Argon

« Argon » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
Aller à : navigation, rechercher
Argon
Electron shell 018 Argon.svg
Attributs et classement
Période 3
famille gaz nobles
Classement chimique gazeux
Propriétés physiques
Masse molaire 39,948 g/mol
État ordinaire État gazeux
Température de fusion -189,36 ℃
Température d'ébullition -185,85 ℃
Masse atomique 39,948 u
Masse volumique 1,784 kg/m3
Autres
Énergie de 1re ionisation 1520 J/mol
Valence 0
Structure électronique Ne 3s2 3p6
Électronégativité -
voir modèle • modifier


L’argon est un élément chimique, de symbole Ar et de numéro atomique 18.

Il appartient au groupe des gaz rares (parfois plus justement appelé « gaz nobles » voire « gaz inertes »), avec l’hélium, le néon, le krypton, le xénon, le radon. L’ununoctium, de découverte plus récente, fait peut-être également partie de ce groupe. Malgré le nom générique de cette famille, l’argon (sur Terre) n’est pas à proprement parler un gaz « rare » : il figure, derrière le diazote et le dioxygène, au troisième rang d'importance des constituants de l’atmosphère terrestre (0,933 % en volume). Et il est, de ce fait, l’un des gaz nobles les plus utilisés.

La presque totalité de l'argon terrestre est l'isotope radiogénique argon 40 formé par la désintégration radioactive du potassium 40 dans la croûte terrestre. Par contre dans l'Univers, l'isotope le plus commun est l'argon 36, qui est l'isotope principal produit par le processus de nucléosynthèse stellaire aux supernovas.

Caractéristiques notoires[modifier]

C’est un élément chimiquement inerte, sans couleur, sans saveur et inodore sous ses formes liquides et gazeuses. L’argon est 2,5 fois plus soluble dans l’eau que le diazote qui a approximativement la même solubilité que le dioxygène.

Il n’y a aucun véritable composé chimique connu qui contienne de l’argon. Seul le fluorohydrure d’argon HArF a été détecté dans des conditions très particulières[10] pour des températures inférieures à 27 K (soit -246 °C). Voir : Chimie des gaz nobles.

Applications[modifier]

L’argon est, en autres, utilisé :

  • pour la conservation de la viande dans l’industrie agro-alimentaire.
  • pour l’éclairage puisqu’il ne réagit pas avec le filament d’une lampe à incandescence classique même aux températures élevées, dans les cas où le diazote ne convient pas comme gaz semi-inerte ;
  • comme gaz inerte de protection pour la soudure à l’arc et le découpage (Ar+O2 selon convention) ;
  • comme gaz inerte en chimie fine pour réaliser des manipulations en l’absence d’oxygène ;
  • comme gaz inerte dans la lame d’air des vitrages isolants à faible émission;
  • comme gaz inerte dans les réservoirs d’extinction d’incendie (allié à 50 % d’azote) ;
  • comme atmosphère protectrice pour la fabrication de cristaux de silicium et de germanium ultra-pur pour l’industrie électronique ;
  • en plongée sous-marine pour gonfler la combinaison étanche, à cause de ses propriétés d’isolant thermique non-réactif.

L’argon 39 a été employé notamment pour dater des eaux souterraines.

En récupération, lors de cuisson de l'écume d'aluminium dans des fours au plasma, l'argon stabilise la réaction d'inflammabilité de l'aluminium qui tend à s'auto-allumer.

Histoire[modifier]

La présence dans l’air de l’argon (provenant du grec argos signifiant « paresseux ») fut suspectée par Henry Cavendish dès 1785 mais sa découverte par Lord Rayleigh et Sir William Ramsay attendit 1894.

Ils furent mis sur la piste par la différence de densité entre l’azote produit chimiquement et celui extrait de l’air par élimination de l’oxygène. La distillation fractionnée de l’air liquide leur permit d’en produire une quantité notable en 1898 et par la même occasion d’isoler le néon et le xénon.

L’argon a aussi été rencontré en 1882 aux travers de recherches indépendamment menées par H. F. Newall et W. N. Hartley.

Le symbole de l’argon est aujourd’hui Ar, mais a été A jusqu’en 1957.

La première molécule impliquant l’argon (HArF) a été synthétisée en 2000.

Occurrence[modifier]

L’argon est isolé du reste de l’air liquide par fractionnement et est donc facile à produire en grande quantité puisque l’atmosphère en contient près de 1 % (0,933 %). L’atmosphère de Mars est grossièrement comparable quant à ses concentrations relatives en isotopes d'argon, puisque contenant 1,6 % d’argon 40 et 5 ppm d’argon 36.

Isotopes[modifier]

Les principaux isotopes de l’argon présents sur Terre sont l’argon 40 (99,6%), 36 (0,34%) et 38 (0,06 %). Le potassium radioactif « naturel » (le 40K), a une demi-vie de 1,250×109 ans, et se désintègre en 2 produits :

  • en argon 40 (11,2 %) stable, par capture électronique (ou émission de positron).
  • en calcium 40 (88,8 %) également stable, par désintégration β-.

Ces propriétés ainsi que le rapport entre les sous-produits formés sont employés pour déterminer l’âge de roches par la méthode de la datation au potassium-argon.

Dans l’atmosphère terrestre, l’argon 37, ainsi que l’argon 39 (tout deux radioactifs), sont produits par l’activité des rayons cosmiques. - L’argon 37 est produit par réaction du calcium 40 soumis aux radiations d’explosions nucléaires souterraines, il a une demi-vie de 35 jours. - Sous la surface de la Terre, l’argon 39 est également produit par capture neutronique du potassium 39 ou par émission de particules alpha du calcium.[réf. nécessaire]

L'argon est remarquable parce que sa composition isotopique varie beaucoup entre diverses parties du système solaire. Aux endroits où la source principale de l'argon est la désintégration radioactive du potassium 40 aux roches, l'argon 40 sera l'isotope majoritaire, comme sur les planètes telluriques retenant une atmosphère (Vénus, la Terre, et Mars). Par contre l'argon formé directement par la nucléosynthèse stellaire contient surtout le noyau argon 36 produit par la réaction alpha. Par exemple, l'argon du Soleil contient 84,6 % d'argon 36 selon les mesures du vent solaire. Il en est de même dans les planètes géantes, dont leurs atmosphères sont issues de l'accrétion du gaz primordial.

La prédominance de l'argon 40 radiogénique est responsable du fait que le poids atomique de l'argon terrestre est supérieur à celui du prochain élément, le potassium. Ceci semblait paradoxal lors de la découverte de l'argon en 1894, parce que Dmitri Mendeleïev avait rangé son tableau périodique des éléments par ordre de poids atomique croissante, mais l'inertie de l'argon implique qu'elle doit être placé avant le potassium qui est métal alcalin très réactif. Ce problème fut résolu par Henry Moseley, qui démontra en 1913 que le tableau périodique est vraiment rangé par ordre de numéro atomique croissant.

La très supérieure abondance atmosphérique de l'argon relatif aux autres gaz nobles peut aussi être attribuée à la présence de l'argon 40 radiogénique. L'isotope primordial argon 36 possède une abondance de seulement 31,5 ppm (= 9 340 ppm x 0,337 %), comparable à celle du néon (18,18 ppm).


Composés[modifier]

L'argon possède une couche de valence complète avec sous-couches s et p remplies. Il est alors très stable et très résistant à former des liaisons à d'autres éléments. Avant 1962, tous les gaz nobles y compris l'argon étaient considérés chimiquement inertes et incapables de former aucun composé. Cependant des composés des gaz nobles plus lourds (krypton et xénon) ont été synthétisés depuis.

En 2000, le premier composé de l'argon fut synthétisé par des chercheurs à l'Université de Helsinki (Finlande). Lors de l'irradiation par la lumière ultraviolette de l'argon congelé contenant une petite quantité du fluorure d'hydrogène (HF), une petite quantité de fluorohydrure d'argon (HArF) fut formée. Il est stable aux températures inférieures à 40 K (-233oC). En 2010, le cation métastable ArCF22+ fut observé.

Dangers[modifier]

Tout comme l’hélium, l’argon n’est pas dangereux à faible concentration. Toutefois, une inhalation d’une grande quantité comporte des risques d’asphyxie par privation d’oxygène (Risque d'anoxie).


Notes et références[modifier]

1. ↑ a, b, c et d (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)

2. ↑ a, b et c (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, 1997, 7e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50

3. ↑ Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)

4. ↑ (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », dans Dalton Transactions, 2008, p. 2832 - 2838 [lien DOI [archive]]

5. ↑ Procès-verbaux du Comité international des poids et mesures, 78e session, 1989, pp. T1-T21 [archive] (et pp. T23-T42, version anglaise).

6. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC, 2006, 87e éd. (ISBN 0849304873), p. 10-202

7. ↑ SIGMA-ALDRICH [archive]

8. ↑ a et b Entrée du numéro CAS « 7440-37-1 » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 30 janvier 2009 (JavaScript nécessaire)

9. ↑ « Argon [archive] » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009

10. ↑ Université d’Helsinki en 2000

Portail de la chimie - Tous les articles sur la chimie et les grands chimistes.