El Argón (Ar)

El argón (Ar), el tercer gas más abundante en la atmósfera terrestre, es un elemento químico inerte de gran importancia industrial y científica. Su inercia, derivada de su configuración electrónica de valencia completa, lo convierte en un gas protector ideal para una multitud de aplicaciones. Este informe detalla su obtención, principalmente a través de la destilación fraccionada del aire líquido, sus propiedades físicas y químicas distintivas, la sorprendente química de sus compuestos bajo condiciones extremas, y su vasto rango de aplicaciones que van desde la soldadura y la fabricación de semiconductores hasta la medicina y la preservación de alimentos.

1. Introducción al Argón

1.1. Descubrimiento e Historia

El argón fue el primer gas noble en ser identificado, un hito científico que tuvo lugar en 1894. Fue aislado del aire por los distinguidos científicos Lord Rayleigh y Sir William Ramsay en el University College London.¹ Su descubrimiento se logró al replicar un experimento previo de Henry Cavendish, que databa de 1785. En este proceso, se eliminaron metódicamente el oxígeno, el dióxido de carbono, el vapor de agua y el nitrógeno de una muestra de aire purificado, dejando un gas que parecía completamente no reactivo.²

El nombre «argón» fue acuñado a partir del término griego «argos», que se traduce como «inactivo» o «perezoso», una denominación que refleja acertadamente la naturaleza químicamente inerte del elemento.⁴ La identificación del argón no solo representó la adición de un nuevo elemento a la tabla periódica, sino que también planteó un desafío significativo a las concepciones químicas de la época. Antes de su descubrimiento, la química se centraba en gran medida en la reactividad de los elementos y su capacidad para formar compuestos. La inercia inherente del argón era una anomalía que obligó a los científicos a reconsiderar los principios fundamentales de la valencia y la formación de enlaces. Este proceso de reevaluación sentó las bases para el desarrollo de teorías de enlace más sofisticadas, que eventualmente explicarían la estabilidad de las configuraciones electrónicas completas de los gases nobles. Así, el argón no fue simplemente un nuevo elemento, sino el catalizador para la comprensión de una nueva clase de elementos con propiedades químicas únicas.

1.2. Presencia y Abundancia Natural

En nuestro planeta, la principal fuente de argón es la atmósfera terrestre, donde constituye aproximadamente el 0.934% en volumen.¹ Esta proporción lo establece como el tercer gas más abundante en el aire, superado únicamente por el nitrógeno y el oxígeno.³ Además de su predominancia atmosférica, se han detectado pequeñas trazas de argón en minerales y meteoritos.¹

El isótopo más común del argón en la Tierra es el argón-40 (⁴⁰Ar), que representa el 99.6% de su abundancia natural. Este isótopo se origina a través de la desintegración radiactiva del potasio-40 (⁴⁰K) presente en la corteza terrestre.² Un aspecto notable es que el argón es el único gas noble que ha sido detectado en el espacio, y su composición isotópica muestra una marcada variación en el Sistema Solar. Por ejemplo, el argón de origen solar se caracteriza por una predominancia del isótopo 36Ar, que constituye el 84.6% de su composición, un contraste significativo con la abundancia terrestre.¹

La alta proporción de ⁴⁰Ar en la atmósfera terrestre, en contraposición a la composición dominada por 36Ar en el argón de origen cósmico, es una clara huella geológica de la actividad radiactiva interna de nuestro planeta. Esta diferencia isotópica es el resultado directo de miles de millones de años de desintegración radiactiva del ⁴⁰K en la corteza terrestre. Esta observación no solo es fundamental para comprender la formación y evolución de la atmósfera terrestre, sino que también constituye la base de la datación potasio-argón (K-Ar). Esta técnica es una herramienta geocronológica indispensable, utilizada para determinar la edad de rocas y minerales, transformando un simple dato de abundancia isotópica en un método científico de gran alcance para la investigación geológica.²

1.3. Características Generales

El argón, representado por el símbolo químico Ar ⁴, posee un número atómico de 18.¹ Se ubica en el Grupo 18 de la Tabla Periódica, conocido como el grupo de los Gases Nobles, y en el Período 3.⁴

A nivel atómico, el argón se presenta como una molécula monoatómica, lo que significa que está conformada por un solo átomo.¹ Su configuración electrónica es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.¹ Esta configuración, caracterizada por tener las capas de valencia

s y p completamente llenas, es fundamental para su notable estabilidad química.¹

2. Obtención del Argón

2.1. Métodos Industriales: Destilación Fraccionada del Aire Líquido

El argón se obtiene a escala industrial y comercial principalmente mediante el proceso de destilación fraccionada del aire líquido.² Este método es la fuente primordial para la producción de argón purificado a nivel global.²

2.1.1. Descripción del Proceso (Licuefacción, Separación por Puntos de Ebullición)

El proceso comienza con la licuefacción del aire atmosférico, que, como se ha mencionado, contiene aproximadamente un 0.934% de argón.¹ Una vez licuado, el aire se somete a un proceso de destilación fraccionada.² La separación de los componentes del aire se basa en sus puntos de ebullición distintivos.⁵ El argón tiene un punto de ebullición de -185.8 °C (o -185.7 °C), una temperatura que se sitúa convenientemente entre la del nitrógeno (-196 °C) y la del oxígeno (-183 °C).¹ Esta diferencia permite que una mezcla rica en argón sea obtenida de las fracciones correspondientes en la columna de destilación.⁸

2.1.2. Etapas de Purificación Post-Destilación

La mezcla rica en argón obtenida tras la destilación inicial no es completamente pura y suele contener trazas de otros gases, principalmente oxígeno.⁸ Para alcanzar la alta pureza requerida en diversas aplicaciones, estas impurezas de oxígeno residual se eliminan mediante un proceso de calentamiento y combustión catalítica, utilizando hidrógeno.⁸ Posteriormente, una destilación final se lleva a cabo para eliminar cualquier rastro de hidrógeno y nitrógeno remanente, resultando en argón de elevada pureza, con concentraciones de impurezas que a menudo se miden en pocas partes por millón.⁸

La destilación fraccionada del aire líquido representa un proceso industrial altamente eficiente y económicamente viable para la producción masiva de argón. Esta eficiencia se debe no solo a la abundancia natural del argón en la atmósfera, sino también a que su producción es un subproducto inherente de la fabricación de oxígeno y nitrógeno, gases que tienen una demanda industrial considerablemente mayor. La infraestructura necesaria para la producción de argón ya existe y es compartida con la de estos otros gases esenciales, lo que se traduce en una reducción significativa de los costos de capital y operación. Al ser un valioso subproducto, la rentabilidad de la producción de argón se mantiene, incluso a pesar de su menor proporción en el aire. Esta interdependencia en la producción explica por qué el argón es el gas inerte más económico disponible después del nitrógeno.²

2.2. Producción In Situ

Para aquellas industrias que demandan un suministro continuo y de alta pureza de argón, existen soluciones de producción in situ, directamente en las instalaciones del cliente.²³ Estas tecnologías de separación de aire incluyen, por un lado, la destilación criogénica, que es esencialmente el mismo principio de la destilación fraccionada del aire líquido adaptado a las necesidades específicas del sitio. Por otro lado, también se emplea la tecnología de adsorción por cambio de presión (PSA, por sus siglas en inglés).²³

La implementación de sistemas de producción in situ ofrece ventajas significativas, como la eliminación de los costos asociados al transporte del gas y la garantía de un acceso ininterrumpido al argón.²³ Estos sistemas pueden entregar argón con niveles de pureza que oscilan entre el 99% y el 99.999%, dependiendo de los requisitos específicos de la aplicación industrial.²³ La disponibilidad de producción in situ, tanto a través de la destilación criogénica como de la tecnología PSA, es un claro indicador de la evolución en la cadena de suministro de gases industriales. Esta tendencia se orienta hacia la optimización logística y la personalización de la pureza del gas, adaptándose de manera precisa a las necesidades operativas de cada industria. Para usuarios con grandes volúmenes de consumo o con requisitos de pureza muy específicos, la producción in situ se presenta como una solución más eficiente y rentable que la adquisición y el transporte de cilindros o tanques a granel, minimizando la dependencia de cadenas de suministro externas.²³ Si bien la criogenia sigue siendo el método dominante para la producción a gran escala, la viabilidad de la adsorción por cambio de presión para el argón, aunque menos extendida que para el nitrógeno o el oxígeno, sugiere la existencia de nichos de mercado donde esta tecnología es preferible. Esto podría deberse a volúmenes de consumo más moderados o a la necesidad de una flexibilidad operativa que no justifique la inversión en una planta criogénica completa. En última instancia, esta diversificación en los métodos de obtención refleja una madurez en la industria de gases, que busca constantemente optimizar la entrega de valor al cliente.

2.3. Consideraciones sobre la Obtención en Laboratorio

Es importante destacar que no existen métodos de «síntesis» de argón a pequeña escala en el laboratorio en el sentido de crearlo a partir de precursores químicos.⁸ El argón, al ser un elemento químico fundamental, no se «sintetiza» mediante reacciones químicas, sino que se extrae y purifica de fuentes naturales, principalmente la atmósfera.

En el ámbito de la investigación y el análisis de laboratorio, el argón se emplea extensivamente como gas de instrumentación, gas plasma (por ejemplo, en espectrometría de plasma acoplado inductivamente, ICP) y gas cero para diversas aplicaciones analíticas.²⁶ Para estos fines, el argón se suministra en botellas o en estado líquido, garantizando altos niveles de pureza, como el ALPHAGAZ™ 1 Ar (99.999% – N50) y el ALPHAGAZ™ 2 Ar (99.9999% – N60).²⁶ La ausencia de métodos de «síntesis» de argón en el laboratorio, en contraste con su uso generalizado como gas de alta pureza, subraya su naturaleza como elemento fundamental y la necesidad de una infraestructura industrial avanzada para su purificación. Esto pone de manifiesto que la obtención de argón no es un proceso replicable a pequeña escala para su «creación», sino una compleja operación de separación física a gran escala de su fuente natural, la atmósfera.

3. Propiedades Físicas del Argón

3.1. Estado Físico y Características Sensoriales

En condiciones normales de presión y temperatura, el argón se presenta como un gas incoloro, inodoro e insípido.¹ Una de sus características notables es su facilidad para ser licuado y solidificado a temperaturas criogénicas.⁸

3.2. Propiedades Termodinámicas y Estructurales

El argón posee un conjunto de propiedades físicas bien definidas que lo distinguen:

Masa atómica: 39.948 g/mol.¹
Densidad: En estado líquido, su densidad es de 1.40 g/ml. En estado gaseoso, a 0 °C y 1 atm, su densidad es de 1.784 g/L (o 0.001784 g/cm³).¹ Es aproximadamente un 38% más denso que el aire.⁶
Punto de fusión: -189.4 °C (o -189.3 °C).¹
Punto de ebullición: -185.8 °C (o -185.7 °C).¹
Solubilidad en agua: Presenta una solubilidad de 33.6 cm³ de gas por cada 1000 g de agua a 20 °C. Es aproximadamente 2.5 veces más soluble en agua que el nitrógeno y tiene una solubilidad similar a la del oxígeno.⁴
Conductividad térmica: 0.0177 W/(K·m).⁹
Capacidad calorífica (calor específico): 0.52 J/(K·g).⁹
Radio atómico: Su radio atómico calculado es de 71 pm, mientras que su radio covalente es de 97 pm.⁹
Estructura cristalina (estado sólido): Adopta una estructura cúbica centrada en las caras (fcc).⁶
Punto crítico: -86.28 °C (150.87 K).¹⁵
Presión crítica: 4.988 MPa (48.34 atm).¹⁵
Energías de ionización: La primera energía de ionización es de 15.7596 eV, la segunda de 27.629 eV y la tercera de 40.74 eV.⁹

3.3. Características Espectrales

El espectro atómico del argón, al igual que el de otros elementos químicos en estado gaseoso, está compuesto por líneas discretas.³³ Estas líneas son el resultado de la emisión de luz cuando los átomos de argón son excitados, por ejemplo, mediante una descarga eléctrica o altas temperaturas. Al recibir energía, los electrones del átomo de argón se elevan a estados de energía superiores. Eventualmente, estos electrones regresan a sus estados originales de menor energía, liberando la energía excedente en forma de fotones de luz con longitudes de onda específicas.³⁵

Cuando se somete a una descarga eléctrica en tubos de baja presión, el argón emite un brillo característico que puede variar entre azul y azul-violeta.⁶ La luz azul distintiva observada en las descargas de argón se debe principalmente a las transiciones electrónicas de los niveles 5p a los niveles 4s. Aunque las transiciones 4p a 4s son más intensas, estas se encuentran predominantemente en la región del infrarrojo cercano (entre 700 y 1000 nm) y, por lo tanto, no contribuyen significativamente al color visible.³⁷ El espectro de emisión del argón es bastante complejo, con un gran número de líneas presentes en diversas regiones del espectro electromagnético.³⁷

4. Propiedades Químicas del Argón

4.1. Inercia Química y Configuración Electrónica

El argón es reconocido por su notable inercia química, lo que significa que no reacciona fácilmente con otros elementos para formar compuestos en condiciones estándar.³ Esta propiedad fundamental se debe a su configuración electrónica de valencia completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.¹ Al tener sus capas de valencia

s y p completamente llenas con ocho electrones (un octeto estable), el átomo de argón posee una configuración electrónica de mínima energía que lo hace extremadamente estable y resistente a la formación de enlaces químicos.¹ Por esta razón, su estado de oxidación más común es 0.¹

Esta estabilidad intrínseca del argón es la base de su amplia utilidad en diversas aplicaciones industriales y científicas. Su resistencia a la unión con otros elementos, que durante mucho tiempo llevó a la creencia de que era completamente no reactivo, lo convierte en un gas protector ideal en entornos donde la oxidación u otras reacciones químicas indeseadas deben ser prevenidas. La razón de esta inercia radica en la termodinámica y la cinética de la formación de enlaces. Para que el argón forme un enlace, se requeriría una cantidad significativa de energía para perturbar su configuración electrónica ya estable, o la presencia de un elemento con una electronegatividad o afinidad electrónica extremadamente alta. En la mayoría de las condiciones, la energía necesaria para superar esta barrera energética es prohibitiva, lo que se traduce en su comportamiento «perezoso» o inactivo.

4.2. Compuestos de Argón

Durante un largo período, se consideró que el argón, al igual que los demás gases nobles, era incapaz de formar compuestos químicos verdaderos, lo que reforzaba la idea de su inercia absoluta.⁴ Sin embargo, a partir de la década de 1970 y especialmente con descubrimientos más recientes, esta concepción ha evolucionado, revelando que el argón puede formar compuestos bajo condiciones muy específicas y extremas, desafiando las nociones tradicionales de la química de los gases nobles.

4.2.1. Hidrurofluoruro de Argón (HArF)

El hidrurofluoruro de argón (HArF) fue un descubrimiento significativo que demostró la capacidad del argón para formar enlaces químicos. Este compuesto fue sintetizado por primera vez en el año 2000 por investigadores de la Universidad de Helsinki.¹² Su formación se logra mezclando argón y fluoruro de hidrógeno (HF) sobre una superficie de yoduro de cesio a una temperatura extremadamente baja de 8 K (-265 °C) y exponiendo la mezcla a radiación ultravioleta.³⁸

La estabilidad del HArF es muy limitada; solo es estable en estado sólido a temperaturas por debajo de 27 K (-246 °C).⁶ Al calentarse por encima de esta temperatura, el compuesto se descompone rápidamente en argón y fluoruro de hidrógeno.³⁸ La existencia y caracterización del HArF fue un avance crucial en la química de los gases nobles, ya que proporcionó evidencia irrefutable de que incluso el argón, uno de los elementos más inertes, puede participar en la formación de enlaces químicos bajo las condiciones adecuadas. Este descubrimiento amplió la comprensión de la química de los gases nobles, demostrando que su inercia no es absoluta y que, con suficiente energía y en entornos criogénicos específicos, pueden formar compuestos, aunque sean débiles y transitorios.

4.2.2. Argonium (ArH+)

El argonio (ArH⁺), también conocido como catión hidruro de argón (1+) o argón protonado, es un ion que combina un protón con un átomo de argón.¹ Este fue el primer ion molecular de un gas noble detectado en el espacio.¹

El argonio se puede formar de varias maneras. En laboratorio, se produce artificialmente mediante una descarga eléctrica a través de una mezcla de argón e hidrógeno.⁴³ En el medio interestelar, se forma cuando el ion dihidrógeno (H₂⁺) reacciona con átomos de argón (Ar + H₂⁺ → ArH⁺ + H) o cuando iones de argón (Ar⁺), generados por rayos cósmicos y rayos X de argón neutro, reaccionan con hidrógeno molecular (Ar⁺ + H₂ → ArH⁺ + H), una reacción que libera 1.49 eV de energía.⁴²

A pesar de su naturaleza iónica, el argonio exhibe una estabilidad notable en ciertos entornos. Cuando ArH⁺ se encuentra con un electrón, puede ocurrir una recombinación disociativa; sin embargo, este proceso es extremadamente lento para electrones de baja energía, lo que permite que el ArH⁺ persista por un tiempo considerablemente más largo en comparación con otros cationes protonados similares.⁴² Esta estabilidad relativa explica su detección en el medio interestelar difuso de hidrógeno atómico, donde la fracción de hidrógeno molecular (H₂) se encuentra en un rango muy específico (entre 0.0001 y 0.001).⁴² Se ha detectado ArH⁺ en la Nebulosa del Cangrejo a través de líneas de emisión, con las concentraciones más altas en el Filamento Sur, una región que también presenta las mayores concentraciones de iones Ar⁺ y Ar²⁺. La densidad de columna de ArH⁺ en la Nebulosa del Cangrejo oscila entre 10¹² y 10¹³ átomos por centímetro cuadrado, y se cree que las colisiones con electrones o moléculas de hidrógeno proporcionan la energía necesaria para excitar estos iones y que emitan luz.⁴² Hacia el centro de la Vía Láctea, la densidad de columna de ArH⁺ es de aproximadamente 2×10¹³ cm⁻².⁴²

4.2.3. Clatratos

El argón también es conocido por formar clatratos, que son compuestos de inclusión donde los átomos de argón quedan atrapados dentro de las cavidades de una estructura cristalina formada por otra molécula huésped.⁶ Estos no son enlaces químicos tradicionales, sino interacciones de van der Waals que estabilizan la estructura.

Ejemplos notables de clatratos de argón incluyen:

Clatrato de argón-agua: El argón disuelto en agua puede formar un hidrato de clatrato con el hielo.⁴² La estabilidad de este clatrato depende de las condiciones de presión y temperatura. Por ejemplo, hasta 0.6 GPa, el clatrato presenta una estructura cúbica. Entre 0.7 y 1.1 GPa, adopta una estructura tetragonal, y de 1.1 a 6.0 GPa, la estructura es ortorrómbica centrada en el cuerpo. Por encima de 6.1 GPa, el clatrato se convierte en argón sólido y hielo VII. A presión atmosférica, este clatrato es estable por debajo de 147 K. A 295 K, la presión de argón liberada por el clatrato es de 108 MPa.⁴²
Clatrato de hidroquinona: El argón forma un clatrato bien definido con la hidroquinona, con la fórmula (HOC₆H₄OH)₃•Ar. Esta estructura se forma cuando se cristaliza a partir de benceno bajo una presión de 20 atmósferas de argón.⁴²
Clatrato de fenol: También se conoce un clatrato de argón-fenol, 4C₆H₅OH•Ar, con una energía de enlace de 40 kJ/mol. Otros fenoles sustituidos también pueden cristalizar con argón.⁴²

4.2.4. Otros Compuestos

Más allá de HArF y el argonio, la investigación ha revelado la existencia de una variedad de otros compuestos de argón, aunque muchos de ellos son transitorios, inestables o requieren condiciones extremas para su formación y detección. Estos incluyen:

Cationes de clúster de argón: Como el catión diargón (Ar₂⁺) y el catión triargón (Ar₃⁺), así como clústeres cargados más grandes.⁴²
Moléculas de van der Waals: Donde los átomos de argón neutros se unen débilmente a otros átomos o moléculas neutras, formándose a temperaturas cercanas al cero absoluto.¹²
Compuestos con metales de transición: Se ha observado que el argón puede coordinarse con ciertos óxidos de metales de transición y carbonilos en matrices sólidas.⁴²
Aleaciones sólidas: Bajo altas presiones, el argón puede formar aleaciones con otros elementos como el neón, el oxígeno y el níquel.⁴²
Compuestos de uranio: El argón puede actuar como una base de Lewis, insertando su densidad electrónica en orbitales vacíos del uranio en ciertos compuestos.⁴²
Compuestos de berilio: Se han preparado compuestos como ArBeO en matrices de argón sólido.⁴²
Química organoargón: Se han predicho y, en algunos casos, producido iones con enlaces carbono-argón, como HCCAr₂⁺.⁴²

La existencia de estos compuestos, especialmente HArF y argonio, ha sido fundamental para expandir el entendimiento de la química de los gases nobles. Estos descubrimientos han desafiado la suposición previa de su inercia absoluta, demostrando que, bajo condiciones energéticas y de temperatura controladas, el argón puede participar en la formación de enlaces. Esto ha abierto nuevas vías de investigación en la química fundamental y ha ampliado el panorama de la reactividad de los elementos, mostrando que incluso los gases nobles poseen una química, aunque sea más sutil y exigente en sus condiciones de formación.

5. Aplicaciones del Argón

La inercia química del argón, combinada con sus propiedades físicas únicas como su densidad, baja conductividad térmica y espectro de emisión característico, lo convierte en un material indispensable y económicamente atractivo en una amplia gama de sectores industriales y científicos.

5.1. Industria Metalúrgica y Soldadura

El uso más extendido del argón se encuentra en la industria metalúrgica y, en particular, en los procesos de soldadura. Actúa como un gas de protección inerte en técnicas como la soldadura por arco (TIG y MIG), soldadura por plasma y soldadura por láser.² Su función principal es crear una atmósfera inerte alrededor del metal fundido, lo que previene la oxidación y la contaminación por gases atmosféricos (como el oxígeno y el nitrógeno) que podrían comprometer la integridad y la calidad de la soldadura.⁵ Esto es especialmente crítico para metales altamente reactivos como el aluminio, el acero inoxidable y el titanio, donde el argón asegura uniones fuertes, limpias y duraderas.⁵

Además de la soldadura, el argón se utiliza en otros procesos metalúrgicos, incluyendo el tratamiento térmico, la metalurgia de cuchara y la fundición continua de acero, donde ayuda a prevenir la oxidación, eliminar impurezas y asegurar una calidad consistente del metal.⁷ También se emplea en la producción de aluminio para la eliminación de hidrógeno y la desgasificación.⁴⁶

5.2. Industria Electrónica y Semiconductores

La industria electrónica, especialmente la fabricación de semiconductores, depende en gran medida del argón debido a su alta pureza y sus cualidades inertes. Se utiliza para crear y mantener entornos libres de impurezas, lo cual es esencial para el crecimiento de cristales de silicio y germanio, y para la producción de otros componentes electrónicos sensibles.⁴ El argón actúa como gas portador o de relleno en estos procesos, reduciendo el riesgo de contaminación y permitiendo la creación de piezas electrónicas y circuitos precisos y fiables.²³ También se emplea en técnicas como el grabado por plasma (plasma etching) y la pulverización catódica (sputtering), fundamentales para la miniaturización y el avance de los componentes electrónicos.⁴⁶

5.3. Iluminación

El argón juega un papel crucial en la tecnología de iluminación. Se utiliza para rellenar bombillas incandescentes y tubos fluorescentes, donde su inercia ralentiza la evaporación del filamento de tungsteno y previene su oxidación, prolongando significativamente la vida útil de la bombilla.² En las lámparas de descarga de gas, como las «lámparas de neón», el argón emite un brillo característico que puede ser azul o azul-violeta cuando se somete a una descarga eléctrica.² Los láseres de argón también producen un distintivo haz de luz azul-verde.²

5.4. Preservación y Almacenamiento

Gracias a su densidad (mayor que la del aire) y su inercia, el argón es un agente eficaz para la preservación. En la industria alimentaria y de bebidas, se utiliza para desplazar el oxígeno en los envases, lo que extiende la vida útil de los productos, mantiene su frescura y mejora su calidad general.⁷ Esto es particularmente útil para productos como el vino, donde el argón se añade a los barriles o botellas abiertas para protegerlo de la oxidación y el deterioro.¹² También se emplea en la conservación de vegetales.⁴⁶ Además, el argón se utiliza para preservar productos farmacéuticos y para proteger documentos y artefactos históricos en museos y laboratorios de conservación, creando una atmósfera protectora que evita la degradación causada por la exposición al oxígeno.¹²

5.5. Aplicaciones Médicas y Científicas

En el campo de la medicina, el argón se emplea para crear atmósferas inertes en cirugías y en el tratamiento de enfermedades respiratorias.²² Los láseres de argón se utilizan en procedimientos quirúrgicos de alta precisión, como la cirugía ocular (tratamiento de desprendimiento de retina y fototerapia retiniana para diabéticos), la destrucción de tumores y la soldadura de arterias.⁴ La criocirugía, que implica la destrucción de tejido enfermo o anormal mediante congelación, también utiliza argón para enfriar las crioagujas.⁷

En la investigación científica y los laboratorios, el argón es un gas esencial. Se utiliza en una variedad de procedimientos analíticos, incluyendo espectroscopia, cromatografía, espectrometría de masas, y como gas plasma en ICP (Plasma Acoplado Inductivamente) o gas portador en GFAAS (Espectroscopia de Absorción Atómica con Horno de Grafito) y XRF (Análisis de Fluorescencia de Rayos X).⁴ Su capacidad para crear entornos controlados y libres de contaminación es vital para experimentos sensibles y para asegurar la precisión de los resultados.⁷ El argón líquido también se emplea en criogenia debido a sus capacidades de enfriamiento, permitiendo a los investigadores alcanzar temperaturas ultrabajas esenciales para experimentos en física, química y biología que requieren un control preciso de la temperatura.⁵⁵ Además, el argón-40 es fundamental en la datación geológica de rocas y minerales mediante la técnica de datación potasio-argón (K-Ar).²

5.6. Otras Aplicaciones

La versatilidad del argón se extiende a una serie de aplicaciones diversas:

Inflado de airbags: Se utiliza en la industria automotriz para el inflado de airbags debido a su inercia y seguridad.²⁶
Aislamiento térmico: En ventanas de doble acristalamiento, el argón se introduce entre los paneles de vidrio para mejorar el aislamiento térmico, reduciendo la transferencia de calor y mejorando la eficiencia energética de los edificios.⁵
Limpieza criogénica: Es un gas eficaz y versátil para la limpieza criogénica de diversas superficies.²⁸
Buceo: En el buceo en aguas frías, el argón se utiliza para inflar los trajes secos debido a sus superiores propiedades aislantes y su baja conductividad térmica en comparación con el nitrógeno. También se emplea en mezclas de gases para buceo, como el «argox» (argón y oxígeno).⁵²
Impresión 3D y fabricación aditiva: En el campo emergente de la impresión 3D de metales y la fabricación aditiva, el argón es crucial para crear atmósferas inertes que protegen contra la oxidación y aseguran la producción de piezas metálicas de alta calidad.¹¹
Contadores Geiger-Müller y cámaras de ionización: Se utiliza para llenar tiratrones de contadores de radiación y en cámaras de ionización para medir la radiación cósmica.⁸

La amplia gama de aplicaciones del argón, que abarca desde procesos industriales de alta temperatura hasta usos médicos y de preservación, se deriva directamente de su inercia química y de sus propiedades físicas únicas, como su densidad, baja conductividad térmica y su distintivo espectro de emisión. Esta combinación de características lo convierte en un material insustituible en numerosos campos, justificando su producción a gran escala y su continuo desarrollo en nuevas tecnologías.

Conclusiones

El argón (Ar) es un elemento químico de singular importancia, cuya inercia, aunque no absoluta, ha sido la piedra angular de su vasta utilidad. Su descubrimiento, que desafió las nociones preexistentes sobre la reactividad de los elementos, abrió un nuevo capítulo en la química, llevando a la comprensión de los gases nobles y la estabilidad de sus configuraciones electrónicas completas. La abundancia de su isótopo ⁴⁰Ar en la Tierra, producto de la desintegración radiactiva del potasio-40, no solo es un testimonio de los procesos geológicos del planeta, sino que también ha proporcionado una herramienta invaluable para la geocronología.

La obtención industrial del argón, principalmente a través de la destilación fraccionada del aire líquido, es un testimonio de la eficiencia y la interconexión de la industria de gases. Al ser un subproducto rentable de la producción de oxígeno y nitrógeno, el argón se beneficia de una infraestructura ya establecida, lo que lo convierte en el gas inerte más económico después del nitrógeno. La evolución hacia la producción in situ, mediante tecnologías como la PSA, subraya la adaptabilidad de la industria para satisfacer demandas específicas de pureza y logística, optimizando la cadena de suministro para los consumidores de alto volumen.

Aunque tradicionalmente considerado inerte, la investigación ha revelado la capacidad del argón para formar compuestos bajo condiciones extremas. El hidrurofluoruro de argón (HArF), estable solo a temperaturas criogénicas, y el argonio (ArH⁺), detectado en el espacio interestelar y producido en laboratorio, son ejemplos fascinantes que han ampliado las fronteras de la química de los gases nobles. Estos descubrimientos demuestran que la inercia no es una barrera insuperable, sino un desafío que, bajo las condiciones energéticas y ambientales adecuadas, puede ser superado.

Las aplicaciones del argón son tan diversas como esenciales, abarcando desde la protección en procesos de soldadura y la fabricación de semiconductores, donde su inercia es crucial, hasta su uso en iluminación, aislamiento térmico en ventanas de doble acristalamiento, preservación de alimentos y artefactos, y aplicaciones médicas y científicas avanzadas. Su baja conductividad térmica, densidad y propiedades espectrales contribuyen a su versatilidad, haciendo del argón un componente irremplazable en numerosas tecnologías modernas.

En síntesis, el argón, desde su humilde origen como un gas «perezoso» en la atmósfera, se ha consolidado como un elemento químico fundamental, cuya comprensión y aplicación continúan expandiéndose, impulsando la innovación en una multitud de campos industriales y de investigación.

Obras citadas

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