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C'est parti

Présentation

L'argon est un élément chimique qui porte le numéro 18 dans la classification périodique des éléments.

Quelle est la place de l'argon dans le tableau périodique des éléments ?
Le tableau périodique des éléments.
Informations générales
SymboleAr
Numéro atomique18
FamilleGaz noble
Groupe18
Période3
Blocp
Masse volumique à 0°C1,7837 g.L-1
Propriétés atomiques
Masse atomique40 u
Rayon atomique71 pm
Configuration électronique[Ne] 3s2 3p6
Électrons par niveau d'énergie2 | 8 | 8
Propriétés physiques
État ordinaireGaz
Point de fusion-189,36 °C
Point d'ébullition-185,85 °C

Définitions

  • Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
  • Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
  • Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
  • Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
  • Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
  • Dureté :  La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
  • Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
  • Point d'ébullition :  Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux

Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.

L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.

Un peu d’histoire

Étymologie

Le mot "argon" provient du grec ancien "argós" qui s'employait pour désigner quelque chose d'inactif, de paresseux et de stérile.

Première approche

Dès le XVIIIe siècle, la présence de l'argon dans l'air fut suspectée par Henry Cavendish, un chimiste et physicien britannique en 1785. En effet, des doutes sont apparus quand à la différence de densité entre l'azote produit chimiquement et celui obtenu par extraction dans l'air par élimination de l'oxygène. Il faudra cependant attendre 1894 pour que l'argon soit découvert par Lord Rayleigh et Sir William Ramsay, deux scientifiques respectivement physicien et chimiste anglais qui obtinrent tous deux les prix Nobel dans leur spécialité en 1904. Les deux chercheurs déclarèrent officiellement leur découverte le 31 janvier 1895 lors d'une conférence devant la Royal Society. Ce n'est que depuis 1957 que le symbole de l'argon est Ar. Auparavant, il n'était que A. La première fois qu'une molécule contenant de l'argon a été synthétisée a eu lieu en 2000. Il s'agissait du fluorohydrure d'argon.

La Royal Society of London for the Improvement of Natural Knowledge, abrégée en Royal Society, est l'institution des sciences en Angleterre. Fondée en 1660 à Londres, elle est au Royaume-Uni l'équivalent de l'Académie des sciences en France.

Qu'est-ce que la Royal Society ?
La Royal Society en 1952 à Londres.

Un prix Nobel, Nobelpriset de son nom original en suédois, est une récompense au niveau mondial qui gratifie sont détenteur d'être l'une des personne ayant apporté le plus grand bénéfice à l'humanité. C'est un prix qui se remet tous les ans.Le premier a été remis en 1901. Ils récompensent des découvertes ou un travail en faveur de la paix. Il en existe 5 : le prix Nobel de physique, le prix Nobel de chimie, le prix Nobel de la paix, le prix Nobel de médecine et de physiologie et le prix Nobel de littérature.

Présence à l’état naturel

L'argon est présent naturellement dans l’atmosphère terrestre dans une proportion d'environ 0,933 %.

Rappel : L'atmosphère est la couche de gaz qui entoure la Terre. Cette dernière joue un rôle de protection en nous protégeant de ce qui se trouve au delà, dans l'espace, comme les rayons du soleil ou les corps étrangers. L'air que contient l'atmosphère est constitué à 78 % de diazote, de 21 % de dioxygène et le dernier pourcent représente une multitude d'autres gaz tels que le méthane, l'ozone, le dioxyde de carbone, l'argon, néon, krypton, xénon, etc.

Techniques d’extraction

Pour produire de l'argon, on l'extrait de l'air, une fois ce dernier liquéfié, par une technique de fractionnement de l'air. Le fractionnement de l'air s'effectue selon plusieurs étapes détaillées ci dessous :

  1. Compression : L'air est aspiré dans un compresseur. Un filtre élimine les principales poussières.
  2. Purification : L'air est envoyé, sous pression, passe dans des bouteilles de purification pourvues d'absorbants et de tamis moléculaires afin d'éliminer l'eau et le dioxyde de carbone.
  3. Echange de chaleur : Afin de liquéfier l'air, il faut le porter à basse température. Ainsi il est possible de le distiller et d'isoler oxygène, argon et azote.
  4. Distillation : La colonne de de distillation se compose deux parties : une basse pression et une moyenne pression. La première partie dissocie l'azote de l'oxygène en liquéfiant ce dernier. Une fois dans la deuxième partie c'est l'azote qui se liquéfie.
  5. Séparation : Une dernière distillation permet de séparer l'argon de l'azote.

La distillation est un procédé qui consiste à séparer deux parties d'un mélange liquide qui ont des températures d'ébullition différentes. Il s'effectue par une ébullition puis une condensation de la vapeur ainsi récupérée.

Propriétés physiques et chimiques

De quelle couleur est l'argon ?
La combustion de l'argon donne une flamme violette.
L'argon est un gaz incolore, inerte, inodore et sans saveur. Il est soluble dans l'eau. Grâce au remplissage de sa couche de valence et de ses sous-couches s et p, il devient un élément d'une résistance et d'une stabilité très élevés.

Définition : On appelle couche de valence d'un atome la dernière couche électronique remplie. Ce sont les électrons qui composent cette dernière couche de valence qui interviennent dans les réactions chimiques.

Utilisations

Quelle est l'utilité de l'argon ?
L'argon est utilisé comme gaz inerte de protection dans l'industrie.

Utilisations domestiques

L'argon entre dans la composition de certaines lampes à incandescence puisqu'il ne réagit pas avec le filament de ces dernières, même lors des hautes températures lorsqu'elles sont allumées. En effet, les filaments de ces ampoules sont composés de tungstène qui émet une chaleur de l'ordre de 3400 °C. Il est aussi utilisé en plongée sous-marine pour ses capacités d'isolation thermique. L'argon compose aussi les extincteurs d'incendie allié à 50 % d'azote.

Utilisations industrielles

Dans le domaine de l'industrie l'argon est un matériau très utilisé. En électronique, il enrobe des composants comme le silicium et le germanium dans une atmosphère protectrice. Sous sa forme de gaz inerte, il sert pour manipuler sans oxygène en chimie fine mais aussi comme gaz de protection dans le domaine du soudage et dans les vitrages isolants. Pour finir, l'argon est aussi utilisé en aviculture (élevage d'oiseaux et volailles de consommation) comme produit de gazage pour tuer de grandes quantités d'animaux, que ce soit pour des raisons sanitaires ou juste comme moyen d'abattage efficace et non douloureux.

Danger

A faible concentration l'argon ne présente pas de danger particulier. Cependant, si on inhale une grande quantité d'argon, il y a un risque d'asphyxie par anoxie, suite au remplacement du dioxygène par l'argon.

Définition : Une anoxie se caractérise par un manque de dioxygène disponible pour le corps. On considère en général qu'une pression partielle de dioxygène de moins de 0,2 bar dans le sang constitue un anoxie.

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Yann

Fondateur de Superprof et ingénieur, nous essayons de rendre disponible la plus grande base de savoir. Passionné par la physique-chimie et passé par la filière scientifique au lycée, je partage mes cours (après les avoir mis à jour selon le programme de l’Éducation Nationale).