Argônio: história, estrutura, propriedades, usos

O árgon é um dos gases nobres da tabela periódica e é de cerca de 1% da terra está atmosfera. É representado pelo símbolo químico Ar, um elemento que possui uma massa atômica igual a 40 para o seu isótopo mais abundante na Terra ( 40 Ar); outros isótopos são 36 Ar (o mais abundante do universo), 38 Ar e o radioisótopo 39 Ar.

Seu nome deriva da palavra grega ‘argos’, que significa inativa, lenta ou ociosa, pois compunha a fração mensurável do ar que não reagia. Nitrogênio e oxigênio reagem entre si ao calor de uma faísca elétrica, formando óxidos de nitrogênio; dióxido de carbono com uma solução básica de NaOH; mas o Ar, sem nada.

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Característica de descarga violeta luminescente de átomos de argônio ionizado. Fonte: Wikigian [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

O argônio é um gás incolor, sem cheiro ou sabor. É um dos poucos gases que não apresentam alteração de cor quando condensados, sendo seu líquido incolor e seu gás; O mesmo vale para o seu sólido cristalino.

Outra de suas principais características é a emissão de luz violeta quando aquecida dentro de um tubo de descarga elétrica (imagem acima).

Embora seja um gás inerte (embora não esteja em condições especiais) e que também não tenha atividade biológica, ele pode deslocar o oxigênio do ar, causando asfixia. Alguns extintores realmente usam isso a seu favor para abafar as chamas removendo oxigênio.

Sua inércia química favorece sua aplicação como atmosfera para reações cujas espécies são suscetíveis ao oxigênio, vapor de água e nitrogênio. Também oferece um meio de armazenar e fabricar metais, ligas ou semicondutores.

História de sua descoberta

Em 1785, Henry Cavendish, enquanto investigava o nitrogênio no ar, chamado “ar flogístico”, concluiu que parte do nitrogênio poderia ser um componente inerte.

Mais de um século depois, em 1894, os cientistas britânicos Lord Rayleigh e Sir William Ramsey descobriram que o nitrogênio preparado pela remoção de oxigênio do ar atmosférico era 0,5% mais pesado que o nitrogênio obtido de alguns compostos; Por exemplo, amônia.

Os pesquisadores suspeitaram da presença de outro gás no ar atmosférico misturado ao nitrogênio. Em seguida, verificou-se que o gás restante após a remoção de nitrogênio do ar atmosférico era um gás inerte que agora é conhecido como Argônio.

Este foi o primeiro gás inerte isolado na Terra; daí seu nome, já que argônio significa preguiçoso, inativo. No entanto, já em 1868, a presença de hélio ao sol havia sido detectada por estudos espectroscópicos.

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F. Newall e WN Hartley, em 1882, observaram linhas de emissão, possivelmente correspondentes ao argônio, que não correspondiam às apresentadas pelos outros elementos conhecidos.

Estrutura de argônio

O argônio é um gás nobre e, consequentemente, tem os orbitais de seu último nível de energia completamente cheios; isto é, sua camada de valência possui oito elétrons. O aumento no número de elétrons, no entanto, não neutraliza a crescente força de atração exercida pelo núcleo; e, portanto, seus átomos são os menores de cada período.

Dito isto, os átomos de argônio podem ser visualizados como “mármores” com nuvens eletrônicas altamente compactadas. Os elétrons se movem homogeneamente através de todos os orbitais cheios, fazendo com que a polarização seja improvável; isto é, uma região com uma deficiência relativa de elétrons se origina.

Por esse motivo, as forças de dispersão de Londres são particularmente para o argônio, e a polarização só será beneficiada se o raio atômico e / ou a massa atômica aumentar. É por isso que o argônio é um gás que condensa a -186 ° C.

Ao bombardear o gás, será visto que seus átomos ou mármores mal podem permanecer unidos, na ausência de qualquer tipo de ligações covalentes Ar-Ar. No entanto, não se pode ignorar que tais bolas podem interagir bem com outras moléculas apolares; por exemplo, CO 2 , N 2 , Ne, CH 4 , todos presentes na composição do ar.

Cristais

Os átomos de argônio começam a desacelerar quando a temperatura cai para -186 ° C; Então a condensação acontece. Agora, as forças intermoleculares se tornam mais eficazes, porque a distância entre os átomos é menor e dá tempo para os poucos dipolos ou polarizações instantâneas ocorrerem.

Esse argônio líquido é confuso e não se sabe exatamente como seus átomos poderiam ser arranjados.

À medida que a temperatura cai ainda mais, para -189 ° C (quase três graus a menos), o argônio começa a cristalizar em um gelo incolor (imagem inferior). Talvez o gelo termodinamicamente seja mais estável que o gelo de argônio.

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Gelo árgon derretendo. Fonte: Nenhum autor legível por máquina é fornecido. Deglr6328 ~ commonswiki assumida (com base em reivindicações de direitos autorais). [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

Nesse cristal de gelo ou argônio, seus átomos adotam uma estrutura ordenada do tipo cúbico centrado na face (fcc). A essas temperaturas, esse é o efeito de suas interações fracas. Além dessa estrutura, também pode formar cristais hexagonais mais compactos.

Os cristais hexagonais são favorecidos quando o argônio cristaliza na presença de pequenas quantidades de O 2 , N 2 e CO. Quando deformadas, passam por uma transição para a fase cúbica centrada na face, a estrutura mais estável para o argônio sólido.

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Configuração eletrônica

A configuração eletrônica para o argônio é:

[Ne] 3s 2 3p 6

O mesmo para todos os isótopos. Observe que seu octeto de valência está completo: 2 elétrons no orbital 3s e 6 no orbital 3p, adicionando 8 elétrons no total.

Teoricamente e experimentalmente, o argônio pode ter seus orbitais 3d para formar ligações covalentes; mas altas pressões são necessárias para “forçá-lo”.

Propriedades

Descrição física

É um gás incolor que, quando exposto a um campo elétrico, adquire um brilho lilás-violeta.

Peso atômico

39,79 g / mol

Número atômico

18

Ponto de fusão

83,81 K (-189,34 ° C, -308,81 ° F)

Ponto de ebulição

87.302 K (-185.848 ° C, -302.526 ° F)

Desity

1.784 g / L

Densidade de vapor

1,38 (em relação ao ar tomado como 1).

Solubilidade do gás na água

33,6 cm 3 / kg. Se o argônio, como gás liquefeito muito frio, entrar em contato com a água, ocorrerá uma fervura violenta.

Solubilidade em líquidos orgânicos

Solúvel.

Calor de fusão

1,18 kJ / mol

Calor de vaporização

8,53 kJ / mol

Coeficiente de partição octanol / água

Log P = 0,94

Energia de ionização

Primeiro nível: 1.520,6 kJ / mol

Segundo nível: 2.665,8 kJ / mol

Terceiro nível: 3.931 kJ / mol

Ou seja, as energias necessárias para obter os cátions entre Ar + e Ar 3+ na fase gasosa.

Reatividade

O argônio é um gás nobre e, portanto, sua reatividade é quase zero. A fotólise do fluoreto de hidrogênio em uma matriz sólida de argônio a uma temperatura de 7,5 K (muito próximo do zero absoluto) produz fluoro-hidreto de argônio, HArF.

Pode ser combinado com alguns elementos para causar uma classe estável com beta-hidroquinona. Além disso, pode formar compostos com elementos altamente eletromagnéticos, como O, F e Cl.

Usos

A maioria das aplicações do argônio se baseia no fato de ser um gás inerte, que pode ser usado para estabelecer um ambiente para o desenvolvimento de um conjunto de atividades industriais.

Industrial

-Argon é usado para criar um ambiente para soldagem a arco de metais, evitando a ação prejudicial que pode produzir a presença de oxigênio e nitrogênio. Também é usado como agente de cobertura na refinação de metais como titânio e zircônio.

-As lâmpadas incandescentes geralmente são preenchidas com argônio, para proteger seus filamentos e prolongar sua vida útil. Também é usado em tubos fluorescentes semelhantes aos do neon; mas eles emitem uma luz azul violeta.

-É utilizado no processo de descarbonetação do aço inoxidável e como gás propulsor em aerossóis.

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-É usado em câmaras de ionização e contadores de partículas.

-Também no uso de diferentes elementos para semicondutores dopantes.

– Permite criar uma atmosfera para o crescimento de cristais de silício e germânio, de grande utilidade no campo da eletrônica.

-Sua baixa condutividade térmica é benéfica para ser usada como isolante entre as folhas de vidro de algumas janelas.

-É utilizado para preservar alimentos e outros materiais sujeitos a embalagem, pois os protege do oxigênio e da umidade que podem ter um efeito prejudicial no conteúdo da embalagem.

Médicos

-Argon é usado na criocirurgia para a remoção de tecidos cancerígenos. Nesse caso, o argônio se comporta como um líquido criogênico.

-É utilizado em equipamentos médicos a laser para corrigir vários defeitos oculares, como: sangramento nos vasos sanguíneos, descolamento de retina, glaucoma e degeneração da mácula.

Em equipamentos de laboratório

-Argon é usado em misturas com hélio e néon nos contadores de radioatividade Geiger.

-É usado como gás de arraste na cromatografia em fase gasosa.

-Dispõe os materiais que cobrem a amostra submetida à microscopia eletrônica de varredura.

Onde está?

O argônio faz parte do ar atmosférico, constituindo cerca de 1% da massa atmosférica. A atmosfera é a principal fonte industrial para o isolamento desse gás. É isolado pelo procedimento de destilação fracionada criogênica.

Por outro lado, no Cosmos, as estrelas geram grandes quantidades de argônio durante a fusão nuclear de silício. Também pode estar localizado na atmosfera de outros planetas, como Vênus e Marte.

Referências

  1. Barrett CS, Meyer L. (1965) As estruturas cristalinas do argônio e suas ligas. Em: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (eds) Física de baixa temperatura LT9. Springer, Boston, MA.
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