Argon

GÉNÉRALITÉS :
L'argon est un des gaz de l'air atmosphèrique (voir ce lien sur l'air). Il représente 0,934 % du volume total de l'atmosphère terrestre. Il appartient au groupe des gaz "rares" (parfois appelé "gaz nobles"), avec l’hélium, le néon, le krypton et le xénon.

De formule Ar, c'est un gaz neutre et incolore comme le di-azote N₂, à l'état naturel il n'est présent que dans l'air.
Masse atomique : 39,948 g mol^-1 (numéro atomique Z = 18).

Isotopes : ³⁶Ar, ³⁷Ar, ³⁸Ar, ³⁹Ar, ⁴⁰Ar et ⁴²Ar, dont 3 stables > ⁴⁰Ar, ³⁶Ar et ³⁸Ar.

Propriétés de l'Argon
L'argon est un un gaz incolore, inodore, inerte et ininflammable.
Il est isolé de l’air liquide par fractionnement.

Il est largement utilisé dans certaines applications industrielles, en raison de son haut niveau d'inertie chimique et de la facilité relative avec laquelle l'on peut le produire.

Aux conditions "normales" de pression (1013,25 hPa), c'est un gaz plus lourd que l'air : 1,67 kg/m3 à 15 °C et 1,78 kg/m3 à 0°C.

Solubilité dans l'eau (à 1,013 bar et 0 °C) : 0,0537 vol/vol (53,7 ml dans 1 litre d'eau), donc plus soluble que le néon (14 ml/L), l'azote N₂ (23,4 ml/L) ou l'oxygène O₂ (48,9 ml/L).

Il se liquéfie vers -186°C (87 K) sous 1,013 bar (1 atm).

Le point d'ébullition de l'argon liquide se situe vers -185,9°C (87,1 K).

Le point de fusion de l'argon solide (argon congelé) est à -189 °C (84 K) sous 1 atmosphère, et c'est donc aussi le point approché, de solidification de l'argon liquide.

Le Point Triple se situe à T = -189,4 °C (83,75 K) et Pression = 687 hPa (0,687 bar), il se trouve donc inférieur à la pression atmosphérique "normale" (1013,25 hPa ou 1,013 bar), et l'argon liquide et solide ne peuvent ainsi exister aux pressions et températures "classiques" sur Terre.

Point Critiques : Pression Pc = 4,898 MPa (48,98 bar) et Température Tc = -122,3 °C [150,7 K].

Nota : la première molécule impliquant ce composé, le fluorohydrure d'argon (HArF) a été synthétisée à très basse température en l'an 2000. Elle se dissocie en argon et fluorure d'hydrogène dès que la température dépasse 27 K (-246,15 °C)...

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Diagramme des phases

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Quelques caractéristiques :

• Phase gazeuse :
  • Masse volumique de la phase gazeuse [1013,25 hPa et au point d'ébullition] : 5,853 kg m3^-1.
  • Equivalent gaz/liquide (1013,25 hPa et 15 °C) : 1 m3 de gaz (1,67 kg) > 1,197 litre de liquide
  • Volume spécifique (1013,25 hPa, à 21 °C ) : 0,606 m3 kg^-1
  • Chaleur spécifique à pression constante (Cp) (1 bar et 25 °C) : 20 J/(mole.K)
  • Chaleur spécifique à volume constante(Cp) (1 bar et 25 °C) : 12 J/(mole.K)
  • Viscosité (1013,25 hPa, à 0 °C ) : 0,0002099 Poise
  • Conductivité thermique (1013,25 hPa, à 0 °C ) : 36 mW/(m.K)
    
• Phase liquide :
  • Masse volumique de la phase liquide (1013,25 hPa, au point d'ébullition) : 1392,8 kg m3^-1
  • Point d'ébullition (1013,25 hPa) : -185,9 °C (87,1 K)
    Equivalent liquide/gaz (1013,25 hPa et 15 °C) : 835 litre de gaz (1,394 kg) pour 1 litre de liquide
  • Chaleur latente de vaporisation (1013,25 hPa, au point d'ébullition) : 160,81 kJ kg^-1
    
• Phase solide (argon congelé) :
  • Point de fusion : -189 °C (84 K)
  • Chaleur latente de fusion (1,013 bar, au point triple) : 29,41 kJ/kg

Utilisations.

• Industrielles :
  • Il est est utilisé comme atmosphère inerte dans les lampes à incandescence. Il évite la corrosion du fil de tungstène et le noircissement des ampoules. Des mélanges d'argon et d'hydrocarbures sont également utilisés dans les tubes radio.
  • L'argon est utilisé dans les métaux pour éviter le contact, et donc l'interaction, entre le métal liquide et l'atmosphère ambiante. Il est notamment utilisé pour brasser le bain de fusion, purger le panier de coulée afin d'empêcher la réoxydation de l'acier et le raffinage de l'acier secondaire dans le dégazeur sous vide, comme le VOD, le dégazage par circulation, le dégazage par circulation-OB.
  • L'argon est un gaz de protection utilisé dans le soudage à l'arc, le blindage du fond de filet ou le coupage par plasma. L'argon protège les soudures contre l'oxydation, et réduit les émissions de fumées lors du soudage.
  • L'argon ultra-pur est utilisé pour la protection contre les impuretés (par exemple dans l'étirage des monocristaux de silicium et germanium), comme gaz porteur de molécules réactives. Sous forme ionique, l'argon est utilisé dans les procédés de fabrication de semiconducteurs ou de matériaux à haute performances par sputtering, implentation, recuit ou gravage chimique.
  • En mélange avec le méthane, il est utilisé comme gaz de piègeage dans les compteurs Geiger (mesure de la radioactivité) et les détecteurs des spectromètres à fluorescence de rayons X (XRF).
    
• Alimentaires et/ou médicales :
  • L'argon peut remplacer l'azote dans la plupart des applications sous atmosphère contrôlée. Sa solubilité (double de celle de l'azote) et certaines caractéristiques moléculaires lui confèrent des propriétés particulières vis-à-vis des légumes. Dans certaines conditions, il ralentit les réactions métaboliques et réduit la respiration dans des proportions significatives (§ ALIGAL™).

Divers.

• Pour ses capacités d'isolation thermique, l'argon est principalement utilisé comme gaz de remplissage des fenêtres à double vitrage dans l'industrie du verre, ciment et chaux.
• L'argon pressurisé contenu dans des cartouches est utilisé pour le gonflage des airbags.

Effet sur l'homme.
Risque de suffocation : une inhalation d’une grande quantité comporte des risques d’asphyxie par privation d’oxygène.

Lien (canadien) sur les dangers des liquides cryogéniques.

A noter que l’atmosphère de la planète Mars contient 1,6 % d’argon ⁴⁰Ar et 5 ppm ³⁶Ar, et la planète Vénus 70 ppm ⁴⁰Ar.

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