Argon

Argon
18 Ar                                                                                                                                                                                                                                                                                   cloro ← argon → potassio
Aspetto
Gas incolore, emissioni lilla-violacee
Linea spettrale
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	argon, Ar, 18
Serie	gas nobili
Gruppo, periodo, blocco	18 (VIIIA), 3, p
Densità, durezza	1,784 kg/m³ a 273 K,
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico	39,948 amu
Raggio atomico (calc.)	71 pm (calcolato)
Raggio covalente	97 pm
Raggio di van der Waals	188 pm
Configurazione elettronica	[Ne]3s23p6
e− per livello energetico	2, 8, 8
Stati di ossidazione	0, +2 (in casi rari)
Struttura cristallina	cubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato della materia	gas (non magnetico)
Punto di fusione	83,8 K (−189,35 °C)
Punto di ebollizione	87,3 K (−185,85 °C)
Volume molare	22,56 · 10−6  m³/mol
Entalpia di vaporizzazione	6,447 kJ/mol
Calore di fusione	1,188 kJ/mol
Velocità del suono	319 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS	7440-37-1
Calore specifico	520 J/(kg K)
Conducibilità termica	0,01772 W/(m K)
Energia di prima ionizzazione	1 520,6 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione	2 665,8 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione	3 931 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione	5 771 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione	7 238 kJ/mol
Energia di sesta ionizzazione	8 781 kJ/mol
Energia di settima ionizzazione	11 995 kJ/mol
Energia di ottava ionizzazione	13 842 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 36Ar 0,336% È stabile con 18 neutroni 37Ar sintetico 35 giorni ε 0.813 37Cl 38Ar 0,063% È stabile con 20 neutroni 39Ar sintetico 269 anni β− 0,565 39K 40Ar 99,600% È stabile con 22 neutroni 42Ar sintetico 32,9 anni β− 0,600 42K
iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

L'argon o argo (dal greco ἀργός -όν "argòs -òn", significato: pigro) è l'elemento chimico della tavola periodica che ha come simbolo Ar e numero atomico 18. È un gas nobile del periodo 3 e costituisce circa lo 0,93% dell'atmosfera terrestre.

Caratteristiche

L'argon è un elemento chimico estremamente stabile, inodore e insapore sia nella sua forma liquida che in quella gassosa. È due volte e mezzo più solubile in acqua dell'azoto, che ha circa la stessa solubilità dell'ossigeno. Non sono noti dei veri composti chimici contenenti argon, per cui è stato spesso considerato un gas inerte. La sintesi di idrofluoruro di argon (HArF) è stata ottenuta da ricercatori all'università di Helsinki nel 2000. È stato descritto un altro composto a base di fluoro, altamente instabile, ma la notizia non è stata ancora confermata.

Sebbene allo stato attuale non siano documentati altri composti dell'argon, questo elemento può formare clatrati con l'acqua, quando i suoi atomi sono intrappolati in una matrice di molecole d'acqua. Previsioni teoriche e simulazioni al calcolatore hanno trovato alcuni composti di argon che dovrebbero essere stabili, ma non sono ancora note procedure di sintesi per ottenerli.

Applicazioni

L'argon è usato nell'illuminotecnica, perché non reagisce con il filamento incandescente delle lampadine, nemmeno ad alte temperature, quando l'azoto biatomico diventa instabile. Altri usi:

• come scudo di gas inerte in molte forme di saldatura, per metalli come il tungsteno e il titanio;
• come copertura inerte nella fabbricazione di titanio e altri elementi molto reattivi;
• come atmosfera protettiva nella crescita di cristalli di silicio e germanio;
• l'argon-39 è usato per molti scopi, soprattutto ice coring. Viene anche usato per datare falde acquifere;
• procedure di criochirurgia come la crioablazione usano argon liquido per distruggere cellule cancerose;
• in chirurgia si usa il bisturi ad argon per la dissezione/coagulazione (esempio: parenchima epatico)
• i sommozzatori lo usano per gonfiare le mute stagne, grazie alla sua proprietà termoisolante;
• viene immesso all'interno del vetro camera in sostituzione dell'aria per ridurre la trasmittanza termica;
• per la misurazione delle oscillazioni dei neutrini provenienti dal CERN di Ginevra, nel laboratori dell'INFN scavati all'interno del Gran Sasso.

Storia

Henry Cavendish, nel 1785, sospettò la presenza dell'argon (dal greco argos, "inerte") come costituente dell'aria, ma non fu capace di dimostrarne l'esistenza: la scoperta si deve perciò a Lord Rayleigh e Sir William Ramsay, che nel 1894 lo isolarono per distillazione dall'aria liquida. Fino al 1957 il suo simbolo fu rappresentato dalla sola lettera A.

Disponibilità

L'argon viene isolato per distillazione frazionata dell'aria liquida. L'atmosfera terrestre ne contiene lo 0,94% in volume (1,29% in peso).

Per confronto, l'atmosfera di Marte contiene l'1,6% di Ar-40 e 5 ppm di Ar-36.

Nei processi criogenici di raffreddamento dell'aria per la produzione di gas liquidi (tra i quali azoto, ossigeno e idrogeno), l'aria può essere sottoposta ad una distillazione frazionata che sfrutta i differenti punti di ebollizione di ciascun componente (il punto di ebollizione dell'argon è intermedio tra quello dell'azoto e dell'ossigeno).

Composti

Fino al 1962 si riteneva che l'argon e gli altri gas nobili fossero chimicamente inerti ed incapaci di formare composti; nonostante la loro elevata inerzia, è stato però possibile forzarli a legarsi ad altri atomi. I primi composti di argon sono stati sintetizzati da alcuni ricercatori dell'Università di Helsinki. Per irraggiamento ultravioletto di argon congelato contenente acido fluoridrico hanno ottenuto il fluoroidruro di argon, HArF.

Isotopi

I principali isotopi dell'argon che si trovano sulla Terra sono ⁴⁰Ar, ³⁶Ar e ³⁸Ar. Il ⁴⁰K che esiste in natura decade in ⁴⁰Ar, stabile, con un'emivita di 1,25×10⁹ anni attraverso una cattura elettronica ed una emissione di positroni. ⁴⁰Ar è usato per datare le rocce.

Nell'atmosfera terrestre ³⁹Ar viene prodotto per azione dei raggi cosmici. A livello della superficie viene invece prodotto per cattura neutronica dal ³⁹K o per emissione di una particella alfa dal ⁴¹Ca. L'argon-37 si crea dal decadimento del calcio-40 come risultato di esplosioni nucleari sotterranee; la sua emivita è di 35 giorni.

Pericoli per la salute

L'argon non è tossico per l'organismo. Tuttavia concentrazioni molto elevate di questo gas danno luogo a una sintomatologia asfittica, poiché non soddisfa la richiesta di ossigeno della respirazione. A causa del peso specifico dell'argon – che viene usato anche per estinguere incendi con il suo effetto "asfissiante" – questo gas tende a ristagnare negli ambienti, perciò lo stoccaggio di grandi quantità di argon è pericoloso in locali piccoli e chiusi, nel caso di eventuali perdite.

Citazioni letterarie

• All'argon è dedicato uno dei racconti de Il sistema periodico di Primo Levi.

Bibliografia

• Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993. ISBN 88-7975-077-1
• R. Barbucci, A. Sabatini, P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998. ISBN 88-1020-000-0

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• (EN) Los Alamos National Laboratory – Argon
• (EN) WebElements.com – Argon
• (EN) EnvironmentalChemistry.com – Argon
• (EN) Applicazioni subacquee: Perché l'argon?

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