Historia del descubrimiento
Argón / Argon (Ar), 18
| Aspecto exterior de la sustancia simple |
Gas inerte sin color, sabor y olor |
| Propiedades del átomo |
| Nombre, símbolo, número: |
| Masa atómica (masa molar) | 39,948 u. m. a. (g/molécula) |
| Configuración electrónica | [Ne] 3s2 3p6 |
| Radio del átomo | 71 pm |
| Propiedades químicas |
| Radio covalente | 106 pm |
| Radio del iono | 154 pm |
| Electronegatividad | 4,3 (escala de Pauling) |
| Potencial de electrodo | 0 |
| Grados de oxidación | 0 |
| Energía de ionización (primer electrón) | 1519,6(15,75) kJ/mol (eV) |
| Propiedades termodinámicas de la sustancia simple |
| Densidad (a las condiciones normales) | (a 186 °C) 1,40 g/cm3 |
| Temperatura de fusión | 83,8 K |
| Temperatura de ebullición | 87,3 K |
| Calor de evaporación | 6,52 kJ/mol |
| Capacidad térmica molar | 20,79 J/(K mol) |
| Volumen molar | 24,2 cm3/molécula gramo |
| Rd cristalina de la sustancia simple |
| Estructura de la red | cúbica de bordes centrados
|
| Parámetros de la red | 5,260 A |
| Temperatura Debye | 85 K |
| Otras características |
| Termoconductividad | (300 K) 0,0177 W/(m К) |
La historia del descubrimiento del argón comienza en 1785, cuando el físico y químico inglés Henry Cavendish estudiando la composición del aire, decidió determinar si se oxida todo el nitrógeno del aire.
Durante muchas semanas sometía al efecto de la descarga eléctrica la mezcla del aire con el oxígeno en los tubos en U, como resultado de lo cual en los mismos se formaban las porciones nuevas de los óxidos pardos del nitrógeno, los cuales se diluían periódicamente en el álcali por el investigador. Dentro de un tiempo se terminaba la formación de los óxidos, pero después de fijar el oxígeno remanente, se quedaba el poro de gas, cuyo volumen no se disminuía durante el efecto prolongado de las descargas eléctricas en presencia del oxígeno. Cavendish evaluó el volumen del poro de gas remanente como 1/120 a partir del volumen inicial del aire. Cavendish no podía desentrañar en enigma, por tanto terminó la investigación incluso sin publicar sus resultados. Sin embargo, muchos años después el físico inglés James Maxwell recogió y publicó los manuscritos no publicados y anotaciones de laboratorio de Cavendish.
La historia posterior del descubrimiento del argón está relacionada con el nombre de Rayleigh, el cual dedicó unos cuantos años a la investigación de la densidad de gases, sobre todo del nitrógeno.
Resultó que un litro del nitrógeno obtenido del aire, pesaba más que un litro del nitrógeno «químico» (obtenido por medio de la descomposición de cualquier combinaciónítrica, por ejemplo, protóxido de nitrógeno, óxido de nitrógeno, amoníaco, urea o salitre) por 1,6 mg (el peso del primero fue de 1,2521 g, siendo 1,2505 g del segundo). Esta diferencia no era muy pequeña para considerarla como un error de la experiencia. Además se repetía constantemente independientemente de la fuente de obtención del nitrógeno puro.
Sin llegar a la solución, el otoño de 1892 Rayleigh en la revista «Nature» publicó la carta a los científicos, pidiendo darle la explicación al hecho, cuando en función del método del desprendimiento del nitrógeno fueron obtenidos los valores diferentes de densidad. La carta fue leída por muchos científicos, pero ninguno estaba en condición de responder a la cuestión planteada.
William Ramsay, el químico inglés conocido en aquel tiempo, tampoco tenía respuesta preparada, pero propuso su colaboración a Rayleigh. La intuición incitó en Ramsay la suposición de que el nitrógeno del aire contenía las impurezas de un gas desconocido y más pesado, y Dewar prestó atención de Rayleigh a la descripción de los experimentos antiguos de Cavendish (los cuales ya fueron publicados en aquella época).
Tratando de desprender del aire un componente oculto, cada uno de los científicos iba su propio camino. Rayleigh repitió los experimentos de Cavendish en una escala aumentada y en el nivel técnico más alto. El transformador de 6000 voltios emitía en la campana de 50 litros, llenada por el nitrógeno, un haz de chispas eléctricas. La turbina especial creaba en la campana una fuente de salpicaduras de la solución alcalina que absorbían los óxidos de nitrógeno y mezcla del ácido carbónico. El gas remanente fue secado por Rayleigh y pasado por el tubo de porcelana con virutas de cobre calentadas que detenían los restos del oxígeno. El experimento duró unos días.
Ramsay utilizó la capacidad del magnesio calentado de absorber el nitrógeno, formando el nitruro duro del magnesio, lo que fue descubierto por él anteriormente. Pasó unos litros del nitrógeno por el aparato que ensambló. Dentro de 10 días el volumen del gas terminó a disminuirse, es decir, todo el nitrógeno se quedó fijado. Simultáneamente, por medio de la combinación con el cobre fue eliminado el oxígeno que estaba presente en calidad de la mezcla al nitrógeno. Por este método Ramsay pudo durante la primera experiencia desprender unos 100 cm3 del gas nuevo.
Así fue descubierto un elemento nuevo. Se conoció que el mismo es más pesado casi 1,5 veces que el nitrógeno y compone 1/80 parte del aire. Ramsay por medio de las mediciones acústicas encontró que la molécula del gas nuevo está compuesta de un átomo — anteriormente los gases parecidos en el estado estable no fueron encontrados. De aquí procedía una conclusión importante; como la molécula es de un átomo, es evidente que el gas nuevo no representa una combinación química no compleja sino una sustancia simple.
Ramsay y Rayleigh gastaron mucho tiempo para estudiar su capacidad de reacción respecto a muchas sustancias químicamente activas. Pero, como era de esperar, llegaron a la conclusión siguiente: su gas era absolutamente inactivo. Era una noticia desconcertante, ya que hasta entonces no fue conocida ninguna sustancia tan inerte.
El papel importante en el estudio del gas nuevo fue jugado por el análisis espectral. El espectro del gas desprendido del aire con sus líneas características anaranjadas, azules y verdes se distinguía mucho de los espectros de gases ya conocidos. William Crookes, uno de los espectroscopistas prominentes de aquella época calculó en su espectro casi 200 líneas. El nivel de desarrollo del análisis espectral en aquel tiempo no daba la posibilidad de determinar si el espectro observado pertenecía uno o a varios elementos. Unos años después se aclaró que Ramsay y Rayleigh no tuvieron en sus manos un gas desconocido, sino una serie de gases inertes.
El 7 de agosto de 1894 en Oxford en la reunión de la Asociación Británica de físicos y químicos fue hecha una ponencia sobre el descubrimiento de un elemento nuevo denominado argón. En su ponencia Rayleigh insistía en que en cada metro cúbico del aire están presentes unos 15 g del gas descubierto (1,288% de peso). El hecho de que varias generaciones de científicos no notaron la parte componente del aire, la cual contenía un por ciento en total, fue muy increíble. Durante los días contados decenas de naturalistas de los diferentes países comprobaron los experimentos de Ramsay y Rayleigh. No se quedaba la duda de que el aire contiene argón. Dentro de 10 años, en 1904 Rayleigh fue condecorado con premio Nobel de física por las investigaciones de densidad de los gases más propagados y por el descubrimiento del argón. Ramsay también fue condecorado con premio Nóbel de química por descubrir diferentes gases inertes en la atmósfera.
Empleo principal
Industria alimenticia
En el medio controlado el argón puede ser utilizado en muchos procesos en calidad de reemplazo para el nitrógeno. La solubilidad alta (dos veces superior a la solubilidad del nitrógeno) y las características moleculares determinadas asegurarán sus propiedades especiales para el almacenamiento de vegetales. A las condiciones determinadas, el mismo es capaz de disminuir las reacciones metabólicas, reduciendo sensiblemente el intercambio de gases.
Producción de vidrio, cemento y cal
Al utilizar para llenar vallados con el vidriado doble, el argón asegura el aislamiento térmico excelente.
Metalurgia
El argón se utilizará para evitar el contacto e interaccion ulterior entre el metal fundido y la atmósfera ambiente.
La utilización del argón permite optimizar tales procesos de producción, como el mezclado de sustancias fundidas, soplado de las bandejas de reactores, para evitar la oxidación repetida del acero, y tratamiento del acero de empleo específico en los desgasificadores de vacío, incluyendo la descarburación con oxígeno en vacío, procesos de oxidación y recuperación y procesos de la combustión abierta. Sin embargo, el argón adquirió la popularidad máxima en los procesos de descarburación por argón y oxígeno del acero no refinado con alto contenido del cromo, permitiendo minimizar la oxidación del cromo.
Investigaciones de laboratorio y análisis
En el aspecto puro y en combinaciones con otros gases el argón se utilizará para realizar los análisis industriales y médicas y pruebas en el ámbito de control de la calidad.
Particularmente, el argón cumple la función de la plasma de gas en la espectrometría por emisión con plasma inductivamente fijada (ICP), almohada de gas en la espectroscopia atómica por absorción en el horno de grafito (GFAAS) y gas portador en la cromatografía de gas con la utilización de diferentes analizadores de gas.
En las combinaciones con el metano, el argón se utilizará en los contadores Geiger y detectores del análisis fluorescente de rayos X (XRF), donde cumple la función del gas extintor.
Soldadura, corte y aplicación del recubrimiento
El argón se utilizará en calidad del medio protector en los procesos de la soldadura por arco, durante el suministro por soplo del gas de protección y durante el corte por plasma.
El argón previene la oxidación de las juntas soldadas y permite reducir el volumen del humo que aparece en el proceso de la soldadura.
Electrónica
El argón extrapuro sirve en calidad del gas portador para las moléculas químicamente activos, así como en calidad del gas inerte para proteger los semiconductores contra las impurezas ajenas (por ejemplo, el argón asegurará el medio necesario para cultivar los cristales de silicota y germanio).
En el estado iónico el argón se utiliza en los procesos de metalización por pulverización, implantación iónica, normalización y decapado durante la producción de los semiconductores y producción de materiales de alta eficiencia.
Industria automovilística y de transporte
El argón envasado y hermetizado servirá para llenar las almohadas de protección en los automóviles.
