Χημικά χαρακτηριστικά του αργού. Το αργό είναι ένα ιδιαίτερο στοιχείο του περιοδικού συστήματος

ΟΡΙΣΜΟΣ

Αργόν- το δέκατο όγδοο στοιχείο του Περιοδικού πίνακα. Ονομασία - Ar από το λατινικό "argon". Βρίσκεται στην τρίτη περίοδο, ομάδα VIIIA. Ανήκει στην ομάδα των ευγενών (αδρανών) αερίων. Το πυρηνικό φορτίο είναι 18.

Το πιο κοινό στοιχείο της ομάδας VIIIA στη φύση. Η περιεκτικότητα αργού στον αέρα είναι 0,932% (όγκος), 1,28% (μάζα).

Είναι άχρωμο αέριο. Ελάχιστα διαλυτό στο νερό (η διαλυτότητα μειώνεται παρουσία ισχυρών ηλεκτρολυτών), καλύτερα - σε οργανικούς διαλύτες. Σχηματίζει μια σύνθεση clathrate 8Ar × 46H 2 O. Δεν αντιδρά με όλες τις άλλες ουσίες (απλές και σύνθετες).

Ατομικό και μοριακό βάρος αργού

ΟΡΙΣΜΟΣ

Σχετικό μοριακό βάρος μιας ουσίας (M r)είναι ένας αριθμός που δείχνει πόσες φορές η μάζα ενός δεδομένου μορίου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα, και σχετική ατομική μάζα ενός στοιχείου(A r) - πόσες φορές η μέση μάζα των ατόμων ενός χημικού στοιχείου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα.

Δεδομένου ότι το αργό υπάρχει σε ελεύθερη κατάσταση με τη μορφή μονοατομικών μορίων Ar, οι τιμές της ατομικής και μοριακής του μάζας συμπίπτουν. Είναι ίσα με 39.948.

Ισότοπα αργού

Είναι γνωστό ότι το αργό μπορεί να υπάρχει στη φύση με τη μορφή τριών σταθερών ισοτόπων 36 Ar (0,337%), 38 Ar (0,063%) και 40 Ar (99,6%). Οι μάζες τους είναι 36, 38 και 40, αντίστοιχα. Ο πυρήνας ενός ατόμου του ισοτόπου αργού 36 Ar περιέχει δεκαοκτώ πρωτόνια και δεκαοκτώ νετρόνια και τα ισότοπα 38 Ar και 40 Ar περιέχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, είκοσι και είκοσι δύο νετρόνια / a, αντίστοιχα.

Υπάρχουν τεχνητά ισότοπα αργού με μαζικούς αριθμούς από 32 έως 55, μεταξύ των οποίων το πιο σταθερό είναι το 39Ar με χρόνο ημιζωής 269 χρόνια.

Ιόντα αργού

Όπως το ήλιο και το νέο, όταν τα άτομα διεγείρονται έντονα, το αργό σχηματίζει μοριακά ιόντα τύπου Ar 2 +.

Μόριο αργού και άτομο

Στην ελεύθερη κατάσταση, το αργό υπάρχει με τη μορφή μονατομικών μορίων Ar.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

ΑΡΓΟΝ, Ar (λατ. Argon * a. argon; n. Argon; f. argon; and. argon), είναι χημικό στοιχείο της κύριας υποομάδας της ομάδας VIII του περιοδικού συστήματος, ανήκει σε αδρανή αέρια, ατομικός αριθμός 18, ατομική μάζα 39,948. Αποτελείται από τρία σταθερά ισότοπα, το κύριο είναι το 40 Ar (99.600%). Απομονώθηκε από τον αέρα το 1894 από τους Βρετανούς επιστήμονες J. Rayleigh και W. Ramsay.

Το αργό στη φύση

Στη φύση, το αργό υπάρχει μόνο σε ελεύθερη μορφή. Υπό κανονικές συνθήκες, το αργό είναι ένα άχρωμο, άοσμο και άγευστο αέριο. Το στερεό αργό κρυσταλλώνεται σε κυβικό αργό. αργόν 1,78 kg/m3, σημείο τήξεως 189,3°C, σημείο βρασμού 185,9°C, κρίσιμη πίεση 48 MPa, κρίσιμη θερμοκρασία 122,44°C. Το πρώτο δυναμικό ιονισμού είναι 15,69 eV. Ατομική ακτίνα 0,188 nm (1,88Ε).

Ιδιότητες αργού

Δεν έχουν ληφθεί χημικές ενώσεις (μόνο οι ενώσεις συμπερίληψης είναι γνωστές). Σε 1 λίτρο απεσταγμένου νερού, υπό κανονικές συνθήκες, διαλύονται 51,9 cm 3 αργού. Σχηματίζει κρυσταλλικούς ένυδρους τύπους Ar. 6H 2 O. Βάρος κλαρκ στον φλοιό της γης 4 . 10 -4; η περιεκτικότητα στην ατμόσφαιρα είναι 0,9325 % όγκου (6,5 . 10 16 kg), σε πυριγενή πετρώματα 2,2. 10 -5 cm 3 /g, σε νερό του ωκεανού 0,336 cm 3 /l. Ο μανδύας παρήγαγε 5,3. 10 19 kg 40 Ar, ο μέσος ρυθμός συσσώρευσης 40 Ar στο φλοιό της γης είναι 2,10 7 kg/έτος.

Από τα ορυκτά, τα άτομα αργού μεταναστεύουν κατά μήκος των εξαρθρώσεων σε ζώνες παραβίασης της κρυσταλλικής δομής και στη συνέχεια μέσω μικρορωγμών και πόρων εισέρχονται σε κοιτάσματα πετρελαίου και αερίου. Μια μέθοδος για τον προσδιορισμό της ηλικίας των γεωλογικών αντικειμένων βασίζεται στη μέτρηση της αναλογίας περιεκτικότητας 40 Ar/40 K σε ορυκτά που περιέχουν κάλιο. Η μέθοδος του αργού προσδιορίζει τις ηλικίες πυριγενών (με μίκα, αμφιβολίες), ιζηματογενείς (από γλαυκονίτες, σίλβινους), μεταμορφωμένα πετρώματα, για τα οποία η ηλικία δίνεται επίσης με γνωστή προσέγγιση. Έχει αναπτυχθεί μια μέθοδος χρονολόγησης ενεργοποίησης που βασίζεται στη μέτρηση του λόγου 40 Ar/39 Ar.

Λήψη και χρήση αργού

Στη βιομηχανία, το αργό λαμβάνεται κατά τη διαδικασία διαχωρισμού του αέρα κατά τη βαθιά ψύξη. Είναι δυνατό να ληφθεί αργό από τα αέρια καθαρισμού των στηλών σύνθεσης αμμωνίας. Ο διαχωρισμός του αργού από άλλα αδρανή αέρια πραγματοποιείται πλήρως με την αέρια χρωματογραφική μέθοδο.

Το αργό χρησιμοποιείται στη θερμική επεξεργασία μετάλλων που οξειδώνονται εύκολα. Σε προστατευτική ατμόσφαιρα αργού, πραγματοποιούνται συγκόλληση και κοπή σπάνιων και μη σιδηρούχων μετάλλων, τήξη κ.λπ., καλλιεργούνται κρύσταλλοι ημιαγωγών υλικών. Ένα ραδιενεργό ισότοπο (37 Ar) χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των συστημάτων αερισμού.

Μεταφρασμένο από τα ελληνικά "argon" σημαίνει "αργή" ή "ανενεργό". Ένας τέτοιος ορισμός αέριο αργόπου λαμβάνεται λόγω των αδρανών ιδιοτήτων του, επιτρέποντάς του να χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλούς βιομηχανικούς και οικιακούς σκοπούς.

Χημικό στοιχείο Ar

Ar- Το 18ο στοιχείο του περιοδικού πίνακα του Μεντελέεφ, που σχετίζεται με τα ευγενή αδρανή αέρια. Η ουσία αυτή είναι η τρίτη μετά το Ν (άζωτο) και το Ο (οξυγόνο) ως προς την περιεκτικότητα στην ατμόσφαιρα της Γης. Υπό κανονικές συνθήκες, είναι άχρωμο, μη εύφλεκτο, μη τοξικό, άγευστο και άοσμο.

Άλλες ιδιότητες του αερίου αργού:

• ατομική μάζα: 39,95;
• Περιεκτικότητα σε αέρα: 0,9% κατ' όγκο και 1,3% κατά μάζα.
• πυκνότητα υπό κανονικές συνθήκες: 1,78 kg/m³;
• Σημείο βρασμού: -186°C.

Στο σχήμα, το όνομα του χημικού στοιχείου και οι ιδιότητές του

Αυτό το στοιχείο ανακαλύφθηκε από τους John Strutt και William Ramsay ενώ μελετούσαν τη σύνθεση του αέρα. Η διαφορά στην πυκνότητα κατά τη διάρκεια διαφόρων χημικών δοκιμών οδήγησε τους επιστήμονες στην ιδέα ότι εκτός από το άζωτο και το οξυγόνο, υπάρχει ένα αδρανές βαρύ αέριο στην ατμόσφαιρα. Ως αποτέλεσμα, το 1894, έγινε μια δήλωση σχετικά με την ανακάλυψη ενός χημικού στοιχείου, το μερίδιο του οποίου σε κάθε κυβικό μέτρο αέρα είναι 15 g.

Πώς εξορύσσεται το αργό

Το Ar δεν αλλάζει κατά τη χρήση του και επιστρέφει πάντα στην ατμόσφαιρα. Επομένως, οι επιστήμονες θεωρούν αυτή την πηγή ανεξάντλητη. Εξάγεται ως υποπροϊόν του διαχωρισμού του αέρα σε οξυγόνο και άζωτο μέσω απόσταξης σε χαμηλή θερμοκρασία.

Για την εφαρμογή αυτής της μεθόδου, χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές διαχωρισμού αέρα, που αποτελούνται από στήλες υψηλής και χαμηλής πίεσης και έναν συμπυκνωτή εξατμιστή. Ως αποτέλεσμα της διαδικασίας ανόρθωσης (διαχωρισμού), το αργό λαμβάνεται με μικρές ακαθαρσίες (3-10%) αζώτου και οξυγόνου. Για τον καθαρισμό, οι ακαθαρσίες αφαιρούνται χρησιμοποιώντας πρόσθετες χημικές αντιδράσεις. Οι σύγχρονες τεχνολογίες καθιστούν δυνατή την επίτευξη 99,99% καθαρότητας αυτού του προϊόντος.

Παρουσιάζονται εγκαταστάσεις για την παραγωγή αυτού του χημικού στοιχείου

Το αέριο αργό αποθηκεύεται και μεταφέρεται σε χαλύβδινους κυλίνδρους (GOST 949-73), οι οποίοι είναι γκρι με μια λωρίδα και μια αντίστοιχη πράσινη επιγραφή. Ταυτόχρονα, η διαδικασία πλήρωσης του δοχείου πρέπει να συμμορφώνεται πλήρως με τα τεχνολογικά πρότυπα και τους κανόνες ασφαλείας. Λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τις ιδιαιτερότητες της πλήρωσης κυλίνδρων αερίου μπορείτε να βρείτε στο άρθρο: φιάλες μείγματος συγκόλλησης - τεχνικά χαρακτηριστικά και κανόνες λειτουργίας.

Πού χρησιμοποιείται το αέριο αργό;

Αυτό το στοιχείο έχει ένα αρκετά μεγάλο εύρος. Παρακάτω είναι οι κύριοι τομείς χρήσης του:

1. πλήρωση της εσωτερικής κοιλότητας των λαμπτήρων πυρακτώσεως και των παραθύρων με διπλά τζάμια.
2. μετατόπιση υγρασίας και οξυγόνου για μακροχρόνια αποθήκευση προϊόντων διατροφής.
3. πυροσβεστικό μέσο σε ορισμένα συστήματα πυρόσβεσης.
4. προστατευτικό περιβάλλον κατά τη διαδικασία συγκόλλησης.
5. αέριο πλάσματος για συγκόλληση και κοπή πλάσματος.

Στην παραγωγή συγκόλλησης, χρησιμοποιείται ως προστατευτικό μέσο στη διαδικασία συγκόλλησης σπάνιων μετάλλων (νιόβιο, τιτάνιο, ζιρκόνιο) και των κραμάτων τους, κραματοποιημένων χάλυβων διαφόρων ποιοτήτων, καθώς και κραμάτων αλουμινίου, μαγνησίου και χρωμίου-νικελίου. Για τα σιδηρούχα μέταλλα, κατά κανόνα, χρησιμοποιείται ένα μείγμα Ar με άλλα αέρια - ήλιο, οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο.

Τύπος προστατευτικού περιβάλλοντος κατά τη διαδικασία συγκόλλησης, που δημιουργεί αργό

Προφυλάξεις κατά τη χρήση

Αυτό το χημικό στοιχείο δεν ενέχει κανέναν απολύτως κίνδυνο για το περιβάλλον, αλλά σε υψηλές συγκεντρώσεις έχει ασφυκτική επίδραση στον άνθρωπο. Συχνά συσσωρεύεται γύρω από το δάπεδο σε χώρους με ανεπαρκή αερισμό και με σημαντική μείωση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο, μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια συνείδησης και ακόμη και θάνατο. Επομένως, είναι σημαντικό να παρακολουθείτε τη συγκέντρωση οξυγόνου στον κλειστό χώρο, η οποία δεν πρέπει να πέσει κάτω από το 19%.

Το Liquid Ar μπορεί να προκαλέσει κρυοπαγήματα στις περιοχές του δέρματος και να βλάψει τη βλεννογόνο μεμβράνη των ματιών, επομένως είναι σημαντικό να χρησιμοποιείτε προστατευτικό ρουχισμό και γυαλιά κατά τη διάρκεια της εργασίας. Όταν εργάζεστε σε ατμόσφαιρα αυτού του αερίου, για να αποφευχθεί η ασφυξία, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείτε μια συσκευή απομόνωσης οξυγόνου ή μια μάσκα αερίου σωλήνα.

Όλοι γνωρίζουμε ότι το αργό χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση διαφόρων μετάλλων, αλλά δεν σκέφτηκαν όλοι τι είναι αυτό το χημικό στοιχείο. Εν τω μεταξύ, η ιστορία του είναι πλούσια σε γεγονότα. Αναμφισβήτητα, το αργό είναι ένα εξαιρετικό αντίγραφο του περιοδικού πίνακα του Mendeleev, το οποίο δεν έχει ανάλογο. Ο ίδιος ο επιστήμονας αναρωτήθηκε κάποτε πώς θα μπορούσε να φτάσει μέχρι εδώ.

Περίπου το 0,9% αυτού του αερίου υπάρχει στην ατμόσφαιρα. Όπως το άζωτο, είναι ουδέτερο στη φύση του, άχρωμο και άοσμο. Δεν είναι κατάλληλο για τη διατήρηση της ζωής, αλλά είναι απλά αναντικατάστατο σε ορισμένους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας.

Μια μικρή παρέκκλιση στην ιστορία

Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από έναν Άγγλο και φυσικό από εκπαίδευση G. Cavendish, ο οποίος παρατήρησε την παρουσία στον αέρα κάτι καινούργιου, ανθεκτικού στη χημική επίθεση. Δυστυχώς, ο Κάβεντις δεν έμαθε ποτέ τη φύση του νέου αερίου. Λίγο περισσότερο από εκατό χρόνια αργότερα, ένας άλλος επιστήμονας, ο John William Strath, το παρατήρησε αυτό. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι στο άζωτο από τον αέρα υπήρχε κάποια πρόσμιξη αερίου άγνωστης προέλευσης, αλλά δεν μπορούσε ακόμη να καταλάβει αν ήταν αργό ή κάτι άλλο.

Ταυτόχρονα, το αέριο δεν αντέδρασε με διάφορα μέταλλα, χλώριο, οξέα, αλκάλια. Δηλαδή από χημική άποψη ήταν αδρανής φύσης. Μια άλλη έκπληξη ήταν η ανακάλυψη - το μόριο του νέου αερίου περιλαμβάνει μόνο ένα άτομο. Και εκείνη την εποχή, μια παρόμοια σύνθεση αερίων ήταν ακόμα άγνωστη.

Η δημόσια ανακοίνωση του νέου αερίου συγκλόνισε πολλούς επιστήμονες από όλο τον κόσμο - πώς θα μπορούσε κανείς να παραβλέψει το νέο αέριο στον αέρα σε πολλές επιστημονικές μελέτες και πειράματα;! Αλλά δεν πίστευαν όλοι οι επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένου του Μεντελίεφ, στην ανακάλυψη. Κρίνοντας από την ατομική μάζα του νέου αερίου (39,9), θα πρέπει να βρίσκεται μεταξύ καλίου (39,1) και ασβεστίου (40,1), αλλά η θέση είχε ήδη ληφθεί.

Όπως ήδη αναφέρθηκε, το αργό έχει μια πλούσια και αστυνομική ιστορία. Για κάποιο διάστημα είχε ξεχαστεί, αλλά μετά την ανακάλυψη του ηλίου, το νέο αέριο αναγνωρίστηκε επίσημα. Αποφασίστηκε να διατεθεί μια ξεχωριστή μηδενική θέση για αυτό, που βρίσκεται μεταξύ αλογόνων και αλκαλιμετάλλων.

Ιδιότητες

Μεταξύ άλλων αδρανών αερίων που περιλαμβάνονται στη βαριά ομάδα, το αργό θεωρείται το ελαφρύτερο. Η μάζα του υπερβαίνει το βάρος του αέρα κατά 1,38 φορές. Το αέριο περνά σε υγρή κατάσταση σε θερμοκρασία -185,9 ° C και στους -189,4 ° C και κανονική πίεση στερεοποιείται.

Το αργό διαφέρει από το ήλιο και το νέον στο ότι είναι σε θέση να διαλύεται στο νερό - σε θερμοκρασία 20 βαθμών σε ποσότητα 3,3 ml ανά εκατό γραμμάρια υγρού. Αλλά σε μια σειρά από οργανικά διαλύματα, το αέριο διαλύεται καλύτερα. Η πρόσκρουση ενός ηλεκτρικού ρεύματος το κάνει να λάμπει, επομένως έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στον εξοπλισμό φωτισμού.

Οι βιολόγοι ανακάλυψαν μια άλλη χρήσιμη ιδιότητα που έχει το αργό. Αυτό είναι ένα είδος περιβάλλοντος όπου το φυτό αισθάνεται υπέροχα, όπως αποδεικνύεται από πειράματα. Όντας λοιπόν σε ατμόσφαιρα αερίου, οι φυτεμένοι σπόροι ρυζιού, καλαμποκιού, αγγουριών και σίκαλης έδωσαν τα φύτρα τους. Σε μια διαφορετική ατμόσφαιρα, όπου το 98% είναι αργό και το 2% οξυγόνο, καλλιέργειες λαχανικών όπως τα καρότα, το μαρούλι και τα κρεμμύδια φυτρώνουν καλά.

Αυτό που είναι ιδιαίτερα χαρακτηριστικό είναι ότι η περιεκτικότητα σε αυτό το αέριο στον φλοιό της γης είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή άλλων στοιχείων της ομάδας του. Η περιεκτικότητά του κατά προσέγγιση είναι 0,04 g ανά τόνο. Αυτή είναι 14 φορές η ποσότητα ηλίου και 57 φορές η ποσότητα νέου. Όσο για το σύμπαν γύρω μας, υπάρχει ακόμη περισσότερο, ειδικά σε διαφορετικά αστέρια και σε νεφελώματα. Σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, υπάρχει περισσότερο αργό στο διάστημα από το χλώριο, τον φώσφορο, το ασβέστιο ή το κάλιο, που υπάρχουν σε αφθονία στη Γη.

Λήψη αερίου

Αυτό το αργό σε κυλίνδρους, στους οποίους το συναντάμε συχνά, είναι μια ανεξάντλητη πηγή. Επιπλέον, σε κάθε περίπτωση, επιστρέφει στην ατμόσφαιρα λόγω του ότι κατά τη χρήση δεν αλλάζει σε φυσικούς ή χημικούς όρους. Εξαίρεση μπορεί να αποτελούν περιπτώσεις κατανάλωσης μικρής ποσότητας ισοτόπων αργού για τη λήψη νέων ισοτόπων και στοιχείων κατά τη διάρκεια των πυρηνικών αντιδράσεων.

Στη βιομηχανία, το αέριο λαμβάνεται με το διαχωρισμό του αέρα σε οξυγόνο και άζωτο. Ως αποτέλεσμα, το αέριο γεννιέται ως υποπροϊόν. Για αυτό, χρησιμοποιείται ειδικός βιομηχανικός εξοπλισμός για διπλή ανόρθωση με δύο στήλες υψηλής και χαμηλής πίεσης και έναν ενδιάμεσο συμπυκνωτή εξατμιστή. Επιπλέον, τα απόβλητα από την παραγωγή αμμωνίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή αργού.

Περιοχή εφαρμογής

Το πεδίο εφαρμογής του αργού έχει διάφορους τομείς:

• βιομηχανία τροφίμων;
• μεταλλουργία;
• επιστημονική έρευνα και πειράματα·
• εργασίες συγκόλλησης?
• ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ;
• Αυτοκινητοβιομηχανία.

Αυτό το ουδέτερο αέριο βρίσκεται μέσα στα ηλεκτρικά πόδια, γεγονός που επιβραδύνει την εξάτμιση του πηνίου βολφραμίου μέσα. Λόγω αυτής της ιδιότητας, η μηχανή συγκόλλησης που βασίζεται σε αυτό το αέριο χρησιμοποιείται ευρέως. Το αργό σάς επιτρέπει να συνδέετε αξιόπιστα εξαρτήματα από αλουμίνιο και ντουραλουμίνιο.

Το αέριο χρησιμοποιήθηκε ευρέως για τη δημιουργία προστατευτικής και αδρανούς ατμόσφαιρας. Αυτό είναι συνήθως απαραίτητο για τη θερμική επεξεργασία εκείνων των μετάλλων που υπόκεινται εύκολα σε οξείδωση. Σε μια ατμόσφαιρα αργού, οι κρύσταλλοι αναπτύσσονται καλά για να αποκτήσουν στοιχεία ημιαγωγών ή υπερκαθαρά υλικά.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης αργού στη συγκόλληση

Όσον αφορά την περιοχή συγκόλλησης, το αργό προσφέρει ορισμένα πλεονεκτήματα. Πρώτα απ 'όλα, τα μεταλλικά μέρη δεν θερμαίνονται τόσο πολύ κατά τη συγκόλληση. Αυτό αποφεύγει την παραμόρφωση. Άλλα οφέλη περιλαμβάνουν:

• αξιόπιστη προστασία της συγκόλλησης.
• Η ταχύτητα είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερη.
• η διαδικασία είναι εύκολο να ελεγχθεί.
• Η συγκόλληση μπορεί να είναι μηχανοποιημένη ή πλήρως αυτοματοποιημένη.
• η δυνατότητα σύνδεσης εξαρτημάτων από ανόμοια μέταλλα.

Ταυτόχρονα, το αργό συγκόλλησης συνεπάγεται επίσης μια σειρά από μειονεκτήματα:

• Η συγκόλληση παράγει υπεριώδη ακτινοβολία.
• Για να χρησιμοποιήσετε τόξο υψηλού αμπέρ, απαιτείται ψύξη υψηλής ποιότητας.
• δύσκολη εργασία σε εξωτερικούς χώρους ή βύθισμα.

Ωστόσο, με τόσα πολλά πλεονεκτήματα, είναι δύσκολο να υποτιμηθεί η σημασία της συγκόλλησης με αργό.

Προληπτικά μέτρα

Πρέπει να δίνεται προσοχή κατά τη χρήση αργού. Αν και το αέριο είναι μη τοξικό, μπορεί να προκαλέσει ασφυξία αντικαθιστώντας το οξυγόνο ή υγροποιώντας το. Επομένως, είναι εξαιρετικά σημαντικό να ελέγχετε την ένταση του O 2 στον αέρα (τουλάχιστον 19%) χρησιμοποιώντας ειδικά όργανα, χειροκίνητα ή αυτόματα.

Η εργασία με υγρό αέριο απαιτεί εξαιρετική προσοχή, καθώς η χαμηλή θερμοκρασία αργού μπορεί να προκαλέσει σοβαρά κρυοπαγήματα του δέρματος και βλάβη στη μεμβράνη των ματιών. Πρέπει να χρησιμοποιούνται γυαλιά και προστατευτική ενδυμασία. Τα άτομα που πρέπει να εργαστούν σε ατμόσφαιρα αργού πρέπει να φορούν μάσκες αερίων ή άλλες μονωτικές συσκευές οξυγόνου.

Εμφάνιση απλής ουσίας
Αδρανή αέριο, άχρωμο, άγευστο και άοσμο
Ιδιότητες ατόμου
Όνομα, σύμβολο, αριθμός	Argon / Argon (Ar), 18
Ατομική μάζα (μοριακή μάζα)	39.948 α. π.μ. (g/mol)
Ηλεκτρονική διαμόρφωση	3s 2 3p 6
Ακτίνα ατόμου	71 μ.μ
Χημικές ιδιότητες
ομοιοπολική ακτίνα	106 μ.μ
Ακτίνα ιόντων	154 μ.μ
Ηλεκτραρνητικότητα	4.3 (Κλίμακα Pauling)
Δυναμικό ηλεκτροδίου	0
Καταστάσεις οξείδωσης	0
Ενέργεια ιοντισμού (πρώτο ηλεκτρόνιο)	1519,6 (15,75) kJ/mol (eV)
Θερμοδυναμικές ιδιότητες μιας απλής ουσίας
Πυκνότητα (στο ν.α.)	(στους 186 °C) 1,40 g/cm3
Θερμοκρασία τήξης	83,8 Χιλ
Θερμοκρασία βρασμού	87,3 Χιλ
Θερμότητα εξάτμισης	6,52 kJ/mol
Μοριακή θερμοχωρητικότητα	20,79 J/(K mol)
Μοριακός όγκος	24,2 cm 3 / mol
Το κρυσταλλικό πλέγμα μιας απλής ουσίας
Δομή πλέγματος	κυβικό πρόσωπο-κεντρικό
Παράμετροι πλέγματος	5.260Α
Θερμοκρασία Debye	85 χιλ
Άλλα χαρακτηριστικά
Θερμική αγωγιμότητα	(300 K) 0,0177 W/(m K)

Η ιστορία της ανακάλυψης του αργού ξεκινά το 1785, όταν ο Άγγλος φυσικός και χημικός Henry Cavendish, μελετώντας τη σύνθεση του αέρα, αποφάσισε να διαπιστώσει εάν όλο το άζωτο στον αέρα ήταν οξειδωμένο.

Για πολλές εβδομάδες, υπέβαλλε το μείγμα αέρα και οξυγόνου σε σωλήνες σχήματος U σε ηλεκτρική εκκένωση, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται ολοένα και περισσότερα μέρη καφέ οξειδίων του αζώτου, τα οποία ο ερευνητής διέλυε περιοδικά σε αλκάλια. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, ο σχηματισμός οξειδίων σταμάτησε, αλλά μετά τη δέσμευση του εναπομείναντος οξυγόνου, παρέμεινε μια φυσαλίδα αερίου, ο όγκος της οποίας δεν μειώθηκε κατά τη διάρκεια παρατεταμένης έκθεσης σε ηλεκτρικές εκκενώσεις παρουσία οξυγόνου. Ο Cavendish υπολόγισε ότι ο όγκος της υπόλοιπης φυσαλίδας αερίου ήταν το 1/120 του αρχικού όγκου αέρα. Μη μπορώντας να λύσει το μυστήριο της φούσκας, ο Κάβεντις σταμάτησε την έρευνά του και δεν δημοσίευσε καν τα αποτελέσματά του. Μόνο πολλά χρόνια αργότερα, ο Άγγλος φυσικός Τζέιμς Μάξγουελ συνέλεξε και δημοσίευσε αδημοσίευτα χειρόγραφα και εργαστηριακές σημειώσεις του Κάβεντις.

Η περαιτέρω ιστορία της ανακάλυψης του αργού συνδέεται με το όνομα του Rayleigh, ο οποίος αφιέρωσε αρκετά χρόνια στη μελέτη της πυκνότητας των αερίων, ιδιαίτερα του αζώτου. Αποδείχθηκε ότι ένα λίτρο αζώτου που λαμβάνεται από τον αέρα ζύγιζε περισσότερο από ένα λίτρο «χημικού» αζώτου (που λαμβάνεται με την αποσύνθεση οποιασδήποτε αζωτούχου ένωσης, για παράδειγμα, οξείδιο του αζώτου, οξείδιο του αζώτου, αμμωνία, ουρία ή άλας) κατά 1,6 mg ( το βάρος του πρώτου ήταν ίσο με 1,2521 και του δεύτερου 1,2505). Αυτή η διαφορά δεν ήταν τόσο μικρή που θα μπορούσε να αποδοθεί στο πειραματικό λάθος. Επιπλέον, επαναλαμβανόταν συνεχώς ανεξάρτητα από την πηγή λήψης χημικού αζώτου.

Χωρίς να καταλήξει σε λύση, το φθινόπωρο του 1892, ο Rayleigh δημοσίευσε μια επιστολή προς τους επιστήμονες στο περιοδικό Nature, ζητώντας τους να εξηγήσουν το γεγονός ότι, ανάλογα με τη μέθοδο εξαγωγής αζώτου, έλαβε διαφορετικές τιμές πυκνότητας. Το γράμμα διαβάστηκε από πολλούς επιστήμονες, αλλά κανείς δεν μπόρεσε να απαντήσει στο ερώτημα που τέθηκε σε αυτό.

Έτοιμη απάντηση δεν είχε και ο ήδη γνωστός Άγγλος χημικός Γουίλιαμ Ράμσεϊ, ο οποίος όμως πρότεινε στον Ρέιλι τη συνεργασία του. Η διαίσθηση ώθησε τον Ramsay να προτείνει ότι το άζωτο του αέρα περιέχει ακαθαρσίες ενός άγνωστου και βαρύτερου αερίου, και ο Dewar επέστησε την προσοχή του Rayleigh στην περιγραφή των αρχαίων πειραμάτων του Cavendish (που είχε ήδη δημοσιευτεί εκείνη τη στιγμή).

Προσπαθώντας να απομονώσουν το κρυμμένο στοιχείο από τον αέρα, ο καθένας από τους επιστήμονες ακολούθησε τον δικό του δρόμο. Ο Rayleigh επανέλαβε το πείραμα Cavendish σε μεγαλύτερη κλίμακα και σε υψηλότερο τεχνικό επίπεδο. Ένας μετασχηματιστής που ενεργοποιήθηκε στα 6000 βολτ έστειλε μια δέσμη ηλεκτρικών σπινθήρων σε ένα κουδούνι 50 λίτρων γεμάτο με άζωτο. Μια ειδική τουρμπίνα δημιούργησε ένα σιντριβάνι από πιτσιλιές αλκαλικού διαλύματος στο κουδούνι, απορροφώντας οξείδια του αζώτου και ακαθαρσίες διοξειδίου του άνθρακα. Ο Rayleigh στέγνωσε το υπόλοιπο αέριο και το πέρασε μέσα από έναν πορσελάνινο σωλήνα με θερμαινόμενα ρινίσματα χαλκού, τα οποία διατηρούσαν το υπόλοιπο οξυγόνο. Η εμπειρία κράτησε αρκετές μέρες.

Ο Ramsay εκμεταλλεύτηκε την ικανότητα που ανακάλυψε στο θερμαινόμενο μεταλλικό μαγνήσιο να απορροφά άζωτο, σχηματίζοντας στερεό νιτρίδιο μαγνησίου. Περνούσε επανειλημμένα αρκετά λίτρα αζώτου από τη συσκευή που είχε συναρμολογήσει. Μετά από 10 ημέρες, ο όγκος του αερίου σταμάτησε να μειώνεται, επομένως, όλο το άζωτο δεσμεύτηκε. Ταυτόχρονα, με συνδυασμό με χαλκό, αφαιρέθηκε το οξυγόνο, το οποίο υπήρχε ως πρόσμειξη στο άζωτο. Με αυτόν τον τρόπο, ο Ramsay στο πρώτο πείραμα κατάφερε να απομονώσει περίπου 100 cm³ νέου αερίου.

Έτσι, ανακαλύφθηκε ένα νέο στοιχείο. Έγινε γνωστό ότι είναι σχεδόν μιάμιση φορά βαρύτερο από το άζωτο και είναι το 1/80 του όγκου του αέρα. Ο Ramsay, χρησιμοποιώντας ακουστικές μετρήσεις, διαπίστωσε ότι το μόριο ενός νέου αερίου αποτελείται από ένα άτομο - πριν από αυτό, τέτοια αέρια σε σταθερή κατάσταση δεν είχαν συναντηθεί. Από αυτό προέκυψε ένα πολύ σημαντικό συμπέρασμα - αφού το μόριο είναι μονοατομικό, τότε, προφανώς, το νέο αέριο δεν είναι μια σύνθετη χημική ένωση, αλλά μια απλή ουσία.

Οι Ramsay και Rayleigh αφιέρωσαν πολύ χρόνο μελετώντας την αντιδραστικότητά του σε σχέση με πολλές χημικά δραστικές ουσίες. Όμως, όπως ήταν αναμενόμενο, κατέληξαν στο συμπέρασμα: το αέριό τους είναι εντελώς ανενεργό. Ήταν εκπληκτικό - μέχρι τότε, καμία τέτοια αδρανής ουσία δεν ήταν γνωστή.

Η φασματική ανάλυση έπαιξε σημαντικό ρόλο στη μελέτη του νέου αερίου. Το φάσμα του αερίου που απελευθερώνεται από τον αέρα, με τις χαρακτηριστικές πορτοκαλί, μπλε και πράσινες γραμμές, διέφερε απότομα από τα φάσματα των ήδη γνωστών αερίων. Ο William Crookes, ένας από τους πιο εξέχοντες φασματογράφους της εποχής, μέτρησε σχεδόν 200 γραμμές στο φάσμα του. Το επίπεδο ανάπτυξης της φασματικής ανάλυσης εκείνη την εποχή δεν επέτρεψε να προσδιοριστεί εάν το παρατηρούμενο φάσμα ανήκε σε ένα ή περισσότερα στοιχεία. Λίγα χρόνια αργότερα, αποδείχθηκε ότι ο Ramsay και ο Rayleigh κρατούσαν στα χέρια τους όχι έναν ξένο, αλλά πολλούς - έναν ολόκληρο γαλαξία αδρανών αερίων.

Στις 7 Αυγούστου 1894 στην Οξφόρδη, σε μια συνάντηση της Βρετανικής Ένωσης Φυσικών, Χημικών και Φυσικών, δόθηκε ένα μήνυμα για την ανακάλυψη ενός νέου στοιχείου, το οποίο ονομάστηκε αργό. Στην έκθεσή του, ο Rayleigh δήλωσε ότι περίπου 15 g ανοιχτού αερίου (1,288 wt.%) υπάρχουν σε κάθε κυβικό μέτρο αέρα. Υπερβολικά απίστευτο ήταν το γεγονός ότι αρκετές γενιές επιστημόνων δεν παρατήρησαν το συστατικό μέρος του αέρα, και μάλιστα σε ένα ολόκληρο ποσοστό! Μέσα σε λίγες μέρες, δεκάδες φυσικοί επιστήμονες από διαφορετικές χώρες δοκίμασαν τα πειράματα των Ramsay και Rayleigh. Δεν υπήρχε αμφιβολία: ο αέρας περιέχει αργό.

Δέκα χρόνια αργότερα, το 1904, ο Rayleigh έλαβε το Νόμπελ Φυσικής για τις μελέτες του σχετικά με τις πυκνότητες των πιο κοινών αερίων και την ανακάλυψη του αργού, και ο Ramsay έλαβε το Νόμπελ Χημείας για την ανακάλυψη διαφόρων αδρανών αερίων στην ατμόσφαιρα.

Κύρια εφαρμογή

βιομηχανία τροφίμων

Σε ελεγχόμενο περιβάλλον, το αργό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο του αζώτου σε πολλές διεργασίες. Η υψηλή διαλυτότητά του (διπλάσια διαλυτότητα του αζώτου) και ορισμένα μοριακά χαρακτηριστικά το καθιστούν ειδικό για αποθήκευση λαχανικών. Υπό ορισμένες συνθήκες, είναι σε θέση να επιβραδύνει τις μεταβολικές αντιδράσεις και να μειώσει σημαντικά την ανταλλαγή αερίων.

Παραγωγή γυαλιού, τσιμέντου και ασβέστη

Όταν χρησιμοποιείται για την πλήρωση κιγκλιδωμάτων με διπλά τζάμια, το αργό παρέχει εξαιρετική θερμομόνωση.

Μεταλλουργία

Το αργό χρησιμοποιείται για την πρόληψη της επαφής και της επακόλουθης αλληλεπίδρασης μεταξύ του τηγμένου μετάλλου και της περιβάλλουσας ατμόσφαιρας.

Η χρήση αργού βελτιστοποιεί διεργασίες όπως η ανάμειξη λιωμένου, ο καθαρισμός της λεκάνης του αντιδραστήρα για την πρόληψη της επαναοξείδωσης του χάλυβα και η ειδική επεξεργασία χάλυβα σε απαερωτήρες κενού, συμπεριλαμβανομένης της διαδικασίας απανθράκωσης κενού-οξυγόνου, οξειδοαναγωγής και ανοικτής καύσης. Ωστόσο, το αργό έχει κερδίσει τη μεγαλύτερη δημοτικότητα στις διαδικασίες απανθράκωσης αργού-οξυγόνου μη επεξεργασμένου χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο, γεγονός που καθιστά δυνατή την ελαχιστοποίηση της οξείδωσης του χρωμίου.

Εργαστηριακές μελέτες και αναλύσεις

Στην καθαρή του μορφή και σε συνδυασμό με άλλα αέρια, το αργό χρησιμοποιείται για βιομηχανικές και ιατρικές αναλύσεις και δοκιμές ποιοτικού ελέγχου.

Συγκεκριμένα, το αργό λειτουργεί ως αέριο πλάσμα στην επαγωγικά συζευγμένη φασματομετρία εκπομπής πλάσματος (ICP), ένα μαξιλάρι αερίου στη φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης σε φούρνο γραφίτη (GFAAS) και ως αέριο φορέας στην αέρια χρωματογραφία χρησιμοποιώντας διάφορους αναλυτές αερίων.

Σε συνδυασμό με το μεθάνιο, το αργό χρησιμοποιείται σε μετρητές Geiger και ανιχνευτές φθορισμού ακτίνων Χ (XRF), όπου δρα ως αέριο σβέσης.

Συγκόλληση, κοπή και επίστρωση

Το αργό χρησιμοποιείται ως προστατευτικό μέσο σε διεργασίες συγκόλλησης τόξου, θωρακική εμφύσηση αερίου και κοπή πλάσματος.

Το αργό εμποδίζει την οξείδωση των συγκολλήσεων και μειώνει την ποσότητα καπνού που εκπέμπεται κατά τη διαδικασία συγκόλλησης.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ

Το εξαιρετικά καθαρό αργό χρησιμεύει ως αέριο φορέας για αντιδραστικά μόρια, καθώς και ως αδρανές αέριο για την προστασία των ημιαγωγών από ξένες ακαθαρσίες (για παράδειγμα, το αργό παρέχει το απαραίτητο περιβάλλον για την ανάπτυξη κρυστάλλων πυριτίου και γερμανίου).

Στην ιοντική κατάσταση, το αργό χρησιμοποιείται σε διαδικασίες επιμετάλλωσης, εμφύτευσης ιόντων, κανονικοποίησης και χάραξης στην κατασκευή ημιαγωγών και στην κατασκευή υλικών υψηλής απόδοσης.

Αυτοκινητοβιομηχανία και βιομηχανία μεταφορών

Το συσκευασμένο αργό υπό πίεση χρησιμοποιείται για το φούσκωμα των αερόσακων στα αυτοκίνητα.