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Eléments chimiques au quotidien

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Argon (Ar)

Il s'agit d'un élément ne produisant pas de réaction chimique, qui forme presque 1% de l’air ambiant. C’est le seul élément à avoir été découvert par calcul, en suivant un raisonnement présenté ci-contre.

Soudure et argon

La soudure de l'aluminium ou de l'acier inoxydable recquiert un apport constant d'argon, sans quoi le métal en fusion formerait une couche oxydée. (Image: jordache/Shutterstock.com)

La découverte de l'argon

L’air que nous respirons contient 78.09% d’azote (N2), 20.95% d’oxygène (O2), et 0.94 % d’argon (Ar), si l'on néglige les constituants mineurs qui forment moins de 0.1% du total. Le fait que l’air est constitué de N2 et O2 était connu depuis 1790. Au 19ème siècle, personne ne soupçonnait qu’il pouvait y avoir d'autres substances dans l’air.

C’est au chimiste écossais William Ramsay que l'on doit la découverte de l'argon en 1894, après avoir pesé avec soin de l’azote (N2) issu des nitrites d’une part, et celui tiré de l’air après élimination de l’oxygène par réaction chimique d’autre part. Au cours de cette expérience, il remarque qu'un litre d’azote (N2) pur pèse 1,250 g, et qu'un litre d'azote extrait de l’air est systématiquement plus lourd: 1,255 g. Ces 5 milligrammes de différence peuvent paraitre insignifants. Mais compte tenu de la différence de masse systématique, Ramsay émet l’hypothèse qu'il ne s'agissait pas d'une erreur de pesée, mais que l’air contenait un troisième gaz jusqu'alors inconnu.

Pour isoler ce gaz lourd et inerte, il a fait passer un courant d’air dans un long tube de verre chauffé et rempli de magnésium. Ce métal absorbe l’oxygène (O2) et l’azote (N2). Son intuition est confirmée par l'expérience, puisqu'il reste alors un faible résidu de gaz qui traverse le tube sans être capté par la magnésium. Ramsay réussit alors à montrer que ce gaz est plus lourd que l’air, et que, contre l’avis de Mendeleiev, il s'agit d'un nouvel élément du tableau périodique. Il l’a nommé argon, nom dérivé du mot grec «Argos», qui signifie paresseux, inerte.

Cette découverte a jeté le trouble dans l’esprit des chimistes de l’époque, car cet élément n’entrait pas dans la table périodique de Mendeleiev, qui à l’époque n’avait que 7 colonnes. Une 8ème colonne a donc vu le jour pour placer cet élément. La découverte des autres gaz nobles (Ne, Kr, etc.) a suivi peu après.

 

Exincteur à l'argon

L'argon, mélangé à de l'azote, est utilisé pour étouffer les départs de feu dans les salles contenant du matériel informatique. (Image: William Viker/Wikimedia commons)

Un gaz inerte

L’argon Ar n’a pas de propriétés chimiques particulières. On ne connaît pas de molécules contenant de l’argon: il ne forme ni oxydes, ni chlorures, ni ions. Il est donc inutilisable en chimie. Toutefois, sa stabilité étant sa seule propriété, il est utilisé comme élément stabilisateur dans des milieux sensibles. On l’emploie par exemple comme gaz de remplissage de flacons contenant des substances qui réagissent aussi bien avec l'azote (N2) que l'oxygène (O2).

On l’utilise aussi pour souder de l’aluminium ou de l’acier inoxydable, car ces deux métaux ne supportent pas l’air à l’état chauffé ou fondu: ils s’oxydent et la pellicule d’oxyde ainsi formée empêche la soudure de se faire. Le titane métallique se prépare dans une atmosphère d’argon, et un mélange d'azote et d'argon est utilisé pour éteindre les incendies dans des salles contenant du matériel sensible, tel que du matériel informatique, ou l'utilisation de mousse n'est alors pas possible.

 

 

Pour découvrir les propriétés et les utilisations d'autres éléments chimiques, regarde notre dossier «Eléments chimiques au quotidien».

 

Texte: Maurice Cosandey et Rédaction SimplyScience.ch

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