argón - Argon


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Argon,   18 Ar
Vial que contiene un gas violeta brillante
Propiedades generales
Pronunciación / Ɑr ɡ ɒ n / ( AR gon )
Apariencia gas incoloro que presenta un brillo lila / violeta cuando se coloca en un campo eléctrico
Peso atómico Standard ( A r, estándar ) [ 39.79239.963 ] convencional:  39.948
Argón en la tabla periódica
Hidrógeno Helio
Litio Berilio Boro Carbón Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón
Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón
Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Planchar Cobalto Níquel Cobre Zinc Galio Germanio Arsénico Selenio Bromo Criptón
Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio Molibdeno tecnecio Rutenio Rodio Paladio Plata Cadmio indio Estaño Antimonio Telurio Yodo Xenón
Cesio Bario Lantano Cerio Praseodimio neodimio Prometeo Samario europio gadolinio Terbio disprosio holmio erbio Tulio Iterbio lutecio Hafnio tantalio Tungsteno renio Osmio iridio Platino Oro Mercurio (elemento) talio Dirigir Bismuto Polonio astato Radón
francio Radio Actinio torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio einstenio fermium Mendelevio nobelio lawrencium rutherfordium dubnium seaborgio bohrium hassio meitnerio darmstadtium roentgenio copernicio Nihonium flerovium Moscovium livermorium Tennessine Oganesson
Ne

Ar

Kr
cloroargónpotasio
El número atómico ( Z ) 18
Grupo grupo 18 (gases nobles)
Período 3 periodo
Bloquear p-bloque
categoría de elementos   gas noble
Configuración electronica [ Ne ] 3s 2 3p 6
Electrones por shell
2, 8, 8
Propiedades físicas
Fase al  STP gas
Punto de fusion 83,81  K (-189,34 ° C, -308,81 ° F)
Punto de ebullición 87.302 K (-185.848 ° C, -302.526 ° F)
Densidad (en condiciones normales) 1,784 g / L
cuando el líquido (en  pb ) 1,3954 g / cm 3
Triple punto 83.8058 K, 68,89 kPa
Punto crítico 150.687 K, 4.863 MPa
Calor de fusión 1,18  kJ / mol
Calor de vaporización 6,53 kJ / mol
capacidad calorífica molar 20,85 J / (mol · K)
Presión de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
en  T  (K)   47 53 61 71 87
propiedades atómicas
estados de oxidación 0
electronegatividad escala de Pauling: sin datos
energías de ionización
  • Primero: 1520,6 kJ / mol
  • Segunda: 2665,8 kJ / mol
  • Tercera: 3931 kJ / mol
  • ( Más )
radio covalente 106 ± 10  pm
Van der Waals radio 188 pm
Líneas de color en un rango espectral
Las líneas espectrales de argón
Otras propiedades
Estructura cristalina cara cúbica centrada (fcc)
estructura cristalina cúbica centrada en las caras para el argón
Velocidad del sonido 323 m / s (gas, a 27 ° C)
Conductividad térmica 17,72 × 10 - 3   W / (m · K)
ordenamiento magnético diamagnético
Susceptibilidad magnética -19,6 · 10 -6  cm 3 / mol
Número CAS 7440-37-1
Historia
Descubrimiento y primer aislamiento Lord Rayleigh y William Ramsay (1894)
Los isótopos de argón
Isótopo Abundancia La vida media ( t 1/2 ) modo de desintegración Producto
36 Ar 0,334% estable
37 Ar syn 35 d ε 37 Cl
38 Ar 0,063% estable
39 Ar rastro 269 ​​y β - 39 K
40 Ar 99.604% estable
41 Ar syn 109.34 min β - 41 K
42 Ar syn 32,9 y β - 42 K
| referencias

El argón es un elemento químico con el símbolo  Ar y número atómico  18. Es en el grupo 18 de la tabla periódica y es un gas noble . El argón es el tercero más abundante de gas en la atmósfera de la Tierra , a 0,934% (9340 ppmv ). Es más de dos veces tan abundantes como el vapor de agua (con un promedio de aproximadamente 4000 ppmv, pero varía mucho), 23 veces tan abundantes como el dióxido de carbono (400 ppmv), y más de 500 veces tan abundantes como neón (18 ppmv). El argón es el más abundante gas noble en la corteza terrestre, que comprende 0,00015% de la corteza terrestre.

Casi todo el argón en la atmósfera de la Tierra es radiogenic argón-40 , derivado de la descomposición de potasio-40 en la corteza terrestre. En el universo, argón-36 es de lejos el más común de argón isótopo , como es el producido con más facilidad por estelar nucleosíntesis en supernovas .

El nombre "argón" se deriva del griego palabra ἀργόν , la forma singular neutro de ἀργός significa "perezosa" o "inactivo", como referencia al hecho de que el elemento se somete a casi no reacciones químicas. La completa octeto (ocho electrones) en la capa atómica exterior hace argón estable y resistente a la unión con otros elementos. Su punto triple temperatura de 83,8058  K es un punto fijo que define en la Escala Internacional de Temperatura de 1990 .

El argón se produce industrialmente por la destilación fraccionada de aire líquido . El argón se utiliza sobre todo como un inerte gas de protección en otros procesos industriales de alta temperatura donde ordinariamente sustancias no reactivos se convierten en reactivos de soldadura y; por ejemplo, una atmósfera de argón se utiliza en grafito hornos eléctricos para evitar que el grafito de la quema. El argón se utiliza también en incandescente , luz fluorescente , y otros tubos de descarga de gas. Argón hace un distintivo láser de gas azul-verde . El argón se utiliza también en cebadores de efluvios fluorescentes.

características

Un pequeño trozo de rápido derretimiento argón sólido

El argón tiene aproximadamente la misma solubilidad en agua como oxígeno y es 2,5 veces más soluble en agua que el nitrógeno . El argón es incoloro, inodoro, no inflamable y no tóxico como un sólido, líquido o gas. El argón es químicamente inerte bajo la mayoría de condiciones y no forma compuestos estables confirmados a temperatura ambiente.

Aunque el argón es un gas noble , puede formar algunos compuestos en diversas condiciones extremas. Argon fluorohydride (Harf), un compuesto de argón con flúor y de hidrógeno que es estable por debajo de 17 K (-256,1 ° C; -429.1 ° F), se ha demostrado. Aunque los compuestos químicos en estado fundamental neutros de argón se actualmente limitan a Harf, argón puede formar clatratos con agua cuando los átomos de argón se encuentran atrapados en un entramado de moléculas de agua. Los iones , tales como ArH +
Y complejos de estado excitado , como ArF, se han demostrado. Cálculo teórico predice varios más compuestos de argón que debe ser estable, pero aún no han sido sintetizados.

Historia

Lord Rayleigh 's método para el aislamiento de argón, basado en un experimento de Henry Cavendish ' s. Los gases están contenidos en un pie tubo de ensayo (A) a través de una gran cantidad de débil alcalino (B), y la corriente se transmite en cables aislados por tubos de vidrio en forma de U (CC) que pasan a través del líquido y alrededor de la boca de el tubo de ensayo. Los extremos de platino interiores (DD) del alambre reciben una corriente de una batería de cinco células Grove y una bobina Ruhmkorff de tamaño medio.

Argón ( griego ἀργόν , forma singular neutro de ἀργός significa "perezoso" o "inactivo"), es nombrado en referencia a su inactividad química. Esta propiedad química de este primer gas noble para ser descubierto impresionó a los nominadores. Un gas no reactivo se sospecha que es un componente del aire por Henry Cavendish en 1785. El argón fue aislado por primera vez a partir del aire en 1894 por Lord Rayleigh y Sir William Ramsay en el University College de Londres mediante la eliminación de oxígeno , dióxido de carbono , agua y nitrógeno de una muestra aire de limpio. Se habían determinado que el nitrógeno producido a partir de compuestos químicos era 0,5% más ligero que el nitrógeno de la atmósfera. La diferencia era pequeña, pero era lo suficientemente importante como para atraer su atención durante muchos meses. Llegaron a la conclusión de que había otro gas en el aire mezclado con el nitrógeno. Argón también se encontró en el año 1882 a través de la investigación independiente de la IC Newall y WN Hartley. Cada observaron nuevas líneas en el espectro de emisión de aire que no coincidía con elementos conocidos.

Hasta 1957, el símbolo para el argón era "A", pero ahora es "Ar".

Ocurrencia

Argon constituye 0,934% en volumen y 1,288% en masa de la atmósfera de la Tierra , y el aire es la fuente industrial primaria de los productos de argón purificado. El argón se aisló a partir de aire por fraccionamiento, más comúnmente por criogénico de destilación fraccionada , un proceso que también produce purificada de nitrógeno , oxígeno , neón , kriptón y xenón . Corteza y el agua de mar de la Tierra contienen 1,2 ppm y 0,45 ppm de argón, respectivamente.

isótopos

Los principales isótopos de argón encontrados en la Tierra son 40
Ar
(99,6%), 36
Ar
(0,34%), y 38
Ar
(0,06%). De origen natural 40
K
, con una vida media de 1,25 × 10 9 años decae a estable 40
Ar
(11,2%) por captura de electrones o por emisión de positrones , y también para estable 40
Ca
(88,8%) por la desintegración beta . Estas propiedades y relaciones se usan para determinar la edad de rocas por K-Ar citas .

En la atmósfera de la Tierra, 39
Ar
es hecha por rayos cósmicos actividad, principalmente por captura de neutrones de 40
Ar
seguido por la emisión de dos neutrones. En el entorno del subsuelo, sino que también se produce a través de la captura de neutrones por 39
K
, seguido por emisión de protones. 37
Ar
es creado a partir de la captura de neutrones por 40
Ca
seguido de una partícula alfa emisión como resultado de subsuelo explosiones nucleares . Tiene una vida media de 35 días.

Entre ubicaciones en el sistema solar , la composición isotópica de argón varía en gran medida. Cuando la fuente principal de argón es la decadencia de 40
K
en rocas, 40
Ar
será el isótopo dominante, ya que es en la Tierra. Argon producido directamente por la nucleosíntesis estelar , está dominado por el proceso alfa nucleido 36
Ar
. Correspondientemente, argón solar contiene 84,6% 36
Ar
(de acuerdo con viento solar mediciones), y la relación de los tres isótopos 36 AR:  38 Ar:  40 Ar en las atmósferas de los planetas externos es 8.400: 1.600: 1. Esto contrasta con la baja abundancia de primordial 36
Ar
en la atmósfera de la Tierra, que está a sólo 31,5 ppmv (= 9340 ppmv × 0,337%), comparable con la de neón (18,18 ppmv) en la Tierra y con gases interplanetarias, medidos por las sondas .

Las atmósferas de Marte , Mercurio y Titan (la luna más grande de Saturno ) contienen argón, predominantemente como 40
Ar
, y su contenido pueden ser tan alto como 1,93% (Marte).

El predominio de radiogenic 40
Ar
es la razón del peso atómico estándar de argón terrestre es mayor que la del elemento siguiente, de potasio , un hecho que fue desconcertante cuando se descubrió argón. Mendeleev coloca los elementos en su tabla periódica con el fin de peso atómico, pero la inercia de argón sugirió una colocación antes de la reactivo de metal alcalino . Henry Moseley más tarde resolvió este problema al mostrar que la tabla periódica es en realidad dispuestos en orden de número atómico (ver Historia de la tabla periódica ).

Compuestos

Octeto completo de argón de electrones indica s y subniveles p completa. Este completo capa de valencia hace argón muy estable y extremadamente resistente a la unión con otros elementos. Antes de 1962, el argón y los otros gases nobles se consideraron ser químicamente inerte e incapaz de formar compuestos; sin embargo, los compuestos de los gases nobles más pesados ya que se han sintetizado. El primer compuesto de argón con pentacarbonilo de tungsteno, W (CO) 5 Ar, fue aislado en 1975. Sin embargo, no fue ampliamente reconocido en ese momento. En agosto de 2000, otro compuesto argón, argón fluorohydride (Harf), fue formado por investigadores de la Universidad de Helsinki , por el resplandor de la luz ultravioleta en argón congelado que contiene una pequeña cantidad de fluoruro de hidrógeno con yoduro de cesio . Este descubrimiento hizo que el reconocimiento de que el argón podría formar compuestos débilmente unidos, a pesar de que no fue el primero. Es estable hasta 17  kelvin s (-256 ° C). El metaestable ArCF 2 +
2
dication, que está de valencia isoelectrónico con fluoruro de carbonilo y fosgeno , se observó en 2010. argón-36 , en la forma de hidruro de argón ( argonium ) iones, se ha detectado en medio interestelar asociado con la nebulosa de cangrejo supernova ; esta fue la primera molécula de gas noble detectado en el espacio exterior .

Argón Solid hidruro (Ar (H 2 ) 2 ) tiene la misma estructura cristalina que el MGZN 2 fase Laves . Se forma a presiones entre 4,3 y 220 GPa, aunque las mediciones Raman sugieren que los H 2 moléculas en Ar (H 2 ) 2 disociarse por encima de 175 GPa.

Producción

Industrial

El argón se produce industrialmente por la destilación fraccionada de aire líquido en un criogénica de separación de aire unidad; un proceso que separa el nitrógeno líquido , que hierve a 77,3 K, de argón, que hierve a 87,3 K, y oxígeno líquido , que hierve a 90,2 K. Sobre 700.000 toneladas de argón se producen en todo el mundo cada año.

En desintegraciones radiactivas

40 Ar , el más abundante isótopo de argón, se produce por la descomposición de 40 K con una vida media de 1,25 × 10 9 años de captura de electrones o por emisión de positrones . Debido a esto, se utiliza en potasio-argón citas para determinar la edad de las rocas.

aplicaciones

Los cilindros que contengan gas de argón para su uso en la extinción de incendios sin dañar el equipo servidor

El argón tiene varias propiedades deseables:

  • El argón es un químicamente gas inerte .
  • El argón es la alternativa más barata cuando el nitrógeno no es suficientemente inerte.
  • El argón tiene una baja conductividad térmica .
  • El argón tiene propiedades electrónicas (ionización y / o el espectro de emisión) deseables para algunas aplicaciones.

Otros gases nobles sería igualmente adecuado para la mayoría de estas aplicaciones, pero argón es de lejos el más barato. El argón es barato, ya que se produce naturalmente en el aire y se obtiene fácilmente como un subproducto de criogénica de separación de aire en la producción de oxígeno líquido y nitrógeno líquido : los constituyentes primarios de aire se utilizan en una gran escala industrial. Los otros gases nobles (excepto helio ) se producen de esta manera, así, pero argón es el más abundante con diferencia. La mayor parte de las aplicaciones de argón surgen simplemente porque es inerte y relativamente barato.

Los procesos industriales

El argón se utiliza en algunos procesos industriales de alta temperatura en las cuales las sustancias ordinariamente no reactivos se convierten reactiva. Por ejemplo, una atmósfera de argón se utiliza en los hornos eléctricos de grafito para evitar que el grafito de la quema.

Para algunos de estos procesos, la presencia de gases de nitrógeno o de oxígeno podría causar defectos en el material. El argón se utiliza en algunos tipos de soldadura por arco tal como la soldadura por arco metálico con gas y la soldadura de arco de gas tungsteno , así como en el procesamiento de titanio y otros elementos reactivos. Una atmósfera de argón se utiliza también para cristales de crecimiento de silicio y germanio .

El argón se utiliza en la industria de aves de corral a asfixiar aves, ya sea para el sacrificio masivo siguiente brotes de enfermedades, o como un medio de masacre más humana que el baño eléctrico. El argón es más denso que el aire y desplaza el oxígeno cerca del suelo durante el gaseado . Su naturaleza no reactivo lo hace adecuado en un producto alimenticio, y ya que reemplaza al oxígeno dentro del ave muerta, argón también aumenta la vida útil.

El argón se utiliza a veces para la extinción de incendios , donde equipo valioso puede ser dañados por el agua o espuma.

Investigación científica

Argón líquido se usa como el objetivo para experimentos de neutrinos y directos de materia oscura búsquedas. La interacción entre los hipotéticos WIMPs y un núcleo de argón produce de centelleo de luz que es detectada por los tubos fotomultiplicadores . Detectores de dos fases que contiene gas argón se utilizan para detectar los electrones ionizados producidos durante la dispersión WIMP-núcleo. Como con la mayoría de otros gases nobles licuados, argón tiene un rendimiento de luz de alta centelleo (aproximadamente 51 fotones / keV), es transparente a su propia luz de centelleo, y es relativamente fácil de purificar. En comparación con xenón , argón es más barato y tiene un perfil de tiempo de centelleo distinto, que permite la separación de retrocesos electrónicos de retrocesos nucleares. Por otro lado, su intrínseca fondo de rayos beta es más grande debido a 39
Ar
contaminación, a menos que uno utiliza argón de fuentes subterráneas, que tiene mucho menos 39
Ar
contaminación. La mayor parte del argón en la atmósfera de la Tierra fue producido por captura electrónica de larga duración 40
K
( 40
K
+ e -40
Ar
+ ν) presente en potasio natural dentro de la Tierra. el 39
Ar
actividad en la atmósfera se mantiene por la producción cosmogénico través de la reacción knockout 40
Ar
(n, 2n) 39
Ar
reacciones y similares. La vida media de 39
Ar
es sólo 269 años. Como resultado, el metro Ar, protegido por la roca y el agua, tiene mucha menos 39
Ar
contaminación. Detectores de materia oscura que operan actualmente con argón líquido incluyen DarkSide , de urdimbre , ARDM , MicroClean y DEAP . Experimentos de neutrinos incluyen ÍCARO y MicroBooNE , ya que ambos utilizan argón líquido de alta pureza en una cámara de proyección de la hora para bien de formación de imágenes en tres dimensiones de grano de las interacciones de neutrinos.

Preservativo

Una muestra de cesio se embala en atmósfera de argón para evitar reacciones con aire

El argón se utiliza para desplazar oxígeno y el aire en el material de embalaje que contiene humedad para ampliar el tiempo de vida de los contenidos (argón tiene el código de aditivo alimentario europea E938). Oxidación aérea, hidrólisis y otras reacciones químicas que degradan los productos son retardado o impedido por completo. Productos químicos de alta pureza y productos farmacéuticos son a veces envasados y sellados en argón.

En la elaboración del vino , argón se utiliza en una variedad de actividades para proporcionar una barrera contra el oxígeno en la superficie del líquido, que puede estropear el vino, alimentando tanto el metabolismo microbiano (como con bacterias de ácido acético ) y el estándar redox química.

El argón se utiliza a veces como el propelente en aerosol latas para productos tales como barniz , poliuretano , y la pintura, y para desplazar el aire en la preparación de un recipiente para el almacenamiento después de la apertura.

Desde 2002, la American National Archives almacena documentos nacionales importantes, tales como la Declaración de Independencia y la Constitución dentro de los casos de argón-llenado para inhibir su degradación. El argón es preferible a la de helio que había sido utilizado en las cinco décadas anteriores, ya que el gas helio escapa a través de los poros intermoleculares en la mayoría de los recipientes y debe ser reemplazado periódicamente.

Equipo de laboratorio

Cajas de guantes son a menudo llenos de argón, que recircula a través de los depuradores para mantener un oxígeno -, nitrógeno -, y la atmósfera libre de humedad

El argón puede utilizarse como el gas inerte dentro de las líneas de Schlenk y cajas de guantes . El argón se prefiere nitrógeno menos costoso en los casos en donde el nitrógeno puede reaccionar con los reactivos o aparatos.

El argón puede utilizarse como gas portador en cromatografía de gases y en la espectrometría de masas de ionización por electrospray ; que es el gas de elección para el plasma utilizado en ICP espectroscopia . El argón se prefiere para el revestimiento por bombardeo iónico de muestras para microscopía electrónica de barrido . El gas argón también se utiliza comúnmente para la deposición por pulverización catódica de películas delgadas como en microelectrónica y para la limpieza de la oblea en la microfabricación .

El uso médico

Criocirugía procedimientos tales como la crioablación uso argón líquido para destruir el tejido, tal como cáncer de células. Se utiliza en un procedimiento llamado "coagulación argón-mejorado", una forma de argón haz de plasma electrocirugía . El procedimiento conlleva un riesgo de producir embolia de gas y ha resultado en la muerte de al menos un paciente.

Azul láser de argón se utilizan en cirugía para soldar arterias, destruir tumores y defectos oculares correctas.

Argon también se ha utilizado experimentalmente para reemplazar el nitrógeno en la mezcla de respiración o descompresión conocido como Argox , para acelerar la eliminación de nitrógeno disuelto de la sangre.

Iluminación

Argon lámpara de descarga de gas que forma el símbolo para el argón "Ar"

Las luces incandescentes están llenas de argón, para preservar los filamentos a alta temperatura de la oxidación. Se utiliza para el modo específico se ioniza y emite luz, tal como en los globos de plasma y la calorimetría en experimental física de partículas . Lámparas de descarga de gas llenas de argón puro proporcionan luz lila / violeta; con argón y algo de mercurio, la luz azul. El argón se utiliza también para azules y verdes láseres de iones de argón .

usos diversos

El argón se utiliza para el aislamiento térmico en ventanas de eficiencia energética . El argón se utiliza también en técnica de buceo para inflar un traje seco , ya que es inerte y tiene una baja conductividad térmica.

El argón se utiliza como propulsor en el desarrollo de la Rocket Impulse Magnetoplasma específicos variables (VASIMR). Se permite que el gas argón comprimido a expandirse, para enfriar las cabezas buscadoras de algunas versiones de la AIM-9 Sidewinder misil y otros misiles que utilizan enfriados cabezas buscadoras térmicas. El gas se almacena a alta presión .

El argón-39, con una vida media de 269 años, se ha utilizado para una serie de aplicaciones, principalmente núcleo de hielo y agua subterránea de citas. También, potasio-argón citas y relacionadas con citas de argón-argón se utiliza hasta la fecha sedimentaria , metamórfica , y rocas ígneas .

Argon ha sido utilizado por los atletas como un agente de dopaje para simular hipóxicas condiciones. En 2014, la Agencia Mundial Antidopaje (AMA) añadió argón y xenón a la lista de sustancias y métodos prohibidos, aunque en este momento no existe una prueba fiable para el abuso.

La seguridad

Aunque argón no es tóxico, es 38% más denso que el aire y por lo tanto considerado un peligroso asfixiante en áreas cerradas. Es difícil de detectar, ya que es incoloro, inodoro e insípido. Un incidente de 1994, en la que un hombre fue asfixia después de entrar en una sección de argón-llenado de la tubería de aceite en construcción en Alaska , pone de relieve los peligros de fugas tanque de argón en espacios confinados y enfatiza la necesidad de un uso adecuado, almacenamiento y manipulación.

Ver también

referencias

Otras lecturas

enlaces externos