Argônio: história, estrutura, propriedades, usos - Ciência - 2023

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o argônio É um dos gases nobres da tabela periódica e constitui cerca de 1% da atmosfera terrestre. É representado pelo símbolo químico Ar, um elemento que tem massa atômica igual a 40 para seu isótopo mais abundante na Terra (40Ar); outros isótopos são 36Ar (o mais abundante do Universo), 38Ar e o radioisótopo 39Ar.

Seu nome deriva da palavra grega 'argos', que significa inativo, lento ou ocioso, pois constituía a fração mensurável do ar que não reagia. O nitrogênio e o 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.

O argônio é um gás incolor, sem odor ou sabor. É um dos poucos gases que não muda de cor ao se condensar, sendo portanto seu líquido incolor como seu gás; o mesmo acontece com seu sólido cristalino.


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

Apesar de ser um gás inerte (embora não em condições especiais), e também de não ter atividade biológica, ele pode deslocar o oxigênio do ar causando asfixia. Alguns extintores realmente usam isso a seu favor para abafar as chamas, privando-as de oxigênio.

Sua inércia química favorece sua aplicação como atmosfera para reações cujas espécies são suscetíveis a oxigênio, vapor d'água e nitrogênio. Ele também oferece um meio de armazenamento e fabricação de metais, ligas ou semicondutores.

História de sua descoberta

Em 1785, Henry Cavendish, ao investigar o nitrogênio do ar, denominado “ar flogisticado”, concluiu que uma 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 eliminação do oxigênio do ar atmosférico era 0,5% mais pesado do que o nitrogênio obtido de alguns compostos; por exemplo amônia.


Os pesquisadores suspeitaram da presença de outro gás no ar atmosférico misturado com nitrogênio. Posteriormente foi verificado que o gás remanescente após a eliminação do nitrogênio do ar atmosférico, era um gás inerte que hoje 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 no sol foi detectada por estudos espectroscópicos.

F. Newall e W. N. Hartley, em 1882, observaram linhas de emissão, possivelmente correspondendo ao argônio, que não correspondiam às dos outros elementos conhecidos.

Estrutura de argônio

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


Dito isso, os átomos de argônio podem ser visualizados como "mármores" com nuvens de elétrons altamente compactadas. Os elétrons se movem homogeneamente por todos os orbitais preenchidos, tornando a polarização improvável; isto é, origina-se uma região com deficiência relativa de elétrons.

Por causa disso, as forças de espalhamento de Londres são particularmente para argônio, e a polarização só se beneficiará se o raio atômico e / ou a massa atômica aumentar. É por isso que o argônio é um gás que condensa a -186ºC.

Ao descascar o gás, verá que seus átomos ou mármores mal conseguem ficar juntos, na ausência de qualquer tipo de ligação covalente Ar-Ar. No entanto, não se pode ignorar que tais mármores podem interagir bem com outras moléculas apolares; por exemplo, CO2, N2, Ne, CH4, todos presentes na composição do ar.

Cristais

Os átomos de argônio começam a desacelerar conforme a temperatura cai para cerca de -186 ° C; então ocorre condensação. Agora as forças intermoleculares tornam-se mais eficazes, porque a distância entre os átomos é menor e dá tempo para que ocorram alguns dipolos ou polarizações instantâneas.

Este argônio líquido é confuso e não se sabe como exatamente seus átomos podem estar dispostos.

À medida que a temperatura cai ainda mais, até -189ºC (apenas três graus abaixo), o argônio começa a se cristalizar em gelo incolor (imagem inferior). Talvez termodinamicamente o gelo seja mais estável do que o gelo de argônio.

Neste cristal de gelo ou argônio, seus átomos adotam uma estrutura cúbica centrada na face ordenada (fcc). Esse é o efeito de suas interações fracas nessas temperaturas. Além dessa estrutura, também pode formar cristais hexagonais, mais compactos.

Cristais hexagonais são favorecidos quando o argônio se cristaliza na presença de pequenas quantidades de O2, N2 e companhia. Quando deformados, eles passam por uma transição para a fase cúbica de face centrada, a estrutura mais estável para o argônio sólido.

Configuração eletronica

A configuração do elétron para o argônio é:

[Ne] 3s23p6

Que é 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 ao todo.

Teoricamente e experimentalmente, o argônio pode usar seus orbitais 3d para formar ligações covalentes; mas é preciso muita pressão 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 ºC, -308,81 ºF)

Ponto de ebulição

87.302 K (-185.848 ºC, -302.526 ºF)

Desity

1.784 g / L

Densidade do vapor

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

Solubilidade de gás em água

33,6 cm3/ kg. Se o argônio, um gás liquefeito muito frio, entrar em contato com a água, ocorrerá uma ebulição violenta.

Solubilidade em líquidos orgânicos

Solúvel.

Calor de fusão

1,18 kJ / mol

Calor da 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 Ar3+ na fase gasosa.

Reatividade

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

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

Formulários

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

Industrial

-Argon é utilizado para criar um ambiente para soldagem a arco de metais, evitando a ação danosa que a presença de oxigênio e nitrogênio pode produzir. Também é utilizado como agente de cobertura no refinamento de metais como titânio e zircônio.

-As lâmpadas incandescentes são geralmente preenchidas com argônio, para dar proteção aos seus filamentos e prolongar sua vida útil. Também é usado em tubos fluorescentes semelhantes aos de néon; mas, eles emitem uma luz azul-arroxeada.

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

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

-Também na utilização de diferentes elementos para a dopagem de semicondutores.

-Permite criar uma atmosfera para o crescimento de cristais de silício e germânio, amplamente utilizados na área de eletrônica.

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

-É utilizado para conservar alimentos e demais materiais sujeitos a embalagens, pois os protege do oxigênio e da umidade que podem ter efeitos nocivos ao conteúdo da embalagem.

Doutores

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

-É usado em equipamentos médicos a laser para corrigir vários defeitos oculares, como: hemorragias 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 stripping em cromatografia gasosa.

-Dispersa os materiais que recobrem a amostra submetida à microscopia eletrônica de varredura.

Onde está?

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

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

Referências

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