

Histoire de sa découverte

En 1785, Henry Cavendish, tout en étudiant l'azote dans l'air, appelé «air phlogisticisé», conclut qu'une partie de l'azote pourrait être un composant inerte.

Plus d'un siècle plus tard, en 1894, les scientifiques britanniques Lord Rayleigh et Sir William Ramsey ont découvert que l'azote préparé par élimination de l'oxygène de l'air atmosphérique était 0,5% plus lourd que l'azote obtenu à partir de certains composés; par exemple l'ammoniac.

Les chercheurs soupçonnaient la présence d'un autre gaz dans l'air atmosphérique mélangé à de l'azote. Plus tard, il a été vérifié que le gaz restant après l'élimination de l'azote de l'air atmosphérique était un gaz inerte qui est maintenant connu sous le nom d'argon.

C'était le premier gaz inerte isolé sur Terre; d'où son nom, car argon signifie paresseux, inactif. Cependant, dès 1868, la présence d'hélium dans le soleil avait été détectée par des études spectroscopiques.

F. Newall et WN Hartley, en 1882, ont observé des raies d'émission, correspondant peut-être à l'argon, qui ne correspondaient pas à celles des autres éléments connus.

Structure d'argon

L'argon est un gaz rare, et par conséquent il a les orbitales de son dernier niveau d'énergie complètement remplies; c'est-à-dire que sa coquille de valence a huit électrons. L'augmentation du nombre d'électrons, cependant, ne contrecarre pas la force d'attraction croissante exercée par le noyau; et par conséquent, ses atomes sont les plus petits de chaque période.

Cela dit, les atomes d'argon peuvent être visualisés comme des «billes» avec des nuages ​​d'électrons fortement comprimés. Les électrons se déplacent de manière homogène à travers toutes les orbitales remplies, ce qui rend la polarisation improbable; c'est-à-dire qu'une région avec une déficience relative d'électrons provient.

Pour cette raison, les forces de diffusion de Londres sont particulièrement pour l'argon, et la polarisation n'en bénéficiera que si le rayon atomique et / ou la masse atomique augmentent. C'est pourquoi l'argon est un gaz qui se condense à -186 ° C.

En bombardant le gaz, on verra que ses atomes ou billes peuvent à peine rester ensemble, en l'absence de tout type de liaisons covalentes Ar-Ar. Cependant, on ne peut ignorer que de telles billes peuvent bien interagir avec d'autres molécules apolaires; par exemple, CO ₂, N ₂, Ne, CH ₄, tous présents dans la composition de l'air.

Cristaux

Les atomes d'argon commencent à ralentir lorsque la température chute à environ -186 ° C; puis la condensation se produit. Maintenant, les forces intermoléculaires deviennent plus efficaces, car la distance entre les atomes est plus petite, et cela laisse le temps aux quelques dipôles ou polarisations instantanées de se produire.

Cet argon liquide est désordonné et on ne sait pas exactement comment ses atomes pourraient être disposés.

À mesure que la température baisse encore plus, jusqu'à -189 ° C (seulement trois degrés de moins), l'argon commence à se cristalliser en glace incolore (image du bas). Peut-être que la glace thermodynamiquement est plus stable que la glace argon.

La glace d'argon fond. Source: Aucun auteur lisible par machine fourni. Deglr6328 ~ commonswiki supposé (basé sur les revendications de copyright).

Dans ce cristal de glace ou d'argon, ses atomes adoptent une structure cubique (fcc) à faces centrées ordonnées. Tel est l'effet de leurs faibles interactions à ces températures. En plus de cette structure, il peut également former des cristaux hexagonaux plus compacts.

Les cristaux hexagonaux sont favorisés lorsque l'argon cristallise en présence de petites quantités d'O ₂, N ₂ et CO. Lorsqu'ils sont déformés, ils passent à la phase cubique à faces centrées, la structure la plus stable pour l'argon solide.

Configuration électronique

La configuration électronique de l'argon est:

3s ² 3p ⁶

Ce qui est le même pour tous les isotopes. Notez que son octet de valence est complet: 2 électrons dans l'orbitale 3s, et 6 dans l'orbitale 3p, ajoutant 8 électrons en tout.

Théoriquement et expérimentalement, l'argon peut utiliser ses orbitales 3D pour former des liaisons covalentes; mais il faut une forte pression pour le «forcer».

Propriétés

Description physique

C'est un gaz incolore qui, lorsqu'il est exposé à un champ électrique, acquiert une lueur lilas-violet.

Poids atomique

39,79 g / mol

Numéro atomique

18

Point de fusion

83,81 K (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Point d'ébullition

87 302 K (-185 848 ºC, -302 526 ºF)

Déité

1 784 g / L

Densité de vapeur

1,38 (par rapport à l'air pris comme 1).

Solubilité du gaz dans l'eau

33,6 cm ³ / kg. Si l'argon en tant que gaz liquéfié très froid entre en contact avec l'eau, une ébullition violente se produit.

Solubilité dans les liquides organiques

Soluble.

Température de fusion

1,18 kJ / mol

Chaleur de vaporisation

8,53 kJ / mol

Coefficient de partage octanol / eau

Log P = 0,94

Énergie d'ionisation

Premier niveau: 1520,6 kJ / mol

Deuxième niveau: 2665,8 kJ / mol

Troisième niveau: 3,931 kJ / mol

Autrement dit, les énergies nécessaires pour obtenir les cations entre Ar ⁺ et Ar ³⁺ en phase gazeuse.

Réactivité

L'argon est un gaz rare, et donc sa réactivité est presque nulle. La photolyse du fluorure d'hydrogène dans une matrice solide d'argon à une température de 7,5 K (très proche du zéro absolu) produit du fluorohydrure d'argon, HArF.

Il peut être combiné avec certains éléments pour produire une classe stable avec la bêta-hydroquinone. De plus, il peut former des composés avec des éléments hautement électromagnétiques, tels que O, F et Cl.

Applications

La plupart des applications de l'argon reposent sur le fait qu'étant un gaz inerte, il peut être utilisé pour établir un environnement pour développer un ensemble d'activités industrielles.

Industriel

-Argon est utilisé pour créer un environnement pour le soudage à l'arc des métaux, évitant l'action néfaste que la présence d'oxygène et d'azote peut produire. Il est également utilisé comme agent de recouvrement dans le raffinage de métaux tels que le titane et le zirconium.

-Les ampoules à incandescence sont généralement remplies d'argon, pour protéger leurs filaments et prolonger leur durée de vie utile. Il est également utilisé dans les tubes fluorescents similaires aux néons; mais, ils émettent une lumière bleu-violacé.

-Il est utilisé dans le processus de décarburation de l'acier inoxydable et comme gaz propulseur dans les aérosols.

-Il est utilisé dans les chambres d'ionisation et dans les compteurs de particules.

-Également dans l'utilisation de différents éléments pour le dopage des semi-conducteurs.

-Il permet de créer une atmosphère propice à la croissance des cristaux de silicium et de germanium, largement utilisés dans le domaine de l'électronique.

-Sa faible conductivité thermique est avantageuse pour être utilisée comme isolant entre les feuilles de verre de certaines fenêtres.

-Il est utilisé pour conserver les aliments et autres matériaux soumis à des emballages, car il les protège de l'oxygène et de l'humidité qui peuvent avoir un effet néfaste sur le contenu de l'emballage.

Médecins

-Argon est utilisé en cryochirurgie pour l'élimination des tissus cancéreux. Dans ce cas, l'argon se comporte comme un liquide cryogénique.

-Il est utilisé dans les équipements laser médicaux pour corriger divers défauts oculaires, tels que: hémorragies dans les vaisseaux sanguins, décollement de la rétine, glaucome et dégénérescence de la macula.

Dans l'équipement de laboratoire

-Argon est utilisé en mélange avec de l'hélium et du néon dans les compteurs de radioactivité Geiger.

-Il est utilisé comme gaz de stripping en chromatographie en phase gazeuse.

-Disperse les matériaux qui recouvrent l'échantillon soumis à la microscopie électronique à balayage.

Où est-il situé?

L'argon fait partie de l'air atmosphérique, constituant environ 1% de la masse atmosphérique. L'atmosphère est la principale source industrielle d'isolation de ce gaz. Il est isolé par la procédure de distillation fractionnée cryogénique.

D'autre part, dans le Cosmos, les étoiles génèrent d'énormes quantités d'argon lors de la fusion nucléaire du silicium. Il peut également être situé dans les atmosphères d'autres planètes, telles que Vénus et Mars.

Références

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