Qu’est-ce que l’argon ?
L’argon est le troisième gaz le plus abondant dans l’atmosphère terrestre après l’azote et l’oxygène, à l’exclusion de la vapeur d’eau.
Il appartient au groupe 18 du tableau périodique des éléments et est appelé gaz noble. Cependant, il est également qualifié de gaz rare, vestige d’une époque où il était chimiquement difficile de le séparer ou de l’extraire.
L’argon est présent dans l’atmosphère à hauteur d’environ 0,93 %. Parmi les gaz nobles, l’argon est le plus abondant dans l’air. Aujourd’hui, on l’obtient en refroidissant l’air à des températures cryogéniques d’environ -200°C et en le séparant de l’azote et de l’oxygène.
Utilisations de l’argon
L’argon est largement utilisé dans l’industrie manufacturière en tant que gaz inerte, car il ne réagit pas facilement avec d’autres substances. Une application typique est le gaz de protection pour le soudage.
L’utilisation d’un gaz de protection composé d’argon et de quelques % d’oxygène permet de concentrer l’arc localement, ce qui permet de réaliser des processus de soudage de haute qualité. L’argon est également souvent utilisé comme gaz atmosphérique dans la fabrication des plaquettes de silicium, le matériau utilisé dans les substrats des semi-conducteurs.
Grâce à une atmosphère de gaz inerte qui ne réagit pas facilement avec d’autres substances, il est également possible de produire du silicium de haute qualité d’une pureté de 99,99 %. Il est également largement utilisé comme gaz atmosphérique dans les fours d’affinage pour la production d’acier inoxydable.
Propriétés de l’argon
À température et pression ambiantes, l’argon est un gaz incolore et inodore. Il est appelé gaz inerte car il ne provoque pas facilement de réactions chimiques avec d’autres substances. Son point triple est de 83,8058 K.
Structure de l’argon
L’argon est un gaz noble du groupe 18 des éléments, l’un des troisièmes éléments périodiques, dont le symbole est Ar et le poids atomique 39,95. Il n’a pas d’électrons de valence dans sa couche externe et satisfait à la règle de l’octuple, ce qui lui confère une structure chimiquement stable. La configuration électronique est [Ne] 3s2 3p6.
Sa densité est de 1,65 à l’état solide à -233°C et de 1,39 à l’état liquide à -186°C. Sa densité par rapport à l’air est de 1,38. À l’état solide, il présente une structure cubique à faces centrées.
La plupart de l’argon présent sur Terre a un nombre de masse de 40 (40Ar) et a été formé par la désintégration du potassium-40 (40K) dans la croûte terrestre ; 40Ar a une demi-vie de 1,25 x 109 ans. D’autre part, l’argon-36 (36Ar) est l’isotope de l’argon le plus abondant dans l’Univers et a été produit par l’explosion de supernovas. Il existe trois isotopes stables de l’Argon : 36Ar, 38Ar et 40Ar.
Autres informations sur l’argon
1. Purification de l’argon
La distillation fractionnée de l’air liquide permet d’obtenir des unités individuelles d’Argon. Outre la distillation fractionnée répétée, l’argon peut être purifié par adsorption fractionnée avec du charbon actif, par chauffage avec des métaux alcalins, par chromatographie en phase gazeuse et par évaporation fractionnée.
2. Isotopes de l’argon
Il existe 25 isotopes connus de l’argon. Dans l’atmosphère terrestre, le 40Ar est de loin le plus courant.
39Ar et 40Ar sont produits par l’action des rayons cosmiques. À la surface de la Terre, 39Ar est produit par la capture neutronique de 39K et d’autres processus. Le pourcentage mesuré de 39Ar dans l’argon naturel est de (8,0 ± 0,6) x 10-16 g/g.
De plus, les essais nucléaires dans l’atmosphère produisent du 37Ar, qui a une demi-vie de 35 jours. La proportion de 42Ar dans l’atmosphère terrestre est d’environ 6 x 10-21.
3. Les composés de l’argon
Pendant longtemps, on n’a pas connu de composés de l’argon liés à d’autres atomes, car les atomes simples d’argon satisfont à la règle de l’octuple. Cependant, le fluorohydrure d’argon a été synthétisé pour la première fois en 2000. Sa formule chimique est HArF. Il peut être synthétisé en mélangeant de l’argon, du fluorure d’hydrogène et de l’iodure de césium et en irradiant le mélange avec de la lumière ultraviolette à 7,5 K.
L’argon-fluorohydrure est stable au-dessous de -256°C, mais au-dessus de -256°C, il se décompose en argon et en fluorure d’hydrogène. L’argon ne forme pas de composés d’inclusion stables, à l’exception des cristaux d’hydrates et des composés moléculaires de quinol.
Il forme notamment 8Ar-46H2O avec l’eau et le composé d’inclusion Ar-3C6H4(OH)2 avec l’hydroquinone.