Argônio

O argônio, símbolo Ar, é um gás nobre do terceiro período da Tabela Periódica. É majoritariamente composto pelo isótopo de massa 40. Como os demais gases nobres, o argônio apresenta-se, em condições ambientes, como um gás incolor, inodoro, insípido e inerte quimicamente.

Esse elemento possui uma alta energia de ionização, a maior de seu período, o que dificulta a formação de compostos de Ar. Assim sendo, a química desse elemento se centra na sua forma monoatômica. O argônio pode ser usado como atmosfera inerte e como gás de proteção em soldas. No ar atmosférico, é o terceiro maior constituinte, ficando atrás apenas de N₂ e O₂. Foi descoberto no final do século XIX por Lord Reyligh e William Ramsay.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o argônio
• 2 - Propriedades do argônio
• 3 - Características do argônio
• 4 - Onde o argônio pode ser encontrado?
• 5 - Obtenção do argônio
• 6 - Aplicações do argônio
• 7 - História do argônio

Resumo sobre o argônio

• O argônio é um gás nobre (grupo 18 da Tabela Periódica), majoritariamente composto pelo isótopo de massa 40.
• O argônio, como os demais gases nobres, apresenta-se como um gás monoatômico em temperatura ambiente, sendo inerte quimicamente, insípido, inodoro e incolor.
• Sua alta energia de ionização dificulta a obtenção de compostos.
• É o terceiro maior constituinte da atmosfera terrestre.
• Pode ser usado como atmosfera inerte, como gás protetor em solda, além de outros usos.
• Foi descoberto no fim do século XIX, por meio dos estudos de Lord Reyligh e William Ramsay.

Propriedades do argônio

• Símbolo: Ar.
• Número atômico: 18.
• Massa atômica: 39,948 u.m.a.
• Eletronegatividade: --
• Ponto de fusão: -189,36 °C.
• Ponto de ebulição: -185,85 °C.
• Densidade: 1,7837 g.L^-1.
• Configuração eletrônica: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.
• Série química: ametais, grupo 18, elementos representativos, gases nobres.

Características do argônio

O argônio, símbolo Ar, assim como os demais gases nobres, é incolor, inodoro, insípido, com baixo ponto de ebulição e se apresenta como um gás monoatômico. Na forma líquida, também é incolor e ao congelar, forma um sólido cristalino.

Apresenta uma solubilidade em água semelhante à do gás oxigênio, sendo cerca de 2,5 vezes maior que do gás nitrogênio.

Assim como os demais gases nobres, apresenta o maior valor de energia de ionização de seu período (no caso do Ar, o terceiro): 1521 kJ.mol^-1. A alta energia de ionização do argônio dificulta a formação de compostos. Não à toa, tal elemento é considerado quimicamente inerte, diferentemente dos gases nobres mais pesados (Kr e Xe, por exemplo), cujas energias de ionização, apesar de altas, são semelhantes a de outros elementos existentes na Tabela Periódica.

Por isso, é possível dizer que a química do argônio ainda engatinha. Mesmo assim, nos anos 2000, relatou-se a produção do primeiro composto “estável” de argônio, o HArF. Embora estável em temperaturas baixas, em temperatura ambiente a substância se decompõe rapidamente.

É majoritariamente composto pelo isótopo de massa 40 (99,60% de abundância), mas também existem outros dois isótopos do Ar: o de massa 38 (0,06% de abundância) e o de massa 36 (0,34% de abundância).

Onde o argônio pode ser encontrado?

A principal fonte de argônio é o ar atmosférico, onde figura como o terceiro composto mais abundante (0,93% em volume, 1,29% em massa), ficando atrás apenas dos gases nitrogênio e oxigênio. Estima-se que o argônio é o 12º elemento mais abundante do Universo.

Há também níveis de argônio (na forma do isótopo ⁴⁰Ar) no solo, formado por meio do decaimento do isótopo radioativo do potássio, o ⁴⁰K. Esse argônio, lentamente, passa das amostras minerais para a atmosfera terrestre.

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Obtenção do argônio

Dentre os gases nobres, o argônio é o mais barato. Contudo, assim como os demais gases nobres, o Ar é obtido via destilação fracionada do ar liquefeito.

A única questão com o argônio é o fato de ele possuir um ponto de ebulição muito próximo ao do gás oxigênio (-185,85 °C para o Ar, -182,96 °C para o O). Assim sendo, a separação de ambos é feita pela adição de gás H₂ ao argônio bruto. Uma pequena faísca faz o O₂ reagir com o H₂ e assim removê-lo na forma de H₂O. O excesso de H₂ é retirado ao passar por CuO quente.

Aplicações do argônio

O argônio, por conta de sua inércia química, é utilizado como atmosfera inerte em experimentos e alguns dispositivos, como lâmpadas incandescentes (de modo a reduzir a evaporação do filamento). A inércia do argônio também é explorada em soldas, quando o gás é utilizado para proteção de peças metálicas fundidas durante a solda. A presença do gás nobre impede que o metal fundido tenha contato com o oxigênio presente no ar atmosférico, assim garantindo uma maior qualidade final para a solda.

Ainda aproveitando a inércia do Ar, extintores de incêndio à base de argônio foram criados, com a finalidade de extinguir incêndios em ambientes com materiais delicados, tais como microcomputadores, documentos, livros, fotografias, acervos, entre outros. Isso porque o Ar não danifica os objetos, não é tóxico para o ser humano e não reduz a visibilidade do ambiente.

O processo radioativo de transformação do ⁴⁰K em ⁴⁰Ar em rochas é utilizado como forma de datação e foi empregado para auxiliar na estimativa da idade do planeta Terra, já que o tempo de meia-vida do potássio-40 é de cerca de 1,25 x 10⁹ anos.

História do argônio

As primeiras evidências de um componente inerte no ar ocorreu em 1785, quando Henry Cavendish detectou cerca de 1% dele em seus estudos. À época, Cavendish não conseguiu identificar tal substância, a qual, posteriormente, seria confirmada como o argônio.

A descoberta do argônio é atribuída aos cientistas John William Strutt, o Lord Rayleigh, e sir William Ramsey. Mais de 100 anos após Cavendish, em 1892, Rayleigh e Ramsey conseguiram comprovar que a densidade do gás nitrogênio preparado pela remoção de gás oxigênio, dióxido de carbono e água do ar atmosférico com cobre aquecido se diferia da densidade do gás nitrogênio obtido por meio da amônia, NH₃. Assim, ambos entenderam que um novo elemento seria a razão para tal.

Dois anos depois, utilizando a espectroscopia — algo que não havia na época de Cavendish —, os cientistas conseguiram fazer a identificação desse novo elemento. Como tal elemento se mostrava inerte, Ramsey sugeriu a Rayleigh que ele fosse chamado de argônio, em referência à palavra grega argos, que poderia ser traduzida como ociosa, parada, preguiçosa ou inativa.

Os estudos e descobertas com gases fizeram com que ambos fossem laureados com o Prêmio Nobel no ano de 1904: Rayleigh com o de Física e Ramsey com o de Química.

Algumas curiosidades cercam a descoberta do argônio. Em primeiro lugar, ele não se encaixava na Tabela Periódica proposta por Mendeleev, fazendo com que Ramsey sugerisse a criação da coluna adicional, referente aos elementos do grupo 18. Em segundo lugar, o hélio já era conhecido desde 1868, contudo apenas se sabia da sua presença no Sol e em outras estrelas, fazendo o argônio ser considerado o primeiro gás nobre a ser descoberto no planeta Terra.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química