O gás nobre que protege, preserva e transforma

Na temperatura ambiente, o argônio é um gás altamente estável, quimicamente inerte, não combustível, incolor e inodoro. Tem símbolo Ar e número atômico 18. Na Tabela Periódica está localizado no terceiro período do grupo 18, dos gases nobres.

O argônio não tem papel biológico, está presente em menos de 1% da atmosfera da Terra e é o terceiro gás atmosférico mais abundante. Por possuir uma camada externa completa, o argônio é estável e resistente à ligação com outros elementos.

O nome argônio vem da palavra grega argos, que significa preguiçoso ou ocioso. Esta denominação é uma referência à sua inatividade química.

Lâmpadas, metalurgia, cirurgias

O argônio possui diversas aplicações, devido a sua inércia química. Uma das aplicações é na metalurgia e no processamento de metais, como em processos de soldagem a arco de alumínio e titânio. O gás nobre impede que o metal fundido tenha contato com o oxigênio do ar atmosférico, atribuindo uma qualidade maior para a solda.

Também é utilizado como gás em lâmpadas incandescentes, pois não reage com o filamento, mesmo em altas temperaturas. É empregado ainda em tubos fluorescentes e em lâmpadas de baixo consumo de energia, que normalmente contêm gás argônio e mercúrio.

Para manter uma atmosfera inerte, o argônio é utilizado em museus para proteção de materiais antigos, como documentos, pergaminhos, tintas e acervos em geral, que estariam sujeitos a oxidação gradual e deterioração se estivessem em contato com o ar.

O argônio também tem uso em roupas de mergulho profissionais, para inflar a vestimenta seca, pois é inerte e possui baixa condutividade térmica.

Em vinícolas, o argônio é utilizado para manter a atmosfera inerte. O gás é adicionado aos barris para retirar o oxigênio e evitar que o vinho se transforme em vinagre durante o processo de envelhecimento. Esta mesma aplicação de vedação e proteção do conteúdo é utilizada na indústria farmacêutica, para vedar embalagens de drogas intravenosas e prolongar a vida útil do medicamento.

Janelas com isolamento térmico e antirruído utilizam gás argônio para preencher o espaço entre os dois painéis de vidro. Pneus de carros de luxo podem conter argônio para proteger a borracha e reduzir o ruído produzido durante a rodagem.

Procedimentos de criocirurgia, como a crioablação, utilizam argônio liquefeito para destruir células cancerígenas.

Na maioria das aplicações, o argônio pode ser substituído por outros gases nobres, mas ele é o preferido por ser mais barato. Seu preço é reduzido, pois o argônio é um subproduto da produção de oxigênio e nitrogênio líquidos, utilizados em escala industrial. Além disso, o argônio está presente em maior concentração na atmosfera terrestre do que os outros gases, o que o torna mais barato.

Pode-se destacar também o uso de argônio como gás de arraste em diversos equipamentos analíticos para determinação de espécies químicas presentes em várias matrizes.

O argônio é ainda utilizado para datação, e foi utilizado para estimar a idade do planeta Terra.

Isótopos e compostos

Os principais isótopos do argônio encontrados na Terra são ⁴⁰Ar (99,6%), ³⁶ Ar (0,34%) e ³⁸Ar (0,06%). Há cerca de 50 trilhões de toneladas de argônio na atmosfera da Terra formados há bilhões de anos, a maioria gerada pelo decaimento do isótopo radioativo potássio-40, que possui meia-vida de 12,7 bilhões de anos.

Mesmo sendo resistente à formação de compostos com outros elementos, o argônio já foi sintetizado com outros elementos. O primeiro composto foi obtido por um grupo de cientistas finlandeses da Universidade de Helsinque, liderados por Markku Räsänen. Em agosto de 2000, no jornal Nature, eles anunciaram a descoberta fluorohidreto de argônio (HArF), composto metaestável de argônio com flúor e hidrogênio.

O argônio na atmosfera

A atmosfera terrestre consiste em uma camada de gases e sólidos suspensos que se estende da superfície da Terra a uma altura de milhares de quilômetros. Esta camada tem densidades variadas, e se torna menos espessa à medida que se afasta da superfície do planeta. Ela é “presa” em torno do planeta Terra pela atração gravitacional.

Esta verdadeira bolha protetora do planeta contém muitos gases diferentes; os quatro mais abundantes somam 99,998% de todos os gases presentes. O argônio é o terceiro gás mais abundante na atmosfera da Terra, com participação de 0,934%, atrás apenas do nitrogênio e do oxigênio, e mais abundante que o dióxido de carbono. Confira a seguir um quadro da agência norte-americana Oceanic and Atmospheric Administration – NOAA – com os gases que formam a atmosfera terrestre e seu percentual, sem considerar o vapor d’água:

Estas porcentagens de gases atmosféricos se aplicam a uma atmosfera completamente seca, o que é praticamente inexistente. O vapor d’água, ou água em estado de gás, está normalmente presente em torno de 4% do volume total da atmosfera.

Produção de argônio

O argônio é obtido por destilação fracionada do ar liquefeito. Nesse processo, o ar é primeiro resfriado até se tornar líquido e, em seguida, é submetido a um processo de separação em colunas de destilação, aproveitando as diferentes temperaturas de ebulição de seus componentes para isolar o argônio.

A destilação de argônio ocorre em geral, em temperaturas ao redor de -186 °C a pressão controlada para otimizar a eficiência do processo. Durante a obtenção criogênica do nitrogênio e do oxigênio, o argônio é obtido, por meio de uma coluna separada de destilação montada ao lado da coluna de baixa pressão utilizada para purificar o oxigênio. Neste ponto do processo o conteúdo é em torno de 89% de oxigênio e 11% de argônio, com apenas alguns traços de nitrogênio. É então destilado novamente para obtenção de argônio com aproximadamente 98% de pureza, um produto conhecido como Argônio Industrial.

Quando é necessário obter argônio com pureza mais alta, de 99,999%, e argônio líquido puro, conhecido pela sigla PLAR, o argônio industrial é levado a outra unidade industrial para remoção do oxigênio e do nitrogênio residuais.

De acordo com o Observatório de Complexidade Econômica – OEC – o comércio mundial de argônio movimentou 429 milhões de dólares em 2023, com alta de quase 30% sobre o ano anterior. Os maiores exportadores desse gás foram Alemanha, China e Holanda, e os maiores importadores foram Itália, Estados Unidos e México.

Histórico

O primeiro a suspeitar da presença do argônio no ar foi o cientista inglês Henry Cavendish, em 1785, que notou um gás residual inerte nas experiências que realizou, mas não concluiu que era um novo elemento.

Mais de um século depois, em 1894, o argônio foi descoberto por Lord Raleigh e Sir William Ramsay, em um experimento no qual extraíram todo o oxigênio e o nitrogênio de uma amostra de ar lançada sobre magnésio aquecido. Eles notaram que 1% do gás que restava não reagia, e era mais denso que o nitrogênio. O espectro atômico mostrou linhas verdes e vermelhas, confirmando que se tratava de um novo elemento, embora a amostra contivesse traços de outros gases nobres. Em 1904, Rayleigh ganhou o Prêmio Nobel de Física, e Ramsay, que também foi o codescobridor do neônio, criptônio e xenônio, recebeu o Nobel de Química por seu trabalho.

O argônio foi o primeiro gás nobre a ser descoberto. O símbolo do elemento atualmente é Ar, mas até 1957 era A.

Referências

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HAYNES, W. M., ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, 97ª edição, versão da Internet de 2015, acessado em maio de 2025.

Texto produzido pela jornalista Mari Menda, da Gerência de Relações Institucionais do CRQ-SP,
e revisado pela Profa. Márcia Guekezian, Coordenadora do curso de Engenharia Química
da Faculdade de São Bernardo do Campo – FASB