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Gases Nobles

Argón

Qué es Argón

Argón es un elemento químico con símbolo Ar con número atómico 18 en la tabla periódica de los elementos químicos perteneciente al grupo 18 ya que éste es un gas noble, también conocidos como gases raros o inertes.

Éste elemento gaseoso se puede encontrar en forma natural en el aire, componiendo un 0,934%.

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Historia del Argón

La historia del descubrimiento del argón, nos muestra la importancia que tiene el hecho se querer ser perfecto en las investigaciones que hacemos, y de querer llegar a verificar todas las alternativas posibles antes de dar una explicación a algo. Primero hablemos de los primeros indicios…

Henry Cavendish

Henry fue un físico y químico británico que se caracterizo por el descubrimiento del hidrógeno, y los estudios que realizo en el agua y el aire allá por los 1760.

En este último estudio (determinando los elementos del aire), en la que consistía en pasar electricidad a través del aire para poder extraer los sub-productos de esta reacción.

Luego de toda la extracción observó que quedaba un residuo de casi un 1%, sin embargo Cavendish no siguió con la investigación de dicho residuo ya que sus propósitos eran muy distintos en ese entonces y, consideró que un 1% era irrelevante para su investigación.

Descubrimiento del Argón

Un siglo después, es aquí que empezaremos a hablar de alguien tan importante para los gases nobles como lo es:

Lord Rayleigh

John William Strutt más conocido como Lord Rayleigh, era un Físico y profesor universitario británico, a fines del siglo XIX.

Lord Rayleigh trabajaba tratando de determinar la densidad del Nitrógeno, principal componente de la atmósfera, en ese entonces se creía que los elementos que conformaban la atmósfera estaba compuesta en su totalidad por Nitrógeno y Oxigeno.

El método era teóricamente sencillo ya que solo debía de extraer el Oxígeno del aire y el nitrógeno quedaría completamente puro y listo para ser pesado.

Mediante esta metodología Rayleigh obtuvo varias lecturas de densidad resultando muy similares entre estas y resolviendo de esta manera cual era la densidad del nitrógeno.

Pero a pesar de todo Rayleigh, no estaba conforme y le parecía que para poder dar un veredicto final debería de intentar la destilación del nitrógeno con otro método, y allí comenzaron los problemas.

En búsqueda de la perfección o error

Los científicos muchas veces usan más de un método para medir algo, para justamente poder confiar más en que lo que están midiendo es realmente lo que creen que están midiendo.

Entonces Rayleigh realizó un procedimiento más ortodoxo para extraer el oxígeno de la atmósfera: hizo pasar el aire directamente a través del tubo de cobre caliente, sin burbujearlo primero a través del amoníaco. Esto provocaba la formación de óxido de cobre entre el cobre del tubo y el oxígeno atmosférico.

De las dos maneras parecía estar haciendo básicamente lo mismo. Y la verdad que esperaba obtener de ambas maneras valores de la densidad del nitrógeno muy parecidos. Pero el problema fue que la densidad obtenida por este método era aproximadamente un 0,1 % más grande que la medida por el método que involucraba amoniaco.

Aquí fue cuando entró en el dilema, si las dos mediciones dan lo mismo o si existe alguna variación entre ellas. Una milésima parece una diferencia pequeña, ¿pero cuán pequeña?.

La unión hace la fuerza

Aquí fue cuando se unió con  Sir William Ramsay un químico, ya que  Rayleigh era solo físico, pidio ayuda a los quimicos.

Rayleigh también reviso estudios anteriores y se encontró con las investigaciones de Henry Cavendish, utilizó el método para extraer los elementos del aire y poder aislar este gas que al parecer era un nuevo elemento.

Aparato usado para realizar el aislamiento del Argón

Significado de Argón

Ademas, ya que hizo diversas reacciones con diferentes métodos y elementos pudo determinar que no reaccionada con nada, lo cual llamó como Argón (del derivado griego “Argos” que significa inactivo).

Después de todo, Ramsay y Rayleigh tenían evidencias que apuntaban a que se trataba de un nuevo elemento; sin embargo había un problema y  era la tabla periódica. Allí no había “lugar” para el argón, porque no había elementos similares hasta ese momento.

Y comenzó entonces a colarse una idea en la comunidad científica: suponiendo que lo periódico de la tabla es una “ley” que se cumple, y suponiendo que este gas inerte era un nuevo elemento, entonces sería esperable que existiera toda una familia de elementos con estas características.

Esta es la conclusión a la que llegó Ramsay al descubrir un gas asociado a ciertos minerales que contienen uranio, que no era argón, pero que como el argón era químicamente inerte. Este gas fue bautizado helio.

Así que, en 1896, Ramsay agregó una nueva columna a la tabla periódica, después de los halógenos. Y se dispuso a buscar sistemáticamente otros miembros de la familia de los gases inertes.

En 1897, predijo públicamente el descubrimiento de un gas inerte monoatómico de un peso atómico de 20. Al año siguiente, Ramsay, junto a Morris Travers, descubrieron efectivamente este nuevo gas, y lo llamaron neón.

Características y propiedades físicas y químicas del Argón

El argón es incoloro, inodoro e insípido. En condiciones normales es un gas pero puede licuarse y solidificarse con facilidad. El argón no forma compuestos químicos en el sentido normal de la palabra, aunque forma algunos compuestos clatratos débilmente enlazados con agua, hidroquinona y fenol.

  • Las moléculas de argón gaseoso son monoatómicas.
  • Su densidad es de 1,78 gramos por litro. La densidad del aire, a modo de comparación, es de 1,29 gramos por litro.
  • El argón cambia del estado gaseoso al líquido a -185,86 ° C (-302,55 ° F). Enseguida, este cambia del líquido al sólido a -189,3 ° C (-308,7 ° F).
  • Tiene una solubilidad en agua 2,5 veces mayor que el nitrógeno o el oxígeno.
  • Se encuentra en estado gaseoso.
  • Es un elemento químicamente inactivo.
  • En raras ocasiones y sometido a condiciones extremas, el argón forma estructuras débiles y compuestos semejantes a este.
  • Los principales isótopos del argón presentes en la Tierra son el Ar-40 (99,6%) y en menor proporción el Ar-36 y el Ar-38.

Para que sirve el Argón

Las variedades de usos y aplicaciones del argón están relacionadas, en su mayoría, a su baja reactividad, lo cual hace que se desempeñe de manera idónea. Recordemos que este gas en su forma natural es muy Inactivo.

Aplicaciones de Argón

  • 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.
  • 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 éste 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.
  • 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; la primera intervención con láser de argón, realizada por Francis L’Esperance, para tratar una retinopatía se realizó en febrero de 1968.

 

Donde se encuentra el Argón

Como mencionamos con anterioridad el Argón es un gas que se encuentra mezclado junto a los elementos del aire de la atmósfera conformando un 0,934% del  total del aire que respiramos.

Casi todo el argón proviene de la desintegración radiactiva del isótopo del potasio K-40.

Usos e importancia del Argón

  • El gas argón se utiliza en quemadores eléctricos de grafito para evitar la combustión del grafito. El grafito se quema en si se calienta con aire normal por la presencia de oxígeno.
  • Los cristales de silicio y germanio se obtienen utilizando argón.
  • El argón se utiliza para matar a los cerdos (evitando su sufrimiento) si hay un brote de alguna enfermedad en una granja.
  • De vez en cuando, el argón se utiliza para apagar incendios en los que es vital que el equipo no sufra daños.
  • El argón, en forma líquida, es utilizado por los científicos para buscar la materia oscura.
  • El argón se puede utilizar para preservar la pintura, el barniz y cosas similares cuando se quieren almacenar una vez aviertas.
  • El Archivo Nacional Americano usa el argón para almacenar importantes documentos nacionales (como la Declaración de Independencia). Esto evita que los documentos sean destruidas por el aire.
  • En los laboratorios de ciencias, el argón se utiliza a menudo como un gas portador en cromatografía de gases.
  • Si bien existen algunos riesgos, el argón licuado puede ser usado para destruir las células cancerosas en un procedimiento llamado coagulación con argón.
  • Los láseres azules de argón se utilizan en cirugía para soldar las arterias y corregir problemas oculares.
  • Las luces de láser azul se hacen con argón.
  • Las bombillas se llenan con argón para evitar que el filamento reaccione con el aire y se consuma.
  • Los buzos utilizan argón para inflar un traje seco.

Como se obtiene el Argón

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 cola del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, a los isótopos 36Ar y 38Ar.

La licuefacción a -185,9 ºC a 1 atm de presión y la destilación 87,3 producen un grado de baja pureza, de donde el Oxígeno es removido por una combinación catalítica con el Hidrógeno, produciendo agua. Para terminar el proceso se requiere aplicar posteriormente un proceso de secado y purificación.
Un volumen de Argón líquido libera 835 volúmenes de gas a 15 ºC y 1 bar.

Argón
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