Argón

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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] 3s^2 3p^6
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/m^3
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) 4,898·10^6 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 ^36Ar 0,336 % Estable con 18 neutrones ^38Ar 0,063 % Estable con 20 neutrones ^39Ar Sintético 269 a β^- 0,565 ^39K ^40Ar 99,6 % Estable con 22 neutrones ^42Ar Sintético 32,9 a β^- 0,600 ^42K
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

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]​

Aplicaciones

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:

• Soldadura por arco y soldadura a gas.
• Fabricación de titanio y otros elementos reactivos.
• Fabricación de monocristales —piezas cilíndricas formadas por una estructura cristalina continua— de silicio y germanio para componentes semiconductores.

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

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

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

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

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

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

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

• Gas noble

Referencias

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. 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

• Brown, T. L.; Bursten, B. E.; LeMay, H. E. (2006). J. Challice; N. Folchetti, eds. Chemistry: The Central Science (en inglés) (10th edición). Pearson Education. pp. 276& 289. ISBN 978-0-13-109686-8. (requiere registro). 
• Lide, D. R. (2005). «Properties of the Elements and Inorganic Compounds; Melting, boiling, triple, and critical temperatures of the elements». CRC Handbook of Chemistry and Physics (en inglés) (86th edición). CRC Press. §4. 
• Preston-Thomas, H. (1990). «The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90)». Metrologia (en inglés) 27 (1): 3-10. Bibcode:1990Metro..27....3P. doi:10.1088/0026-1394/27/1/002. 

Enlaces externos

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