Argon

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Argon
ChloreArgonPotassium
Ne
   
 
18
Ar
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Ar
Kr
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom, symbole, numéro Argon, Ar, 18
Série chimique Gaz rare
Groupe, période, bloc 18 (VIIIA), 3, p
Masse volumique 1,7837 g·l-1

(0 °C, 1 atm)[1]

Couleur incolore
No CAS 7440-37-1 [3]
No EINECS 231-147-0
Propriétés atomiques
Masse atomique 39,948 ± 0,001 u
Rayon atomique (calc) (71 pm)
Rayon de covalence 1,06 ± 0,10 Å [4]
Rayon de van der Waals 188 pm
Configuration électronique [Ne] 3s2 3p6
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 8
État(s) d’oxydation 0
Oxyde inconnu
Structure cristalline Cubique à faces centrées
Propriétés physiques
État ordinaire Gaz (non magnétique)
Point de fusion -189,36 °C [1]
Point d’ébullition -185,85 °C [1]
Énergie de fusion 1,188 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 6,43 kJ·mol-1 (1 atm, -185,85 °C)[1]
Température critique -122,3 °C
Point triple -189,3442 °C [5]
Volume molaire 22,414×10-3 m3·mol-1
Pression de vapeur
Vitesse du son 319 m·s-1 à 20 °C
Divers
Chaleur massique 520 J·kg-1·K-1
Conductivité thermique 0,01772 W·m-1·K-1
Énergies d’ionisation[6]
1re : 15,759610 eV 2e : 27,62966 eV
3e : 40,74 eV 4e : 59,81 eV
5e : 75,02 eV 6e : 91,009 eV
7e : 124,323 eV 8e : 143,460 eV
9e : 422,45 eV 10e : 478,69 eV
11e : 538,96 eV 12e : 618,26 eV
13e : 686,10 eV 14e : 755,74 eV
15e : 854,77 eV 16e : 918,03 eV
17e : 4 120,8857 eV 18e : 4 426,2296 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
36Ar 0,336 % stable avec 18 neutrons
37Ar traces (?)
{syn.}
35,04 j ε 37Cl
38Ar 0,063 % stable avec 20 neutrons
39Ar traces (?)
{syn.}
269 ans β- 0,565 39K
40Ar 99,6 % stable avec 22 neutrons
42Ar {syn.} 32,9 ans β- 0,600 42K
Précautions
Directive 67/548/EEC[7]


Transport[8]
20
   1006   

22
   1951   
SIMDUT[9]
A : Gaz comprimé
A,
SGH[8]
SGH04 : Gaz
Attention
H280, P403,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

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.

Histoire[modifier | modifier le code]

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 | modifier le code]

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.

Caractéristiques notoires[modifier | modifier le code]

C’est un élément chimiquement inerte, incolore, sans saveur et inodore sous ses formes liquide et gazeuse. 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).

Article connexe : Chimie des gaz nobles.

Isotopes[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Isotopes de l'argon.

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 1,248×109 ans, et se désintègre en 2 produits :

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 (tous deux radioactifs), sont produits par l’activité des rayons cosmiques.

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 des 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 l'atmosphère est issue 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 croissant, mais l'inertie de l'argon implique qu'il doit être placé avant le potassium qui est un 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 | modifier le code]

L'argon possède une couche de valence complète avec sous-couches s et p remplies. Il est alors très stable et très résistant à se lier à d'autres éléments. Avant 1962, tous les gaz nobles y compris l'argon étaient considérés chimiquement inertes et incapables de former le moindre composé. Cependant des composés de 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 d'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.

Applications[modifier | modifier le code]

L’argon est, entre autres, utilisé :

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

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

Dangers[modifier | modifier le code]

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); ceci peut se produire lors d'opérations de soudage dans un espace confiné.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  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 », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  5. Procès-verbaux du Comité international des poids et mesures, 78e session, 1989, pp. T1-T21 (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
  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 » 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

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Liens externes[modifier | modifier le code]

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