O argônio foi descoberto graças a uma investigação minuciosa de uma anomalia aparentemente insignificante. Em 1892, o físico britânico Lord Rayleigh (John William Strutt, 1842–1919) observou que o nitrogênio extraído do ar era ligeiramente mais denso (cerca de 0,5%) do que o nitrogênio obtido por decomposição química de compostos nitrogenados. Intrigado com essa diferença, ele colaborou com o químico William Ramsay (1852–1916). Em 1894, após remover meticulosamente oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono e vapor de água do ar, eles isolaram um gás residual desconhecido que não reagia com nenhum outro elemento. Eles chamaram esse gás de argônio (do grego argos = inativo, preguiçoso) devido à sua inércia química absoluta. Essa descoberta revolucionou a química ao revelar a existência de uma família inteira de elementos insuspeitos: os gases nobres. Rayleigh e Ramsay receberam os prêmios Nobel de Física e Química, respectivamente, em 1904 por essa descoberta.
O argônio (símbolo Ar, número atômico 18) é um gás nobre do grupo 18 (anteriormente grupo VIII ou 0) da tabela periódica. Seu átomo possui 18 prótons, 18 elétrons e geralmente 22 nêutrons em seu isótopo mais abundante (\(\,^{40}\mathrm{Ar}\)). Três isótopos estáveis existem: argônio-36 (\(\,^{36}\mathrm{Ar}\)), argônio-38 (\(\,^{38}\mathrm{Ar}\)) e argônio-40 (\(\,^{40}\mathrm{Ar}\)).
À temperatura ambiente, o argônio é um gás monoatômico (Ar), incolor, inodoro, insípido e totalmente inerte quimicamente em condições normais. É cerca de 1,4 vezes mais denso que o ar (densidade ≈ 1,784 g/L a 0 °C). Ponto de fusão do argônio: 83,81 K (−189,34 °C). Ponto de ebulição: 87,302 K (−185,848 °C). O argônio possui uma camada eletrônica externa completa (configuração 3s² 3p⁶), o que lhe confere uma estabilidade química excepcional. Ele praticamente não forma compostos químicos estáveis em condições normais, embora alguns compostos transitórios tenham sido observados em laboratórios a temperaturas muito baixas.
| Isótopo / Notação | Prótons (Z) | Nêutrons (N) | Massa atômica (u) | Abundância natural | Meia-vida / Estabilidade | Decaimento / Observações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Argônio-40 — \(\,^{40}\mathrm{Ar}\,\) | 18 | 22 | 39,962383 u | ≈ 99,60% | Estável | Isótopo ultra-dominante na atmosfera terrestre, produzido pelo decaimento radioativo do potássio-40. |
| Argônio-36 — \(\,^{36}\mathrm{Ar}\) | 18 | 18 | 35,967546 u | ≈ 0,334% | Estável | Isótopo primordial; traçador geoquímico importante. |
| Argônio-38 — \(\,^{38}\mathrm{Ar}\) | 18 | 20 | 37,962732 u | ≈ 0,063% | Estável | Isótopo raro; usado em pesquisa geológica. |
| Argônio-39 — \(\,^{39}\mathrm{Ar}\) | 18 | 21 | 38,964313 u | Traço cosmogênico | 269 anos | Radioativo β\(^-\) decaindo em potássio-39. Usado para datar gelos polares e águas subterrâneas. |
| Argônio-37 — \(\,^{37}\mathrm{Ar}\) | 18 | 19 | 36,966776 u | Não natural | 35,04 dias | Radioativo por captura eletrônica dando cloro-37. Usado em detecção de neutrinos. |
| Outros isótopos — \(\,^{30}\mathrm{Ar}\) a \(\,^{53}\mathrm{Ar}\) | 18 | 12 — 35 | — (variáveis) | Não naturais | Milissegundos a minutos | Isótopos muito instáveis produzidos artificialmente; pesquisa em física nuclear. |
N.B. :
Camadas eletrônicas: Como os elétrons se organizam ao redor do núcleo.
O argônio possui 18 elétrons distribuídos em três camadas eletrônicas. Sua configuração eletrônica completa é: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶, ou simplificada: [Ne] 3s² 3p⁶. Essa configuração também pode ser escrita como: K(2) L(8) M(8).
Camada K (n=1): contém 2 elétrons na subcamada 1s. Essa camada interna está completa e é muito estável.
Camada L (n=2): contém 8 elétrons distribuídos como 2s² 2p⁶. Essa camada também está completa, formando uma configuração de gás nobre (neônio).
Camada M (n=3): contém 8 elétrons distribuídos como 3s² 3p⁶. Os orbitais 3s e 3p estão completamente preenchidos, conferindo estabilidade máxima. Os orbitais 3d permanecem vazios.
O argônio possui 8 elétrons em sua camada externa (3s² 3p⁶), formando uma configuração eletrônica saturada. Essa configuração explica suas excepcionais propriedades químicas:
O argônio não perde nem ganha elétrons em condições normais, o que explica a ausência de estados de oxidação estáveis.
A camada de valência completa confere ao argônio uma inércia química quase total, daí sua classificação entre os gases nobres.
Embora compostos de argônio tenham sido sintetizados em laboratório sob condições extremas, o argônio praticamente não forma compostos químicos estáveis em condições ordinárias.
A configuração eletrônica do argônio, com todas as suas camadas eletrônicas completas, faz dele um gás nobre de referência. Essa estrutura confere-lhe propriedades características: estabilidade química excepcional (o argônio é um dos elementos mais inertes), energia de ionização muito alta (é extremamente difícil remover um elétron) e ausência total de reatividade em condições normais. O argônio não forma ligações químicas porque sua camada de valência saturada representa um estado energético ideal. Essa inércia química faz do argônio um gás ideal para criar atmosferas protetoras em metalurgia, soldagem e em lâmpadas elétricas. A configuração do argônio [Ar] serve como referência para descrever a configuração eletrônica dos elementos subsequentes da tabela periódica.
O argônio é quimicamente inerte em quase todas as condições. Sua camada eletrônica externa saturada o torna extremamente estável e não reativo. Ao contrário dos elementos vizinhos cloro e potássio, que formam facilmente compostos, o argônio não participa de nenhuma reação química em condições normais. Essa inércia absoluta faz do argônio o gás de proteção ideal para muitos processos industriais. Em laboratório, a temperaturas muito baixas e sob irradiação UV intensa, alguns compostos instáveis foram sintetizados, como o fluoridreto de argônio (HArF), que se decompõe rapidamente acima de 40 K. Esses compostos exóticos não têm aplicação prática, mas são de interesse teórico para entender os limites da ligação química.
O argônio é notavelmente abundante: constitui cerca de 0,934% da atmosfera terrestre em volume, o que o torna o terceiro gás atmosférico mais abundante depois do nitrogênio (78%) e do oxigênio (21%). Esta proporção representa cerca de 66 trilhões de toneladas de argônio na atmosfera terrestre. Paradoxalmente, apesar dessa abundância, o argônio permaneceu indetectado até 1894 devido à sua inércia total. Quase todo o argônio atmosférico é argônio-40, produzido pelo decaimento radioativo do potássio-40 (⁴⁰K) na crosta terrestre ao longo de bilhões de anos. O argônio industrial é produzido por destilação fracionada do ar líquido, um processo que também separa nitrogênio e oxigênio. A produção mundial de argônio excede 1 milhão de toneladas por ano. O argônio é relativamente barato devido à sua abundância atmosférica e à eficiência dos processos de separação.
O acúmulo de argônio-40 nas rochas por meio do decaimento do potássio-40 é a base do método de datação potássio-argônio (K-Ar), um dos mais importantes em geocronologia. Este método permite datar rochas vulcânicas e metamórficas desde alguns milhares de anos até vários bilhões de anos. O potássio-40 se desintegra com uma meia-vida de 1,25 bilhão de anos em argônio-40 (captura eletrônica) e cálcio-40 (decaimento β⁻). O argônio gasoso produzido pode escapar dos minerais em altas temperaturas, mas é aprisionado durante o resfriamento e a cristalização. Medindo a relação ⁴⁰Ar/⁴⁰K em um mineral, pode-se determinar o tempo decorrido desde sua última fusão ou metamorfismo. A variante argônio-argônio (⁴⁰Ar/³⁹Ar), mais precisa, é amplamente utilizada para datar eventos geológicos importantes e a evolução da Terra.
No universo primordial, o argônio estava praticamente ausente. O argônio-36 e o argônio-38 são produzidos por nucleossíntese em estrelas massivas durante a fusão de oxigênio e silício, e depois dispersos por supernovas. O argônio foi detectado em algumas nebulosas planetárias e remanescentes de supernovas. Na Terra, a dominância esmagadora do argônio-40 (99,6%) contrasta fortemente com a composição isotópica do argônio solar e meteorítico, onde o argônio-36 domina. Essa diferença revela que o argônio terrestre é principalmente radiogênico (produzido por decaimento radioativo na crosta) em vez de primordial. A análise das razões isotópicas do argônio em meteoritos e amostras planetárias fornece pistas cruciais sobre a formação e evolução do sistema solar. Marte possui uma atmosfera contendo cerca de 1,6% de argônio, principalmente argônio-40, evidência da atividade geológica passada do planeta.
N.B.:
O argônio que respiramos a cada momento vem, na verdade, das profundezas da Terra. Cada litro de ar que inalamos contém cerca de 9 mililitros de argônio (0,934%), mais do que o dióxido de carbono (0,04%). Esse argônio é quase inteiramente argônio-40, produzido continuamente há bilhões de anos pelo decaimento radioativo do potássio-40 nas rochas da crosta e do manto terrestres. O argônio escapa lentamente das rochas e se acumula na atmosfera, onde persiste indefinidamente, pois, sendo quimicamente inerte, não pode ser consumido por nenhum processo biológico ou geoquímico. Assim, cada respiração contém átomos de argônio que já estiveram presos nas profundezas de nosso planeta, testemunhas silenciosas do relógio radioativo da Terra.
Berílio (Z=4): um metal
raro com propriedades excepcionais 
