Argon: storia, proprietà, composti, usi

L’argon è un gas nobile che costituisce lo 0.93% dell’atmosfera terrestre e ha configurazione elettronica [Ne] 3s²,3p⁶. A causa del fatto che l’argon presenta il suo ottetto completo che lo rendono molto stabile e resistente ai legami con altri elementi si riteneva che non potesse formare composti.

Alcuni chimici tra cui Walter Kossel nel 1916 e nel 1933 Linus Pauling misero in discussione l’inerzia assoluta dei gas nobili. Si ipotizzò che lo xeno, il più pesante tra i gas nobili, i cui elettroni esterni sono meno attratti dal nucleo, potesse formare composti. Solo nel 1962 il chimico Neil Bertlett ottenne il primo composto in cui era presente un gas nobile ovvero l’ esafluoroplatinato di xeno aprendo la strada alla sintesi di composti dei gas nobili

Gli scienziati dell’Università di Helsinki sintetizzarono il primo composto di argon nel 1975 con  tungsteno pentacarbonile e nel 2000 fu scoperto il fluoroidruro di argon.

Storia dell’argon

Nel 1785 il chimico britannico Henry Cavendish scoprì che nell’aria era presente un elemento fino ad allora sconosciuto. Fu solo nel 1894 che il fisico britannico Lord Rayleigh e il chimico scozzese Sir William Ramsay isolarono questo gas dall’aria dopo aver rimosso ossigeno, azoto e biossido di carbonio.

Si caratterizzò questo nuovo elemento per la presenza di linee spettrali diverse da quelli degli altri elementi. Attualmente l’argon è ottenuto dalla distillazione frazionata dell’aria liquida.

Proprietà

Si attribuì il nome a causa della sua inerzia chimica infatti deriva dal greco ἀργός  che significa non reattivo.

E’ incolore e inodore sia nella sua forma liquida che gassosa. È un gas non infiammabile né tossico che, allo stato solido cristallizza secondo un reticolo cubico a facce centrate. Si presenta sotto diverse forme isotopiche delle quali quelle stabili sono ³⁶Ar, ³⁸Ar^,, ⁴⁰Ar.

Una parte importante dell’argon presente sulla terra è stata prodotta in tempi primordiali nei minerali contenenti l’isotopo del potassio 40 che, a seguito di cattura elettronica, si trasforma in ⁴⁰Ar.

Su questo principio si basa la datazione al potassio-argon usata per determinare l’età di una roccia in cui vengono determinate le quantità di argon tramite spettrometria di massa e del potassio tramite spettroscopia di assorbimento atomico. Le rocce più antiche contengono quindi un alto livello di ⁴⁰Ar.

Composti

Per secoli si era ritenuto che i gas nobili non formassero composti e solo nel 1933 il chimico statunitense Linus Pauling aveva previsto che i gas più pesanti del gruppo potessero formare composti con l’ossigeno e il fluoro.

La scoperta del primo composto dell’argon ovvero dell’idrofluoruro di argon HArF fu annunciata nel 2000 da un gruppo di ricercatori finlandesi. Essi  riuscirono a sintetizzarlo a partire da argon e fluoruro di idrogeno su una superficie di ioduro di cesio alla temperatura di – 265 °C esponendo la miscela gassosa alla radiazione U.V.

Nello spazio interstellare dove è diffuso l’idrogeno allo stato atomico si forma lo ione argonio ArH⁺ che può essere ottenuto da una miscela argon-idrogeno percorsa da una scarica elettrica.

Dalla reazione dello ione argonio con azoto sottoposti a una espansione supersonica a getto di gas viene ottenuto lo ione ArNH₂⁺ in cui gli atomi si trovano, nell’ordine, Ar-H-N-N.

Usi

E’ utilizzato quando è necessaria un’atmosfera inerte. Viene pertanto usato:

• nelle lampadine a incandescenza per impedire all’ossigeno di corrodere il filamento
• nei tubi fluorescenti e nelle lampadine a basso consumo energetico
• nei doppi vetri delle finestre
• negli pneumatici di auto di lusso per proteggere la gomma
• come gas di protezione nella saldatura ad arco perché protegge il metallo dall’ossigeno

A causa della sua inerzia chimica è utilizzato nell’industria vinicola.  Esso è aggiunto alle botti di vino e, essendo più denso dell’aria, si deposita sopra il liquido proteggendo il vino dall’acidità e dall’ossidazione.

Avendo una bassa conduttività termica è utilizzato quale isolante nella muta stagna per le immersioni nelle acque fredde e per l’isolamento termico nelle finestre ad alta efficienza energetica