Categoría: gas noble
Número atómico: 18
Periodo: 3 | Grupo: 18
Bloque: p-bloque
El tercer gas más común del aire y completamente indiferente a reaccionar con cualquiera de sus componentes.
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Fase en STP | Gas |
| Densidad | 0,00178400 g/cm³ |
| Punto de fusión | 83,80 K (-189,35 °C) |
| Punto de ebullición | 87,30 K (-185,85 °C) |
| Capacidad calorífica | N/D |
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Masa atómica | 39,9480 u |
| Electronegatividad (Pauling) | N/D |
| Estados de oxidación | 0 |
| Configuración electrónica | [Ne] 3s² 3p⁶ |
| Descubierto por | Desconocido |
|---|---|
| Año de descubrimiento | 1894 |
| Nombrado en honor a | Griego argos, «inactivo»; se niega a reaccionar |
El descubrimiento y la historia del Argón
La anomalía del nitrógeno
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 informó en las Philosophical Transactions de la Royal Society, en 1785, de que una pequeña burbuja de gas, no más de 1/120 del nitrógeno original, se negaba a reaccionar. Esta observación permanecería olvidada durante más de un siglo.
La persistente precisión de Lord Rayleigh
John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh (1842-1919) se enfrentó a una contradicción exasperante en su laboratorio privado de Terling Place, en Essex, durante la década de 1890. Mientras intentaba verificar los pesos atómicos con gran precisión, descubrió que un globo de vidrio lleno de nitrógeno extraído del aire pesaba sistemáticamente más que el mismo globo lleno de nitrógeno obtenido a partir de compuestos químicos: unos 2,310 gramos de gas frente a 2,299 gramos.
Esta diferencia de unos 0,01 gramos —aproximadamente el 0,5 %— 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."
El genio químico de William Ramsay
Sir William Ramsay (1852-1916), el brillante químico escocés del University College London, leyó la carta de Rayleigh con gran interés. 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.
El avance colaborativo
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 decisiva.
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 muy altas, potentes agentes oxidantes e incluso gas flúor. Nada funcionó.
El nombre del elemento "perezoso"
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.
Validación y reconocimiento
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 por completo, confirmando su inercia. El análisis espectroscópico de William Crookes reveló la firma atómica única del argón.
La Royal Society concedió a Ramsay la Medalla Davy en 1895. Rayleigh recibió el Premio Nobel de Física de 1904 "por sus investigaciones sobre las densidades de los gases más importantes y por su descubrimiento del argón en relación con estos estudios", mientras que Ramsay recibió el Premio Nobel de Química de 1904 "en reconocimiento de sus servicios en el descubrimiento de los elementos gaseosos inertes del aire y de la determinación de su lugar en el sistema periódico".
La apertura de la familia de los gases nobles
El descubrimiento del argón transformó 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.
Desarrollo industrial
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.
| ISÓTOPO | Neutrones | Abundancia natural | Periodo de semidesintegración | Modo de desintegración |
|---|---|---|---|---|
| Ar-36 | 18 | 0,3336 % | Estable | - |
| Ar-38 | 20 | 0,0629 % | Estable | - |
| Ar-39 | 21 | - | 268 a | β⁻ |
| Ar-40 | 22 | 99,6035 % | Estable | - |
Datos: IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, evaluaciones de estados fundamentales, consultados el 10 de octubre de 2026. La abundancia es la proporción de átomos en el elemento natural; un guion indica que el isótopo no tiene una abundancia natural de referencia.
Aplicaciones industriales del argón
Soldadura y fabricación de metales
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:
Soldadura TIG (gas inerte de wolframio): El argón puro crea arcos estables para la soldadura de precisión de acero inoxidable, aluminio y aleaciones especiales en la fabricación aeroespacial
Soldadura MIG (gas inerte de metal): Las mezclas de argón-CO₂ (75-95% Ar) proporcionan una penetración y un aspecto del cordón óptimos para el acero estructural
Corte por plasma: El plasma de argón alcanza 20.000°C y corta metales gruesos con precisión en la construcción naval y la maquinaria pesada
Soldadura orbital: El argón ultrapuro (99,999%) garantiza uniones sin contaminación en tuberías de semiconductores y farmacéuticas
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.
Acero y metalurgia
El argón desempeña funciones fundamentales en la producción de acero y el procesamiento de metales:
Descarburación con argón y oxígeno (AOD): Elimina el carbono del acero inoxidable fundido mientras conserva el cromo, lo que permite producir calidades de acero inoxidable 316L y dúplex
Purga de cuchara: La agitación con argón homogeneiza la composición del acero fundido y elimina inclusiones
Colada continua: La protección con argón evita la oxidación durante la solidificación del acero
Producción de titanio: Las atmósferas de argón evitan la contaminación durante la fusión por haz de electrones y la pulvimetalurgia
Refusión por arco al vacío (VAR): Los metales ultrapuros para aplicaciones aeroespaciales requieren fusión protegida con argón
ArcelorMittal y Nucor Steel consumen miles de toneladas de argón al mes en sus acerías integradas.
Electrónica y fabricación de semiconductores
La industria electrónica requiere argón de pureza ultraalta (99,9999%+) para procesos críticos:
Crecimiento de cristales de silicio: El proceso de Czochralski utiliza atmósferas de argón para cultivar lingotes de silicio sin defectos destinados a chips informáticos
Pulverización catódica: Los iones de argón bombardean materiales objetivo para depositar películas delgadas en la fabricación de semiconductores
Implantación iónica: El argón proporciona el gas portador para insertar dopantes en obleas de silicio
Recocido: El tratamiento térmico de componentes electrónicos en argón evita la oxidación
Fabricación de LED: Las atmósferas de argón durante el crecimiento de arseniuro de galio garantizan diodos emisores de luz de alta eficiencia
Intel , TSMC y Samsung operan sistemas de purificación de argón en sus fundiciones avanzadas, consumiendo argón con una pureza del 99,9999%.
Fabricación de vidrio y ventanas
Las propiedades térmicas del argón lo hacen ideal para acristalamientos energéticamente eficientes:
Ventanas de doble acristalamiento: El relleno de argón (concentración del 85-95%) reduce la transferencia de calor un 30% en comparación con el aire
Sistemas de triple acristalamiento: Varias cavidades rellenas de argón alcanzan valores U inferiores a 0,15 Btu/hr·ft²·°F
Producción de vidrio flotado: Una atmósfera de nitrógeno e hidrógeno (no de argón) evita la oxidación del estaño durante la formación del vidrio plano
Vidrio especial: La fabricación de fibra óptica requiere la fusión de sílice ultrapura protegida con argón
Guardian Glass y Pilkington rellenan anualmente con argón millones de unidades de vidrio aislante en plantas de fabricación de América del Norte y Europa.
Iluminación y aplicaciones de plasma
El argón permite diversas tecnologías de iluminación y procesos de plasma:
Bombillas incandescentes: El relleno de argón evita la evaporación del filamento de wolframio y prolonga la vida útil de la bombilla
Lámparas fluorescentes: Las mezclas de argón y mercurio crean radiación UV para excitar los fósforos
Pantallas de plasma: Las celdas de gas neón-xenón emiten radiación ultravioleta que excita fósforos de colores
Rótulos de neón: El argón puro crea luz azul y, mezclado con mercurio, produce luz azul blanquecina
Antorchas de corte por plasma: Los plasmas de argón cortan metales no ferrosos sin oxidación
Criogenia e investigación científica
El argón líquido (-185,8°C) se utiliza en aplicaciones especializadas:
Conservación criogénica: Almacenamiento a temperaturas ultrabajas de muestras biológicas y materiales superconductores
Física de partículas: Las cámaras de proyección temporal de argón líquido detectan neutrinos y materia oscura
Refrigeración de superconductores: El argón proporciona una etapa de refrigeración intermedia para superconductores de alta temperatura
Química analítica: El argón como gas portador en cromatografía de gases y espectroscopia de plasma acoplado inductivamente
Fermilab y CERN utilizan miles de litros de argón líquido en experimentos de detección de neutrinos y componentes de aceleradores de partículas.
Separación del aire
| Corteza terrestre | 0,0000003500 ppm |
|---|---|
| Universo | 0,0002000000 % |