L'argon (Z = 18)

Bien qu'il soit considéré comme un gaz rare, l'argon est relativement abondant dans l'atmosphère, dont il représente 1,3 % de la masse, occupant ainsi la troisième place derrière le diazote (78 %) et le dioxygène (21 %).
L'argon possède 24 isotopesOn appelle isotopes des atomes ayant le même nombre de protons, mais qui différent par leur nombre de neutrons. connus, mais seuls trois sont stables : l'argon 36 (³⁶Ar), l'argon 38 (³⁸Ar) et l'argon 40 (⁴⁰Ar). Dans l'atmosphère terrestre, on trouve essentiellement de l'argon 40 (pour 99,6 %), issu de la désintégration du potassium 40 (radioactif) présent dans le sol. Quant aux étoiles, elles fabriquent principalement de l'argon 36 (³⁶Ar), faisant de ce dernier l'isotope de l'argon le plus abondant dans l'univers (environ 84 %).

Origine de l'argon

Lorsque des étoiles très massives (au moins dix masses solaires) arrivent en fin de vie, la température dans leur coeur ne cesse de grimper, jusqu'à atteindre 3 à 4 milliards de kelvins. Les photons gammas sont alors tellement énergétiques qu'ils parviennent à briser des noyaux complexes. On parle de réactions de photodissociation. C'est ainsi que certains noyaux de silicium 28, sous l'action de ces photons, éjectent des particules alpha (noyau d'hélium 4) :

²⁸Si + rayons gamma --> ²⁴Mg + ⁴He

Ces particules alpha sont ensuite réabsorbées par d'autres noyaux de silicium 28, produisant ainsi du soufre 32 et de l'argon 36 selon le mécanisme suivant :

²⁸Si + ⁴He ---> ³²S + rayons gammas

³²S + ⁴He ---> ³⁶Ar + rayons gammas

Ce même mécanisme va ensuite se répéter pour donner naissance à d'autres éléments (calcium 40, titane 44...), mais nous y reviendrons en temps voulu.

Un peu d'histoire

En 1785, le physicien et chimiste britanique Henry Cavendish soupçonne la présence dans l'air d'un gaz inconnu et inerte chimiquement, mais il faut attendre l'année 1894 pour que Lord Rayleigh et William Ramsay (à qui l'on doit également la découverte de l'hélium, du néon, du xénon et du krypton !) ne confirment l'existence de ce nouvel élément, auquel ils donnent le nom d'argon, tiré du grec "argós" signifiant "oisif", "paresseux", l'argon se montrant vraiment peu enclin à réagir avec les autres éléments.

Propriétés de l'argon

L'argon est un gaz monoatomique un peu plus dense que l'air. Sa température de liquéfaction est de -186°C. Lorsqu'il est soumis à une décharge électrique, il produit une douce lumière de couleur rosâtre.

Bon isolant thermique, l'argon est totalement inerte chimiquement, à l'instar des autres gaz nobles. Il présente toutefois sur ces dernier l'avantage d'être beaucoup moins onéreux.

Production industrielle de l'argon

L'argon, dont la température d'ébullition est de -186°C, est obtenu par distillation fractionnée de l'air liquide, procédé qui permet de récupérer près de 90 % de l'argon contenu dans l'air.

Quelques exemples d'utilisation de l'argon

- Une atmosphère d'argon est parfois requise pour les procédés à haute température, en raison de son inertie chimique plus importante que celle de l'azote. C'est le cas notamment dans les fours où il y a des électrodes en graphites, dont il faut bien entendu empêcher la combustion.

- Toujours en raison de son inertie chimique, l'argon est parfois utilisé comme gaz protecteur dans le soudage à l'arc (il crée une enveloppe protectrice autour de l'arc électrique).

- C'est triste, mais l'argon est utilisé pour asphyxier les volailles dans les élevages, afin de les faire "partir" sans douleur.

- Dans le domaine médical, des lasers à argon trouvent nombre d'applications : chirurgie oculaire, destruction de tumeurs, sutures d'artères...

- En tant qu'atmosphère protectrice empêchant l'oxydation, l'argon est également utilisé comme conservateur pour les aliments (viande, vin), ainsi que pour les vernis et les peintures.

- La méthode de datation par le potassium-argon est employée pour estimer l'âge de roches formées à partir de magmas entièrement dégazés, en mesurant les quantités relatives de potassium 40 et d'argon 40 qu'elles contiennent. On part de l'hypothèse selon laquelle au moment de sa formation, la roche contient du potassium 40 (isotope radioactif), mais pas d'argon. Une fois que le magma est solidifié, le potassium 40 se désintègre progressivement (avec une périodeLa période ou demi-vie d'un isotope radio-actif correspond à la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux de cet isotope se sont désintégrés. de 1,25 milliards d'années) en libérant de l'argon 40 qui s'accumule progressivement dans la roche. Donc, plus le temps passe, moins il y a de potassium 40 et plus il y a d'argon 40. Les formules mathématiques font le reste...

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