Propriétés principales de l’argon

L’argon est un gaz noble inerte et non toxique à l’état naturel. Il est présent à l’état de trace dans l’atmosphère terrestre. Cela signifie qu’il ne réagit pas facilement avec d’autres éléments. L’argon a de nombreuses propriétés intéressantes. Il a, par exemple, une densité relativement faible et est très stable à des températures élevées. De plus, il constitue un très bon isolant thermique et possède une conductivité thermique faible. Il est un excellent matériau pour l’isolation et la protection thermique.

La solubilité de l’argon dans l’eau est presque équivalente à celle de l’oxygène. En revanche, elle est 2,5 fois plus importante que celle de l’azote.

Des expériences montrent que l’argon peut former des composés chimiques sous certaines conditions hors équilibre. Par exemple, le fluorohydrure d’argon, HArF, a été synthétisé par photolyse de HF. Celle-ci est effectuée dans une matrice cryogénique d’iodure de césium et d’argon. Cette molécule reste stable à des températures inférieures à 27 K (−246,15 °C).

De l’argon, il est possible de former des structures appelées « clathrates » dans l’eau. Ce processus est possible quand ses atomes sont piégés dans le réseau tridimensionnel de la glace. Par ailleurs, des ions polyatomiques contenant de l’argon existent. Cela concerne le cation hydrure ArH⁺, ainsi que des exciplexes entre les mêmes atomes d’argon. Il s’agit notamment des atomes Ar2* et ArF*. Des composés présentant des liaisons stables entre l’argon et le carbone sont susceptibles d’être synthétisés.

Composés de l’argon

L’argon est doté d’un atome, dont la couche de valence est saturée d’électrons. Il est également composé de sous-couches p et s complètes. Ces caractéristiques sont à l’origine de la stabilité de cet élément chimique. Ils le rendent également inerte, puisqu’il ne peut former aucune liaison chimique avec d’autres atomes. Jusqu’en 1962, la formation de composés chimiques à partir des gaz nobles était considérée comme impropre. Cependant, la même période voit apparaître la chimie des gaz nobles. Celle-ci est due à la synthèse de l’hexafluoroplatinate de xénon²⁰ XePtF₆.

En 1975, les chercheurs ont publié leur découverte concernant l’argon. Il s’agissait de son premier composé, le pentacarbonyle de tungstène. Sa formule chimique est le W(CO)₅Ar. Cependant, d’autres études contestent l’existence réelle de ce composé.

Il a été découvert lors d’une synthèse de fluorohydrure d’argon HArF à l’Université d’Helsinki. Le processus a été réalisé via une photolyse ultraviolette de fluorure d’hydrogène HF. Elle s’est déroulée dans une matrice cryogénique d’argon Ar et d’iodure de césium CsI. Le fluorohydrure d’argon HArF est stable lorsqu’il est exposé à une température inférieure à 27 K ou (- 246,15 °C). Il a également été identifié par spectroscopie infrarouge. Les scientifiques ont ainsi déterminé la possibilité de former des composants faiblement liés à partir de l’argon.

Il a été observé, en 2009, que le dianion métastable ArCF₂²⁺ équivaut au fluorure de carbonyle COF₂. Il en va de même pour le phosgène COCI2. Ce corps isoélectronique peut, de ce fait, permettre de créer une liaison carbone-argon. L’ion moléculaire ₃₆ArH⁺ correspond au cation hydrure de l’argon 36 (argonium). Sa présence a été détectée au niveau de la nébuleuse du Crabe, notamment dans le milieu interstellaire. Il a la particularité d’être le premier composé de gaz noble détecté dans l’espace.

La formule de l’hydrure d’argon solide Ar (H₂)₂. Ce composé de van der Waals possède une structure cristalline similaire à la phase de Laves MgZn₂. Pour se former, il a besoin de pressions comprises entre 4,3 et 220 GPa. Cependant, des tests à spectroscopie Raman montrent la dissociation des molécules H2 du composé Ar(H₂)₂. Celles-ci sont au-dessus de 175 GPa.

Applications industrielles de l’argon

De nombreux procédés industriels requièrent une haute température élevée. Cependant, la plupart des substances chimiques inertes deviennent réactives lorsqu’elles atteignent leur seuil limite. De ce fait, il est préférable d’utiliser de l’argon. Ce gaz inodore permet effectivement de créer une atmosphère sécurisée dans les fours électriques à électrodes de graphite. Ce matériau pourrait effectivement prendre feu.

Dans d’autres cas, l’oxygène ou l’azote pourrait endommager le matériau. Les industriels préfèrent ainsi utiliser de l’argon. Cet élément chimique est plus adapté pour réaliser des travaux de soudage à l’arc. Cela concerne, entre autres, le soudage TIG et le soudage MIG-MAG. L’argon convient également au traitement d’éléments réactifs tels que le titane. Il sert aussi à produire des cristallines de qualité. L’atmosphère d’argon favorise la croissance des cristaux de germanium et de silicium.

L’argon trouve sa place dans l’industrie avicole, en l’occurrence dans le processus d’abattage des volailles. Ce gaz permet de créer une atmosphère contrôlée permettant d’asphyxier les bêtes dans le cadre d’un abattage de masse. Ce procédé est principalement utilisé après la détection d’une maladie qui affecte plusieurs individus. Il constitue, par ailleurs, une excellente alternative à l’électronarcose. En effet, l’argon reste près du sol en raison de sa densité par rapport à l’air. Par ailleurs, il contribue à la conservation des aliments en se substituant partiellement à l’oxygène. Il ne présente aucun risque sanitaire, car il n’est pas nocif.

De nombreuses recherches ont été effectuées pour trouver des applications utiles à l’argon. De cette manière, les scientifiques ont pu mettre au point un extincteur fiable et performant. L’argon constitue effectivement un des principaux composants du liquide contenu dans les extincteurs. Ceux-ci sont généralement utilisés pour éteindre les incendies efficacement. Ils contribuent ainsi à la protection des équipements fragiles et de valeur. Cela concerne, entre autres, les serveurs informatiques. Les extincteurs standards à base de mousse ou d’eau risqueraient de les endommager.

Applications médicales de l’argon

L’argon trouve sa place dans le secteur médical, notamment dans les procédures de cryochirurgie. La cryoablation consiste à utiliser de l’argon liquide. Il sert à détruire les cellules endommagées telles que les cellules cancéreuses. Ce gaz est également utilisé en électrochirurgie. Elle fait partie de la procédure d’argon-enhanced coagulation. Cependant, les médecins ne la pratiquent que très rarement. Elle peut effectivement entraîner un risque d’embolie gazeuse. Un décès a été enregistré depuis l’utilisation de cette méthode.

La suture des artères requiert, par ailleurs, la maîtrise des techniques appropriées. Les médecins peuvent utiliser des lasers bleus à argon. Ce type de matériel sert également à éliminer les tumeurs en chirurgie oculaire. Il peut aussi être utilisé dans le cadre de l’électrocoagulation par voie endoscopique. Ce procédé permet de suturer les lésions à l’origine des saignements digestifs.

Des recherches ont été effectuées dans le but de remplacer l’azote par l’argon dans le gaz respiratoire, qui est l’Arfox. Il favorise l’élimination de l’azote qui s’est dissous dans le sang.

Recherche scientifique

Les scientifiques ont besoin de l’argon liquide pour effectuer des recherches sur la matière noire. Ils en ont aussi besoin dans la détection des neutrinos. En interagissant avec les noyaux des atomes d’argon, les hypothétiques WIMPs produisent de la scintillation. Cette réaction peut être observée à l’aide de tubes photomultiplicateurs.

Des électrons sont également produits par ionisation au cours de ces interactions. Il faut utiliser des détecteurs à deux phases pour détecter ces éléments. Les outils utilisés contiennent de l’argon gazeux.