Contenido
Si alguien le pide que nombre los tres gases más abundantes en la atmósfera de la Tierra, puede elegir, en algún orden, oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno. Si es así, estaría en lo cierto, principalmente. Es un hecho poco conocido que detrás del nitrógeno (N2) y oxígeno (O2), el tercer gas más abundante es el argón de gas noble, que representa poco menos del 1 por ciento de la composición invisible de las atmósferas.
Los seis gases nobles derivan su nombre del hecho de que, desde el punto de vista químico, estos elementos son distantes, incluso altivos: no reaccionan con otros elementos, por lo que no se unen a otros átomos para formar compuestos más complejos. Sin embargo, en lugar de volverlos inútiles en la industria, esta tendencia a preocuparse por los propios negocios atómicos es lo que hace que algunos de estos gases sean útiles para fines específicos. Cinco usos principales del argón, por ejemplo, incluyen su colocación en luces de neón, su capacidad para ayudar a determinar la edad de sustancias muy antiguas, su uso como aislante en la fabricación de metales, su papel como gas de soldadura y su uso en 3-D En g.
Conceptos básicos de gases nobles
Los seis gases nobles (helio, neón, argón, criptón, xenón y radón) ocupan la columna más a la derecha en la tabla periódica de los elementos. (Cualquier examen de un elemento químico debe ir acompañado de una tabla periódica; ver Recursos para un ejemplo interactivo.) Las implicaciones del mundo real de esto es que los gases nobles no tienen electrones compartibles. Al igual que una caja de rompecabezas que contiene exactamente el número correcto de piezas, el argón y sus cinco primos no tienen ninguna escasez subatómica que deba ser modificada por donaciones de otros elementos, y no tiene ningún extra flotando para donar a su vez. El término formal para esta no reactividad de los gases nobles es "inerte".
Como un rompecabezas completado, un gas noble es muy estable químicamente. Esto significa que, en comparación con otros elementos, es difícil eliminar los electrones más externos de los gases nobles utilizando un haz de energía. Esto significa que estos elementos, los únicos elementos que existen como gases a temperatura ambiente, siendo todos los demás líquidos o sólidos, tienen lo que se llama una energía de alta ionización.
El helio, con un protón y un neutrón, es el segundo elemento más abundante en el universo detrás del hidrógeno, que contiene solo un protón. La reacción de fusión nuclear gigante y continua que es responsable de que las estrellas sean los objetos súper brillantes que son, no es más que innumerables átomos de hidrógeno que colisionan para formar átomos de helio durante un período de miles de millones de años.
Cuando la energía eléctrica pasa a través de un gas noble, se emite luz. Esta es la base para los letreros de neón, que es un término genérico para cualquier pantalla creada con un gas noble.
Propiedades del argón
El argón, abreviado Ar, es el elemento número 18 en la tabla periódica, lo que lo convierte en el tercer más ligero de los seis gases nobles detrás del helio (número atómico 2) y el neón (número 10). Como corresponde a un elemento que vuela bajo el radar químico y físico a menos que sea provocado, es incoloro, inodoro e insípido. Tiene un peso molecular de 39.7 gramos por mol (también conocido como daltons) en su configuración más estable. Puede recordar de otra lectura que la mayoría de los elementos vienen en isótopos, que son versiones del mismo elemento con diferentes números de neutrones y, por lo tanto, diferentes masas (el número de protones no cambia o la identidad del elemento en sí tendría que cambiar). ) Esto tiene implicaciones críticas en uno de los principales usos del argón.
Usos de argón
Luces de neón: Como se describió, los gases nobles son útiles para crear luces de neón. Argón, junto con neón y criptón, se utiliza para este propósito. Cuando la electricidad pasa a través del gas argón, excita temporalmente los electrones en órbita más externos y hace que salten brevemente a una "capa" o nivel de energía más alto. Cuando el electrón vuelve a su nivel de energía acostumbrado, emite un fotón, un paquete de luz sin masa.
Datación por radioisótopos: El argón se puede usar junto con el potasio, o K, que es el elemento número 19 en la tabla periódica, para fechar objetos de hasta 4 billones de años. El proceso funciona así:
El potasio normalmente tiene 19 protones y 21 neutrones, lo que le da aproximadamente la misma masa atómica que el argón (un poco menos de 40) pero con una composición diferente de protones y neutrones. Cuando una partícula radiactiva conocida como partícula beta colisiona con potasio, puede convertir uno de los protones en el núcleo de potasio en un neutrón, cambiando el átomo a argón (18 protones, 22 neutrones). Esto ocurre a una velocidad predecible y fija a lo largo del tiempo, y muy lentamente. Entonces, si los científicos examinan una muestra de, por ejemplo, roca volcánica, pueden comparar la proporción de argón a potasio en la muestra (que aumenta gradualmente con el tiempo) con la proporción que existiría en una muestra "nueva", y determinar cómo antigua es la roca.
Tenga en cuenta que esto es distinto de "datación por carbono", un término que a menudo se usa erróneamente para referirse genéricamente al uso de métodos de desintegración radiactiva para fechar objetos viejos. La datación por carbono, que es solo un tipo específico de datación por radioisótopos, es útil solo para objetos del orden de miles de años.
Escudo de gas en soldadura: El argón se usa en la soldadura de aleaciones especiales, así como en la soldadura de marcos de automóviles, silenciadores y otras piezas de automóviles. Se llama gas de protección porque no reacciona con los gases y metales que se ciernen en las proximidades de los metales que se sueldan; simplemente ocupa espacio y evita que se produzcan otras reacciones no deseadas cerca debido a gases reactivos como el nitrógeno y el oxígeno.
Tratamiento a base de calor: Como gas inerte, el argón se puede usar para proporcionar un entorno libre de oxígeno y nitrógeno para los procesos de tratamiento térmico.
3-D ing: El argón se utiliza en el floreciente campo del ing tridimensional. Durante el calentamiento y enfriamiento rápidos del material ing, el gas evitará la oxidación del metal y otras reacciones y puede limitar el impacto del estrés. El argón también se puede mezclar con otros gases para crear mezclas especiales según sea necesario.
Producción de metal: De manera similar a su papel en la soldadura, el argón se puede usar en la síntesis de metales a través de otros procesos porque evita la oxidación (oxidación) y desplaza gases no deseados como el monóxido de carbono.
Peligros de argón
Que el argón sea químicamente inerte no significa, desafortunadamente, que esté libre de posibles riesgos para la salud. El gas argón puede irritar la piel y los ojos al contacto, y en su forma líquida puede causar congelación (hay relativamente pocos usos del aceite de argón, y el "aceite de argán", un ingrediente común en cosméticos, ni siquiera es lo mismo que remotamente). argón). Los altos niveles de gas argón en el aire en un ambiente cerrado pueden desplazar el oxígeno y provocar problemas respiratorios que varían de leves a severos, dependiendo de la cantidad de argón presente. Esto da como resultado síntomas de asfixia que incluyen dolor de cabeza, mareos, confusión, debilidad y temblores en el extremo más leve, coma e incluso la muerte en los casos más extremos.
En casos de exposición conocida de la piel o los ojos, el enjuague y el enjuague con agua tibia es el tratamiento preferido. Cuando se ha inhalado argón, se puede requerir que el soporte respiratorio estándar, incluida la oxigenación con máscara, vuelva a los niveles normales de oxígeno en la sangre; Por supuesto, también es necesario sacar a la persona afectada del entorno rico en argón.