Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa argón entre los 118 elementos según esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radio de 71 pm: es decir, 0,071 nm, por lo que aproximadamente 7,04 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Argón es líquido en un intervalo de 4 K, desde 84 K hasta 87 K.
La historia
Tercer gas más abundante de la atmósfera. Completamente inerte.
El descubrimiento del argón comenzó con una discrepancia desconcertante que atormentaría a los científicos durante más de un siglo. En 1785, Henry Cavendish (1731-1810), el excéntrico noble y científico británico, realizó un experimento extraordinario en su laboratorio privado de Clapham Common. Al utilizar chispas eléctricas para combinar el nitrógeno atmosférico con oxígeno, observó que una diminuta burbuja de gas —aproximadamente 1/120 del volumen original— se negaba obstinadamente a reaccionar.
Cavendish escribió en su cuaderno: "Si hubiera alguna parte del aire flogistizado [nitrógeno] de nuestra atmósfera que difiriera del resto y no pudiera reducirse a ácido nitroso, podemos concluir con seguridad que no es más de 1/120 del total." Esta observación profética, enterrada en las Philosophical Transactions de la Royal Society, permanecería inactiva durante más de un siglo.
John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh (1842-1919) se enfrentó a una contradicción exasperante en su laboratorio de Cambridge durante la década de 1890. Mientras intentaba verificar los pesos atómicos con una precisión sin precedentes, descubrió que el nitrógeno extraído del aire pesaba sistemáticamente 2.310 gramos por litro, mientras que el nitrógeno producido a partir de compuestos químicos pesaba solo 2.297 gramos por litro.
Esta diferencia de 0.013 gramos —menos del 0.6 %— habría sido descartada por la mayoría de los científicos como un error experimental. Pero Rayleigh, con su atención obsesiva al detalle, repitió las mediciones decenas de veces durante tres años. Probó distintas fuentes: nitrógeno procedente del óxido nítrico, nitrógeno procedente del óxido nitroso y nitrógeno procedente de compuestos de amonio; todos daban el peso menor. Solo el nitrógeno atmosférico seguía siendo obstinadamente pesado.
Frustrado, Rayleigh publicó una carta en la revista Nature el 29 de septiembre de 1892: "Estoy muy desconcertado por algunos resultados recientes relativos a la densidad del nitrógeno y agradecería que alguno de sus lectores especializados en química pudiera ofrecer sugerencias sobre la causa."
Sir William Ramsay (1852-1916), el brillante químico escocés del University College London, leyó la carta de Rayleigh con gran interés. Tras haber descubierto recientemente el helio en minerales terrestres, Ramsay poseía la experiencia química necesaria para complementar las mediciones físicas de Rayleigh.
A principios de 1894, Ramsay comenzó experimentos paralelos utilizando un enfoque diferente. En lugar de eliminar el oxígeno y el vapor de agua del aire, intentó eliminar el nitrógeno mismo, dejando atrás todo lo que pudiera quedar. Mediante el uso de magnesio al rojo vivo para absorber el nitrógeno (3Mg + N₂ → Mg₃N₂), Ramsay consumió gradualmente todo el nitrógeno de una muestra de aire.
Después de semanas de trabajo cuidadoso, quedó un residuo persistente —aproximadamente el 1 % del volumen original—. Este gas se negaba a reaccionar con ningún reactivo químico que Ramsay probara: sodio, potasio, fósforo o los ácidos y bases más agresivos.
Al darse cuenta de que investigaban el mismo fenómeno, Rayleigh y Ramsay comenzaron a colaborar en abril de 1894. Su experiencia combinada —las mediciones precisas de Rayleigh y la síntesis química de Ramsay— resultó imparable.
Trabajando en laboratorios paralelos conectados mediante cartas y telegramas frecuentes, aislaron muestras puras del misterioso gas. Rayleigh midió su densidad: 19.9 veces mayor que la del hidrógeno, frente a 14.0 para el nitrógeno. Ramsay determinó su espectro: completamente distinto al de cualquier elemento conocido, con brillantes líneas rojas y verdes nunca observadas.
El gas era completamente inerte desde el punto de vista químico: no formaba ningún compuesto, desafiando las teorías contemporáneas sobre los enlaces químicos. Ramsay intentó forzar reacciones utilizando todos los métodos conocidos: descargas eléctricas, temperaturas extremas, potentes agentes oxidantes e incluso gas flúor. Nada funcionó.
El 13 de agosto de 1894, durante la reunión de la British Association en Oxford, Rayleigh y Ramsay anunciaron conjuntamente su descubrimiento. Propusieron el nombre "argón", derivado del griego "argos", que significa "perezoso" o "inactivo", en referencia a su completa inercia química.
El anuncio generó una controversia inmediata. Dmitri Mendeleev (1834-1907), creador de la tabla periódica, se negó inicialmente a aceptar la existencia del argón, argumentando que ningún elemento podía ser completamente inerte. El descubrimiento desafió los supuestos fundamentales sobre los enlaces atómicos y exigió ampliar la tabla periódica para incluir los gases nobles.
El escepticismo se disipó gradualmente a medida que otros científicos reprodujeron los experimentos. Los intentos de Moissan de forzar reacciones del argón con flúor fracasaron estrepitosamente, confirmando su inercia. El análisis espectroscópico de William Crookes reveló la firma atómica única del argón.
La Royal Society concedió a Rayleigh y Ramsay la prestigiosa Medalla Davy en 1895. Rayleigh recibió el Premio Nobel de Física de 1904 "por sus investigaciones sobre las densidades de los gases más importantes", mientras que Ramsay obtuvo el Premio Nobel de Química de 1904 "por su descubrimiento de los elementos gaseosos inertes del aire".
El descubrimiento del argón revolucionó la química al revelar una familia de elementos completamente nueva. Posteriormente, Ramsay descubrió el helio (1895), el neón (1898), el kriptón (1898) y el xenón (1898), estableciendo el grupo de los gases nobles.
Este trabajo obligó a revisar por completo la tabla periódica, añadiendo el Grupo 18 (anteriormente Grupo 0) y demostrando que el sistema de Mendeleev podía incluir elementos completamente inesperados. El descubrimiento también validó el poder de las mediciones precisas: una diferencia de densidad del 0.6 % condujo a descubrimientos fundamentales sobre la estructura atómica.
La producción comercial de argón comenzó a principios del siglo XX con el desarrollo de la tecnología de licuefacción del aire. Las plantas de separación de aire de Carl von Linde (1842-1934), diseñadas originalmente para producir oxígeno, se modificaron para extraer argón como subproducto valioso.
Georges Claude (1870-1960) fue pionero en las aplicaciones industriales, utilizando argón en las primeras lámparas eléctricas y sentando las bases de las modernas industrias de gases industriales. Para 1930, empresas como L'Air Liquide y Linde producían miles de toneladas de argón al año para las aplicaciones emergentes de soldadura y metalurgia.
Aplicaciones
El argón domina la soldadura con gas inerte como el gas de protección más utilizado, y consume el 70% de la producción mundial de argón. Sus aplicaciones incluyen:
Grandes proveedores de gases industriales como Air Liquide, Linde y Air Products producen argón de calidad para soldadura en instalaciones de todo el mundo, atendiendo a fabricantes de automóviles como Ford, Toyota y BMW.
El argón desempeña funciones fundamentales en la producción de acero y el procesamiento de metales:
ArcelorMittal y Nucor Steel consumen miles de toneladas de argón al mes en sus acerías integradas.
La industria electrónica requiere argón de pureza ultraalta (99.9999%+) para procesos críticos:
Intel, TSMC y Samsung operan sistemas de purificación de argón en sus fundiciones avanzadas, consumiendo argón con una pureza del 99.9999%.
Las propiedades térmicas del argón lo hacen ideal para acristalamientos energéticamente eficientes:
Guardian Glass y Pilkington rellenan anualmente con argón millones de unidades de vidrio aislante en plantas de fabricación de América del Norte y Europa.
El argón permite diversas tecnologías de iluminación y procesos de plasma:
El argón líquido (-185.8°C) se utiliza en aplicaciones especializadas:
Fermilab y CERN utilizan miles de litros de argón líquido en experimentos de detección de neutrinos y componentes de aceleradores de partículas.
De dónde procede
0,35 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 46 % de los elementos
El Argón constituye el 0.934% de la atmósfera terrestre por volumen (9,340 ppm), lo que lo convierte en el tercer gas atmosférico más abundante, después del nitrógeno (78.08%) y el oxígeno (20.95%). Esto representa aproximadamente 6.6 × 10¹⁵ kg de Argón en toda la atmósfera, un recurso prácticamente inagotable para el uso humano.
La concentración atmosférica permanece notablemente estable porque el Argón es químicamente inerte y no participa en la química atmosférica. A diferencia del oxígeno y el nitrógeno, que circulan mediante procesos biológicos y geológicos, el Argón se acumula continuamente por desintegración radiactiva.
El Argón atmosférico terrestre se origina casi por completo en la desintegración radiactiva del potasio-40 (⁴⁰K) presente en la corteza y el manto terrestres. Este proceso, que ha ocurrido durante 4.5 mil millones de años, implica captura electrónica:
⁴⁰K + e⁻ → ⁴⁰Ar + νₑ
Con un periodo de semidesintegración de 1.25 mil millones de años, el potasio-40 ha producido aproximadamente el 99.6% del Argón-40 atmosférico. El 0.4% restante está compuesto por Argón-36 y Argón-38 primordiales, atrapados durante la formación de la Tierra.
El Argón atrapado en las rocas proporciona importantes capacidades de datación geológica:
Las rocas volcánicas de la meseta de Yellowstone, datadas mediante métodos K-Ar, revelan eventos eruptivos que abarcan 2.1 millones de años.
Algunos pozos de gas natural contienen concentraciones elevadas de Argón debido a procesos geológicos:
Estas fuentes proporcionan Argón concentrado localmente, pero siguen siendo económicamente inferiores a la separación atmosférica.
La abundancia cósmica del Argón refleja procesos de nucleosíntesis en estrellas masivas:
Las concentraciones de Argón varían considerablemente entre las atmósferas planetarias:
La alta concentración de Argón de la Tierra refleja condiciones óptimas para la retención atmosférica y la producción radiogénica continua.
Las proporciones de los isótopos del Argón atmosférico proporcionan información sobre la evolución de la Tierra:
A pesar de su inercia química, el Argón interactúa con los sistemas biológicos:
Toda la producción comercial de Argón depende de la separación criogénica del aire, que concentra el Argón atmosférico mediante destilación fraccionada. Entre las principales instalaciones de producción se incluyen:
Manejo
Riesgo principal: El argón no es tóxico, pero presenta graves peligros de asfixia en espacios confinados. Al ser un 38% más denso que el aire, el argón se acumula en zonas bajas y desplaza el oxígeno sin previo aviso. Entre los riesgos principales se incluyen:
Riesgos del gas comprimido:
Manipulación segura de cilindros:
Protección respiratoria:
Protección criogénica (argón líquido):
Métodos de detección:
Respuesta ante asfixia:
Exposición criogénica:
Procedimientos ante fugas de gas:
Derrames de argón líquido:
Seguridad en el lugar de trabajo:
Respuestas rápidas
Argón (símbolo Ar) es el elemento 18 de la tabla periódica, un gas noble del periodo 3, grupo 18. El tercer gas más común del aire y completamente indiferente a reaccionar con cualquiera de sus componentes. A temperatura ambiente es un gas.
[Ne] 3s² 3p⁶, con 3 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 8. Su capa externa contiene 8 electrones, lo que determina su comportamiento en los enlaces.Argón se funde a 83.8 K (-189.3 °C) y hierve a 87.3 K (-185.8 °C).
La masa atómica estándar de Argón es 39.948 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Argón es un gas a temperatura ambiente; su densidad es de aproximadamente 1.784 g/L a 0 °C y 1 atm: es aproximadamente más pesado que el aire.
Argón fue descubierto en 1894 por Rayleigh & Ramsay. Recibe su nombre de griego argos, «inactivo»; se niega a reaccionar.
Argón constituye aproximadamente 0.35 mg/kg de la corteza terrestre; es realmente raro, por lo que resulta caro.