L’argon è un elemento inerte, incolore e inodore – uno dei gas nobili. Usato nelle luci fluorescenti e nella saldatura, questo elemento prende il suo nome dalla parola greca per “pigro”, un omaggio a quanto poco reagisce per formare composti.
Sulla Terra, la maggior parte dell’argon è l’isotopo argon-40, che deriva dal decadimento radioattivo del potassio-40, secondo Chemicool. Ma nello spazio, l’argon è prodotto nelle stelle, quando due nuclei di idrogeno, o particelle alfa, si fondono con il silicio-32. Il risultato è l’isotopo argon-36. (Gli isotopi di un elemento hanno un numero variabile di neutroni nel nucleo)
Anche se inerte, l’argon è tutt’altro che raro: secondo la Royal Society of Chemistry (RSC), costituisce lo 0,94% dell’atmosfera terrestre. Secondo i calcoli di Chemicool, questo si traduce in 65 trilioni di tonnellate metriche – e il numero aumenta nel tempo con il decadimento del potassio-40.
Solo i fatti
Secondo il Jefferson National Linear Accelerator Laboratory, le proprietà dell’argon sono:
- Numero atomico (numero di protoni nel nucleo): 18
- Simbolo atomico (sulla tavola periodica degli elementi): Ar
- Peso atomico (massa media dell’atomo): 39,948
- Densità: 0,0017837 grammi per centimetro cubo
- Fase a temperatura ambiente: Gas
- Punto di fusione: meno 308,83 gradi Fahrenheit (meno 189,35 gradi Celsius)
- Punto di ebollizione: meno 302,53 F (meno 185,85 C)
- Numero di isotopi (atomi dello stesso elemento con un diverso numero di neutroni): 25; 3 stabili
- Isotopi più comuni: Ar-40 (99,6035 per cento abbondanza naturale), Ar-40 (0,0629 per cento abbondanza naturale), Ar-36 (0,3336 per cento abbondanza naturale)
Usi per un gas inerte
Il primo accenno all’esistenza dell’argon venne nel 1785, quando lo scienziato britannico Henry Cavendish riportò una porzione d’aria apparentemente inerte, secondo l’RSC. Cavendish non fu in grado di capire cosa fosse questo misterioso 1%; la scoperta sarebbe arrivata più di un secolo dopo, nel 1894. Lavorando contemporaneamente e in comunicazione con Lord Rayleigh (John William Strutt), il chimico scozzese William Ramsey identificò e descrisse il misterioso gas. I due condivisero il premio Nobel per la chimica nel 1904 per la scoperta. L’argon portò anche ad altri momenti eureka per Ramsey. Mentre studiava l’elemento, scoprì anche l’elio, secondo l’organizzazione del premio Nobel. Rendendosi conto che probabilmente esistevano elementi correlati, trovò poi neon, krypton e xeno in rapida successione.
Perché l’argon è inerte, è usato nei processi industriali che richiedono un’atmosfera non reattiva. Alcuni esempi, secondo la società di fornitura di gas Praxair, includono la saldatura di leghe speciali e la produzione di wafer per semiconduttori. L’argon è anche un buon isolante, quindi viene spesso pompato nelle mute da immersione in acque profonde per tenere caldo il subacqueo.
Un altro uso dell’argon è nella conservazione storica. Il gas viene pompato intorno a documenti importanti come una mappa del mondo che risale al 1507 nella Biblioteca del Congresso, e una copia della Magna Carta tenuta dall’Archivio Nazionale degli Stati Uniti. A differenza dell’ossigeno reattivo, l’argon non degrada la carta o l’inchiostro su documenti delicati.
Chi lo sapeva?
- Le luci al neon che brillano di blu in realtà contengono argon, secondo Bill Concannon, un artista di insegne al neon a Crockett, California. (Il neon stesso produce un bagliore rosso-arancione.)
- L’argon è anche usato nella tecnologia laser, compreso il laser ad eccimeri al fluoruro di argon (ArF) usato per fare interventi LASIK o PRK che correggono la vista. Nel 1981, Rangaswamy “Sri” Srinivasan dell’IBM ha testato uno di questi laser su un osso di tacchino avanzato per il Ringraziamento e ha scoperto il suo potenziale come strumento chirurgico per operazioni delicate, secondo la Optical Society.
- Nel settembre 2014, i ricercatori hanno scoperto che le acque sotterranee contaminate in Pennsylvania e Texas non provenivano dal metodo di estrazione del petrolio noto come hydrofracking, ma da involucri di pozzi che perdevano. Hanno fatto questa scoperta iniettando argon e altri traccianti di gas nobili nei pozzi, dove si sono mescolati con il metano.
- L’argon ha subito alcuni cambiamenti: Nel 1957, l’Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC) ha modificato il suo simbolo atomico da “A” all’attuale “Ar.”
Ricerca attuale
Per molti anni, il gas nobile xeno è stato studiato come trattamento per le lesioni cerebrali. Lo xeno, tuttavia, è costoso, portando i ricercatori a rivolgersi al suo cugino gas nobile, l’argon, come potenziale alternativa.
Il campo di ricerca è ancora giovane, ma gli esperimenti nelle colture cellulari e negli animali suggeriscono che l’argon potrebbe un giorno essere usato per limitare i danni al cervello dopo lesioni traumatiche o privazione di ossigeno. Una revisione pubblicata sulla rivista Medical Gas Research nel febbraio 2014 ha scoperto che nella maggior parte dei casi, il trattamento con argon riduce la morte delle cellule cerebrali di quantità significative – dal 15 al 25 per cento, ha detto Derek Nowrangi, uno degli autori del documento e uno studente di dottorato presso la Loma Linda University School of Medicine in California.
Nessuno capisce ancora perché l’argon ha questo effetto. Le cellule del cervello comunicano con l’uso di sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori e con neurorecettori che si incastrano come una serratura e una chiave. Molto probabilmente, ha detto Nowrangi a Live Science, il gas agisce su questi neurorecettori, in particolare il recettore NMDA (che sta per N-metil-D-aspartato per il neurotrasmettitore che riceve) o il recettore GABA (che sta per acido gamma-aminobutirrico). In qualche modo, quando viene assorbito da questi recettori, l’argon sembra agire per evitare che le cellule si autodistruggano in risposta ai danni al cervello.
Nella ricerca, il gas argon viene applicato direttamente alle cellule in un piatto di coltura che sono sotto stress, come un ambiente privo di ossigeno e glucosio, o dato mescolato con l’ossigeno in una maschera per gli studi sugli animali. I ricercatori quantificano poi il numero di cellule morte con e senza trattamento con argon.
Come la ricerca sull’argon aumenta, è più probabile che le prove umane comincino, ha detto Nowrangi. Ma ci sono dei caveat: Alcuni studi trovano risultati misti o effetti negativi al trattamento con argon. In uno, Nowrangi ha detto, il cervello nel suo complesso sembrava protetto dall’argon, ma il danno a un’area è stato effettivamente aumentato con il trattamento del gas. Questo potrebbe essere perché l’argon non è penetrato in quella regione, o perché diverse regioni del cervello hanno diversi tipi di cellule e densità cellulari.
“Questo ha ancora bisogno di molta ricerca per essere effettivamente in grado di tradurre in clinica”, ha detto Nowrangi.
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