Cinco principais usos do argônio

Se alguém lhe pedir para nomear os três gases mais abundantes na atmosfera da Terra, você pode escolher, em alguma ordem, oxigênio, dióxido de carbono e nitrogênio. Se sim, você estaria certo - principalmente. É um fato pouco conhecido que por trás do nitrogênio (N₂) e oxigênio (O₂), o terceiro gás mais abundante é o gás nobre argônio, responsável por pouco menos de 1% da composição invisível da atmosfera.

Os seis gases nobres derivam seu nome do fato de que, do ponto de vista da química, esses elementos são indiferentes, até mesmo arrogante: eles não reagem com outros elementos, então eles não se tornam ligados a outros átomos para formar mais complexos compostos. Em vez de torná-los inúteis na indústria, entretanto, essa tendência de cuidar de seus próprios negócios atômicos é o que torna alguns desses gases úteis para propósitos específicos. Os cinco principais usos do argônio, por exemplo, incluem sua colocação em luzes de néon, sua capacidade de ajudar a determinar a idade de substâncias muito antigas, seu uso como isolante na fabricação de metais, seu papel como gás de soldagem e seu uso em 3-D impressão.

Os seis gases nobres - hélio, néon, argônio, criptônio, xenônio e radônio - ocupam a coluna mais à direita na tabela periódica dos elementos. (Qualquer exame de um elemento químico deve ser acompanhado de uma tabela periódica; consulte Recursos para obter um exemplo interativo.) As implicações no mundo real disso é que os gases nobres não têm elétrons compartilháveis. Em vez de uma caixa de quebra-cabeça contendo exatamente o número certo de peças, o argônio e seus cinco primos não tem nenhum subatômico escassez que precisa ser corrigida por doações de outros elementos, e não tem nenhum extra flutuando para doar em vez. O termo formal para essa não reatividade de gases nobres é "inerte".

Como um quebra-cabeça completo, um gás nobre é muito estável quimicamente. Isso significa que, em comparação com outros elementos, é difícil extrair os elétrons mais externos de gases nobres usando um feixe de energia. Isso significa que esses elementos - os únicos elementos que existem como gases à temperatura ambiente, os outros sendo todos líquidos ou sólidos - possuem o que é chamado de alta energia de ionização.

O hélio, com um próton e um nêutron, é o segundo elemento mais abundante no universo atrás do hidrogênio, que contém apenas um próton. A gigantesca reação de fusão nuclear em curso que é responsável pelas estrelas serem os objetos superluzentes que elas são não mais do que incontáveis ​​átomos de hidrogênio colidindo para formar átomos de hélio ao longo de um período de bilhões de anos.

Quando a energia elétrica passa por um gás nobre, a luz é emitida. Esta é a base para os sinais de néon, que é um termo genérico para qualquer tela criada com um gás nobre.

Argônio, abreviado como Ar, é o elemento número 18 na tabela periódica, tornando-o o terceiro mais leve dos seis gases nobres atrás do hélio (número atômico 2) e neon (número 10). Como convém a um elemento que voa sob o radar químico e físico a menos que seja provocado, ele é incolor, inodoro e insípido. Ele tem um peso molecular de 39,7 gramas por mol (também conhecido como daltons) em sua configuração mais estável. Você deve se lembrar de outra leitura que a maioria dos elementos vêm em isótopos, que são versões do mesmo elemento com números diferentes de nêutrons e, portanto, diferentes massas (o número de prótons não muda ou então a identidade do próprio elemento teria que mudança). Isso tem implicações críticas em um dos principais usos do argônio.

Luzes de neon: Conforme descrito, gases nobres são úteis para criar luzes de néon. O argônio, junto com o néon e o criptônio, é usado para essa finalidade. Quando a eletricidade passa pelo gás argônio, ela excita temporariamente os elétrons em órbita mais externos e faz com que eles saltem brevemente para uma "camada" ou nível de energia mais alto. Quando o elétron retorna ao seu nível de energia habitual, ele emite um fóton - um pacote de luz sem massa.

Datação de radioisótopos: O argônio pode ser usado junto com o potássio, ou K, que é o elemento número 19 na tabela periódica, para datar objetos com espantosos 4 bilhões de anos. O processo funciona assim:

O potássio normalmente tem 19 prótons e 21 nêutrons, o que lhe dá quase a mesma massa atômica do argônio (pouco menos de 40), mas com uma composição diferente de prótons e nêutrons. Quando uma partícula radioativa conhecida como partícula beta colide com o potássio, ela pode converter um dos prótons no núcleo de potássio em nêutrons, transformando o próprio átomo em argônio (18 prótons, 22 nêutrons). Isso ocorre a uma taxa previsível e fixa ao longo do tempo, e muito lentamente. Portanto, se os cientistas examinarem uma amostra de, digamos, rocha vulcânica, eles podem comparar a proporção de argônio para potássio na amostra (que aumenta gradativamente ao longo do tempo) para a proporção que existiria em uma amostra "totalmente nova" e determine a idade da rocha é.

Observe que isso é diferente de "datação por carbono", um termo que muitas vezes é usado incorretamente para se referir genericamente ao uso de métodos de decaimento radioativo para datar objetos antigos. A datação por carbono, que é apenas um tipo específico de datação por radioisótopo, é útil apenas para objetos conhecidos por terem cerca de milhares de anos de idade.

Gás de proteção na soldagem: O argônio é usado na soldagem de ligas especiais, bem como na soldagem de estruturas de automóveis, silenciadores e outras peças automotivas. É chamado de gás de proteção porque não reage com quaisquer gases e metais que estejam pairando nas proximidades dos metais que estão sendo soldados; ele simplesmente ocupa espaço e evita que outras reações indesejadas ocorram nas proximidades devido a gases reativos, como nitrogênio e oxigênio.

Tratamento Térmico: Como um gás inerte, o argônio pode ser usado para fornecer um ambiente livre de oxigênio e nitrogênio para processos de tratamento térmico.

impressao 3D: O argônio é usado no campo florescente da impressão tridimensional. Durante o rápido aquecimento e resfriamento do material de impressão, o gás impedirá a oxidação do metal e outras reações e pode limitar o impacto do estresse. O argônio também pode ser misturado com outros gases para criar misturas especiais, conforme necessário.

Produção de metal: Semelhante ao seu papel na soldagem, o argônio pode ser usado na síntese de metais por outros processos, pois evita a oxidação (ferrugem) e desloca gases indesejáveis, como o monóxido de carbono.

O fato de o argônio ser quimicamente inerte não significa, infelizmente, que esteja livre de riscos potenciais à saúde. O gás argônio pode irritar a pele e os olhos com o contato e, em sua forma líquida, pode causar queimaduras (há relativamente poucos usos de óleo de argônio, e "óleo de argan", um ingrediente comum em cosméticos, não é nem remotamente o mesmo que argônio). Altos níveis de gás argônio no ar em um ambiente fechado podem deslocar o oxigênio e levar a problemas respiratórios que variam de leves a graves, dependendo da quantidade de argônio presente. Isso resulta em sintomas de asfixia, incluindo dor de cabeça, tontura, confusão, fraqueza e tremores na extremidade mais branda e coma e até morte nos casos mais extremos.

Em casos de exposição conhecida da pele ou dos olhos, o tratamento preferencial é enxaguar e enxaguar com água morna. Quando o argônio é inalado, o suporte respiratório padrão, incluindo oxigenação por máscara, pode ser necessário para que os níveis de oxigênio no sangue voltem ao normal; retirar a pessoa afetada do ambiente rico em argônio também é obviamente necessário.