ลักษณะทางเคมีของอาร์กอน อาร์กอนเป็นองค์ประกอบพิเศษของระบบธาตุ

คำนิยาม

อาร์กอน- องค์ประกอบที่สิบแปดของตารางธาตุ การกำหนด - Ar จากภาษาละติน "อาร์กอน" ตั้งอยู่ในยุคที่สามกลุ่ม VIIIA อยู่ในกลุ่มของก๊าซมีตระกูล (เฉื่อย) ประจุนิวเคลียร์คือ 18

องค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดของกลุ่ม VIIIA ในธรรมชาติ ปริมาณอาร์กอนในอากาศคือ 0.932% (ปริมาตร), 1.28% (มวล)

เป็นก๊าซไม่มีสี ละลายได้ไม่ดีในน้ำ (ความสามารถในการละลายลดลงเมื่อมีอิเล็กโทรไลต์ที่แรง) ดีกว่า - ในตัวทำละลายอินทรีย์ สร้างองค์ประกอบคลาเทรต 8Ar × 46H 2 O ไม่ทำปฏิกิริยากับสารอื่นๆ ทั้งหมด (เรียบง่ายและซับซ้อน)

น้ำหนักอะตอมและโมเลกุลของอาร์กอน

คำนิยาม

น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของสาร (M r)เป็นตัวเลขที่แสดงว่ามวลของโมเลกุลที่กำหนดนั้นมากกว่า 1/12 ของมวลอะตอมของคาร์บอนเป็นจำนวนเท่าใด และ มวลอะตอมสัมพัทธ์ของธาตุ(A r) - มวลเฉลี่ยของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีมากกว่า 1/12 ของมวลอะตอมของคาร์บอน

เนื่องจากอาร์กอนมีอยู่ในสถานะอิสระในรูปแบบของโมเลกุล monatomic Ar ค่าของมวลอะตอมและโมเลกุลจึงตรงกัน มีค่าเท่ากับ 39.948

ไอโซโทปของอาร์กอน

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอาร์กอนสามารถดำรงอยู่ในธรรมชาติได้ในรูปของไอโซโทปเสถียรสามชนิด 36 Ar (0.337%), 38 Ar (0.063%) และ 40 Ar (99.6%) จำนวนมวลคือ 36, 38 และ 40 ตามลำดับ นิวเคลียสของอะตอมของไอโซโทปอาร์กอน 36 Ar ประกอบด้วยโปรตอนสิบแปดตัวและนิวตรอนสิบแปดตัว และไอโซโทป 38 Ar และ 40 Ar มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน ยี่สิบสองนิวตรอน / a ตามลำดับ

มีไอโซโทปเทียมของอาร์กอนที่มีเลขมวลตั้งแต่ 32 ถึง 55 ซึ่งมีเสถียรภาพมากที่สุดคือ 39Ar โดยมีครึ่งชีวิต 269 ปี

อาร์กอนไอออน

เช่นเดียวกับฮีเลียมและนีออน เมื่ออะตอมตื่นเต้นอย่างมาก อาร์กอนจะก่อตัวเป็นโมเลกุลไอออนของประเภท Ar 2 +

อาร์กอนโมเลกุลและอะตอม

ในสภาวะอิสระ อาร์กอนมีอยู่ในรูปของโมเลกุลโมโนโมโน

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่าง 1

ARGON, Ar (lat. Argon * a. argon; n. Argon; f. argon; and. argon) เป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม VIII ของระบบธาตุ ซึ่งเป็นก๊าซเฉื่อย เลขอะตอม 18 มวลอะตอม 39.948 ประกอบด้วยไอโซโทปเสถียรสามไอโซโทป ไอโซโทปหลักคือ 40 Ar (99.600%) แยกออกจากอากาศในปี 1894 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ J. Rayleigh และ W. Ramsay

อาร์กอนในธรรมชาติ

โดยธรรมชาติแล้ว อาร์กอนมีอยู่ในรูปแบบอิสระเท่านั้น ภายใต้สภาวะปกติ อาร์กอนเป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และรสจืด อาร์กอนแข็งตกผลึกเป็นลูกบาศก์อาร์กอน อาร์กอน 1.78 กก./ลบ.ม. จุดหลอมเหลว 189.3°C จุดเดือด 185.9°C ความดันวิกฤต 48 MPa อุณหภูมิวิกฤต 122.44°C ศักยภาพการแตกตัวเป็นไอออนแรกคือ 15.69 eV รัศมีอะตอม 0.188 นาโนเมตร (1.88E)

คุณสมบัติของอาร์กอน

ไม่ได้รับสารประกอบทางเคมี (รู้จักเฉพาะสารประกอบรวม) ในน้ำกลั่น 1 ลิตร ภายใต้สภาวะปกติ อาร์กอน 51.9 ซม. 3 จะละลาย สร้างผลึกไฮเดรตของประเภท Ar 6H 2 O. น้ำหนักคลาร์กในเปลือกโลก 4 . 10 -4; เนื้อหาในบรรยากาศคือ 0.9325 ปริมาตร% (6.5 . 10 16 กก.) ในหินอัคนี 2.2 10 -5 ซม. 3 /กรัม ในน้ำทะเล 0.336 ซม. 3 /ลิตร เสื้อคลุมผลิต 5.3 10 19 กก. 40 Ar อัตราเฉลี่ยสะสม 40 Ar ในเปลือกโลกคือ 2.10 7 กก./ปี

จากแร่ธาตุ อะตอมของอาร์กอนจะเคลื่อนตัวไปตามการเคลื่อนตัวไปยังโซนที่มีการละเมิดโครงสร้างผลึก จากนั้นผ่านรอยแตกขนาดเล็กและรูพรุนจะเข้าสู่แหล่งน้ำมันและก๊าซ วิธีการกำหนดอายุของวัตถุทางธรณีวิทยาขึ้นอยู่กับการวัดอัตราส่วนเนื้อหา 40 Ar/40 K ในแร่ธาตุที่มีโพแทสเซียม วิธีการอาร์กอนกำหนดอายุของอัคนี (โดยไมกา, แอมฟิโบล), ตะกอน (โดยกลูโคไนต์, ซิลวิน), หินแปรสภาพ ซึ่งอายุจะได้รับด้วยการประมาณที่ทราบเช่นกัน วิธีการนัดหมายการเปิดใช้งานตามการวัดอัตราส่วน 40 Ar/ 39 Ar ได้รับการพัฒนา

การรับและการใช้อาร์กอน

ในอุตสาหกรรม อาร์กอนได้มาในกระบวนการแยกอากาศระหว่างการระบายความร้อนอย่างลึก เป็นไปได้ที่จะได้รับอาร์กอนจากก๊าซล้างของคอลัมน์การสังเคราะห์แอมโมเนีย การแยกอาร์กอนออกจากก๊าซเฉื่อยอื่นๆ จะดำเนินการอย่างเต็มที่โดยวิธีแก๊สโครมาโตกราฟี

อาร์กอนใช้ในการรักษาความร้อนของโลหะที่ออกซิไดซ์ได้ง่าย ในบรรยากาศป้องกันอาร์กอน การเชื่อมและการตัดโลหะที่หายากและไม่ใช่เหล็ก การหลอม ฯลฯ จะดำเนินการ ผลึกของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เติบโตขึ้น ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี (37 Ar) ใช้เพื่อควบคุมระบบระบายอากาศ

แปลจากภาษากรีกว่า "อาร์กอน" แปลว่า "ช้า" หรือ "ไม่ใช้งาน" คำจำกัดความดังกล่าว ก๊าซอาร์กอนได้มาเนื่องจากคุณสมบัติเฉื่อยทำให้สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและในประเทศต่างๆ

องค์ประกอบทางเคมี Ar

อา- องค์ประกอบที่ 18 ของตารางธาตุของ Mendeleev ซึ่งเกี่ยวข้องกับก๊าซเฉื่อยอันสูงส่ง สารนี้เป็นอันดับสามรองจาก N (ไนโตรเจน) และ O (ออกซิเจน) ในแง่ของเนื้อหาในชั้นบรรยากาศของโลก ภายใต้สภาวะปกติจะไม่มีสี ไม่ติดไฟ ปลอดสารพิษ รสจืด และไม่มีกลิ่น

คุณสมบัติอื่น ๆ ของก๊าซอาร์กอน:

มวลอะตอม: 39.95;
เนื้อหาในอากาศ: 0.9% โดยปริมาตรและ 1.3% โดยมวล
ความหนาแน่นภายใต้สภาวะปกติ: 1.78 กก./ลบ.ม.;
จุดเดือด: -186°C

ในรูป ชื่อขององค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติของธาตุ

องค์ประกอบนี้ถูกค้นพบโดย John Strutt และ William Ramsay ขณะศึกษาองค์ประกอบของอากาศ ความคลาดเคลื่อนของความหนาแน่นระหว่างการทดสอบทางเคมีต่างๆ ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีแนวคิดที่ว่านอกจากไนโตรเจนและออกซิเจนแล้ว ยังมีก๊าซหนักเฉื่อยในบรรยากาศอีกด้วย เป็นผลให้ในปี 1894 มีการออกแถลงการณ์เกี่ยวกับการค้นพบองค์ประกอบทางเคมีซึ่งมีส่วนแบ่งในอากาศแต่ละลูกบาศก์เมตรคือ 15 กรัม

วิธีขุดอาร์กอน

Ar ไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการใช้งานและกลับสู่บรรยากาศเสมอ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงถือว่าแหล่งนี้ไม่สิ้นสุด สกัดเป็นผลพลอยได้จากการแยกอากาศเป็นออกซิเจนและไนโตรเจนผ่านการกลั่นที่อุณหภูมิต่ำ

ในการดำเนินการตามวิธีนี้ จะใช้อุปกรณ์แยกอากาศพิเศษซึ่งประกอบด้วยคอลัมน์แรงดันสูงและต่ำและคอนเดนเซอร์ระเหย อันเป็นผลมาจากกระบวนการแก้ไข (การแยก) อาร์กอนจะได้รับไนโตรเจนและออกซิเจนเจือปนเล็กน้อย (3-10%) ในการทำให้บริสุทธิ์ สิ่งเจือปนจะถูกลบออกโดยใช้ปฏิกิริยาเคมีเพิ่มเติม เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้ผลิตภัณฑ์นี้ได้รับความบริสุทธิ์ 99.99%

มีการนำเสนอการติดตั้งสำหรับการผลิตองค์ประกอบทางเคมีนี้

ก๊าซอาร์กอนถูกจัดเก็บและขนส่งในถังเหล็ก (GOST 949-73) ซึ่งมีสีเทามีแถบและจารึกสีเขียวที่สอดคล้องกัน ในขณะเดียวกัน กระบวนการบรรจุภาชนะต้องเป็นไปตามมาตรฐานเทคโนโลยีและกฎความปลอดภัยอย่างเต็มที่ ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติเฉพาะของการเติมถังแก๊สสามารถพบได้ในบทความ: การเชื่อมถังผสม - คุณสมบัติทางเทคนิคและกฎการใช้งาน

ก๊าซอาร์กอนใช้ที่ไหน?

องค์ประกอบนี้มีขอบเขตค่อนข้างใหญ่ ด้านล่างนี้เป็นพื้นที่หลักของการใช้งาน:

เติมช่องภายในของหลอดไส้และหน้าต่างกระจกสองชั้น
การกำจัดความชื้นและออกซิเจนสำหรับการจัดเก็บผลิตภัณฑ์อาหารในระยะยาว
สารดับเพลิงในระบบดับเพลิงบางระบบ
สภาพแวดล้อมการป้องกันในระหว่างกระบวนการเชื่อม
แก๊สพลาสม่าสำหรับการเชื่อมและตัดพลาสม่า

ในการผลิตงานเชื่อม จะใช้เป็นสื่อในการป้องกันในกระบวนการเชื่อมโลหะหายาก (ไนโอเบียม ไททาเนียม เซอร์โคเนียม) และโลหะผสม เหล็กกล้าผสมเกรดต่างๆ รวมทั้งอลูมิเนียม แมกนีเซียม และโลหะผสมโครเมียม-นิกเกิล สำหรับโลหะเหล็ก ตามกฎแล้วจะใช้ส่วนผสมของ Ar กับก๊าซอื่น เช่น ฮีเลียม ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรเจน

ประเภทของสภาพแวดล้อมการป้องกันในระหว่างกระบวนการเชื่อมซึ่งสร้างอาร์กอน

ข้อควรระวังในการใช้งาน

องค์ประกอบทางเคมีนี้ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแน่นอน แต่ที่ความเข้มข้นสูงจะมีผลทำให้หายใจไม่ออกในมนุษย์ มักสะสมอยู่บนพื้นในบริเวณที่มีอากาศถ่ายเทไม่สะดวก และด้วยปริมาณออกซิเจนที่ลดลงอย่างเห็นได้ชัด อาจทำให้หมดสติและถึงกับเสียชีวิตได้ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องตรวจสอบความเข้มข้นของออกซิเจนในห้องปิด ซึ่งไม่ควรต่ำกว่า 19%

Liquid Ar สามารถทำให้เกิดอาการบวมเป็นน้ำเหลืองบริเวณผิวหนังและทำลายเยื่อเมือกของดวงตาได้ ดังนั้นการใช้ชุดป้องกันและแว่นตาระหว่างทำงานจึงเป็นสิ่งสำคัญ เมื่อทำงานในบรรยากาศที่มีก๊าซนี้ เพื่อป้องกันการขาดอากาศหายใจ จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์แยกออกซิเจนหรือหน้ากากป้องกันแก๊สพิษ

เราทุกคนทราบดีว่าอาร์กอนใช้สำหรับเชื่อมโลหะต่างๆ แต่ทุกคนไม่ได้คิดว่าองค์ประกอบทางเคมีนี้คืออะไร ในขณะเดียวกัน ประวัติศาสตร์ก็เต็มไปด้วยเหตุการณ์ต่างๆ อาร์กอนเป็นสำเนาพิเศษของตารางธาตุของ Mendeleev ซึ่งไม่มีความคล้ายคลึงกัน นักวิทยาศาสตร์เองก็สงสัยว่าครั้งหนึ่งเขาจะมาที่นี่ได้อย่างไร

ประมาณ 0.9% ของก๊าซนี้มีอยู่ในบรรยากาศ เช่นเดียวกับไนโตรเจน มีลักษณะเป็นกลาง ไม่มีสี และไม่มีกลิ่น ไม่เหมาะสำหรับการดำรงชีวิต แต่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในบางพื้นที่ของกิจกรรมของมนุษย์

การพูดนอกเรื่องเล็ก ๆ ในประวัติศาสตร์

มันถูกค้นพบครั้งแรกโดยชาวอังกฤษและนักฟิสิกส์โดยการศึกษาของ G. Cavendish ซึ่งสังเกตเห็นสิ่งใหม่ ๆ ในอากาศที่ทนต่อการโจมตีทางเคมี น่าเสียดายที่คาเวนดิชไม่เคยเรียนรู้ธรรมชาติของก๊าซชนิดใหม่ กว่าร้อยปีต่อมา นักวิทยาศาสตร์อีกคน จอห์น วิลเลียม สตราธ สังเกตเห็นสิ่งนี้ เขาสรุปได้ว่าในไนโตรเจนจากอากาศมีก๊าซที่ไม่ทราบแหล่งกำเนิดผสมอยู่บ้าง แต่เขาก็ยังไม่เข้าใจว่ามันเป็นอาร์กอนหรืออย่างอื่น

ในขณะเดียวกัน แก๊สก็ไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะต่างๆ คลอรีน กรด ด่าง นั่นคือจากมุมมองทางเคมี มันเป็นธรรมชาติเฉื่อย ความประหลาดใจอีกประการหนึ่งคือการค้นพบ - โมเลกุลของก๊าซใหม่มีอะตอมเพียงอะตอมเดียว และในขณะนั้นก็ยังไม่ทราบองค์ประกอบของก๊าซที่คล้ายคลึงกัน

การประกาศก๊าซชนิดใหม่ต่อสาธารณชนทำให้นักวิทยาศาสตร์หลายคนตกใจจากทั่วทุกมุมโลก - เราจะมองข้ามก๊าซใหม่ในอากาศได้อย่างไรตลอดการศึกษาและการทดลองทางวิทยาศาสตร์! แต่ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์ทุกคน รวมทั้ง Mendeleev ที่เชื่อในการค้นพบนี้ เมื่อพิจารณาจากมวลอะตอมของก๊าซใหม่ (39.9) มันควรจะอยู่ระหว่างโพแทสเซียม (39.1) และแคลเซียม (40.1) แต่ตำแหน่งนั้นถูกยึดไปแล้ว

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว อาร์กอนมีประวัติอันยาวนานและเป็นนักสืบ บางครั้งมันถูกลืมไป แต่หลังจากการค้นพบฮีเลียม ก๊าซชนิดใหม่ก็ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการ มีการตัดสินใจที่จะจัดสรรตำแหน่งศูนย์แยกต่างหากสำหรับตำแหน่งนี้ ซึ่งอยู่ระหว่างฮาโลเจนและโลหะอัลคาไล

คุณสมบัติ

ในบรรดาก๊าซเฉื่อยอื่น ๆ ที่รวมอยู่ในกลุ่มหนัก อาร์กอนถือว่าเบาที่สุด มวลของมันมากกว่าน้ำหนักอากาศ 1.38 เท่า ก๊าซจะผ่านเข้าสู่สถานะของเหลวที่อุณหภูมิ -185.9 ° C และที่ -189.4 ° C และความดันปกติจะแข็งตัว

อาร์กอนแตกต่างจากฮีเลียมและนีออนตรงที่สามารถละลายในน้ำ - ที่อุณหภูมิ 20 องศาในปริมาณ 3.3 มล. ต่อของเหลวหนึ่งร้อยกรัม แต่ในสารละลายอินทรีย์จำนวนหนึ่ง ก๊าซจะละลายได้ดีกว่า ผลกระทบของกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดการเรืองแสง จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ให้แสงสว่าง

นักชีววิทยาได้ค้นพบคุณสมบัติที่มีประโยชน์อีกอย่างหนึ่งที่มีอาร์กอน นี่เป็นสภาพแวดล้อมชนิดหนึ่งที่พืชรู้สึกดีมาก ซึ่งได้รับการพิสูจน์โดยการทดลอง ดังนั้นเมื่ออยู่ในบรรยากาศก๊าซ เมล็ดข้าว ข้าวโพด แตงกวา และข้าวไรย์ที่ปลูกไว้จึงให้ถั่วงอก ในบรรยากาศที่ต่างออกไป โดยที่ 98% เป็นอาร์กอนและ 2% ออกซิเจน พืชผัก เช่น แครอท ผักกาดหอม และหัวหอมจะงอกได้ดี

ลักษณะเฉพาะคือเนื้อหาของก๊าซนี้ในเปลือกโลกมีมากกว่าธาตุอื่นๆ ในกลุ่มของมันมาก ปริมาณโดยประมาณคือ 0.04 กรัมต่อตัน นี่คือ 14 เท่าของปริมาณฮีเลียมและ 57 เท่าของปริมาณนีออน สำหรับจักรวาลรอบๆ ตัวเรานั้น มีมากกว่านั้นอีก โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนดาวต่างๆ และในเนบิวลา ตามการประมาณการบางส่วน มีอาร์กอนในอวกาศมากกว่าคลอรีน ฟอสฟอรัส แคลเซียมหรือโพแทสเซียมซึ่งมีอยู่มากบนโลก

รับแก๊ส

อาร์กอนในกระบอกสูบที่เราพบบ่อยนั้นเป็นแหล่งที่ไม่สิ้นสุด นอกจากนี้ ไม่ว่าในกรณีใด มันจะกลับสู่บรรยากาศเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าในระหว่างการใช้งานจะไม่เปลี่ยนแปลงทั้งในแง่กายภาพหรือทางเคมี ข้อยกเว้นอาจเป็นกรณีของการบริโภคไอโซโทปอาร์กอนจำนวนเล็กน้อยเพื่อให้ได้ไอโซโทปและองค์ประกอบใหม่ในระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์

ในอุตสาหกรรม ก๊าซได้มาจากการแยกอากาศออกเป็นออกซิเจนและไนโตรเจน เป็นผลให้ก๊าซเกิดเป็นผลพลอยได้ ด้วยเหตุนี้จึงใช้อุปกรณ์อุตสาหกรรมพิเศษสำหรับการแก้ไขซ้ำซ้อนกับสองคอลัมน์ที่มีแรงดันสูงและต่ำและคอนเดนเซอร์เครื่องระเหยระดับกลาง นอกจากนี้ ของเสียจากการผลิตแอมโมเนียยังสามารถนำไปใช้ผลิตอาร์กอนได้อีกด้วย

พื้นที่สมัคร

ขอบเขตของอาร์กอนมีหลายพื้นที่:

อุตสาหกรรมอาหาร;
โลหะวิทยา;
การวิจัยและการทดลองทางวิทยาศาสตร์
งานเชื่อม
อิเล็กทรอนิกส์;
อุตสาหกรรมยานยนต์.

ก๊าซที่เป็นกลางนี้อยู่ภายในอุ้งเท้าไฟฟ้า ซึ่งทำให้การระเหยของขดลวดทังสเตนภายในช้าลง เนื่องจากคุณสมบัตินี้ เครื่องเชื่อมที่ใช้ก๊าซชนิดนี้จึงถูกใช้อย่างแพร่หลาย อาร์กอนช่วยให้คุณเชื่อมต่อชิ้นส่วนที่ทำจากอลูมิเนียมและดูราลูมินได้อย่างน่าเชื่อถือ

ก๊าซถูกใช้อย่างกว้างขวางในการสร้างบรรยากาศป้องกันและเฉื่อย ซึ่งมักจะจำเป็นสำหรับการบำบัดความร้อนของโลหะที่อาจเกิดออกซิเดชันได้ง่าย ในบรรยากาศอาร์กอน ผลึกจะเติบโตได้ดีเพื่อให้ได้ธาตุเซมิคอนดักเตอร์หรือวัสดุบริสุทธิ์พิเศษ

ข้อดีและข้อเสียของการใช้อาร์กอนในการเชื่อม

เกี่ยวกับพื้นที่เชื่อม อาร์กอนมีข้อดีบางประการ ประการแรก ชิ้นส่วนโลหะไม่ร้อนมากระหว่างการเชื่อม เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนรูป สิทธิประโยชน์อื่นๆ ได้แก่:

การป้องกันการเชื่อมที่เชื่อถือได้
ความเร็วเป็นลำดับความสำคัญที่สูงขึ้น
กระบวนการนี้ง่ายต่อการควบคุม
การเชื่อมสามารถใช้เครื่องจักรหรืออัตโนมัติได้อย่างเต็มที่
ความสามารถในการเชื่อมต่อชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะที่แตกต่างกัน

ในเวลาเดียวกัน การเชื่อมอาร์กอนยังแสดงถึงข้อเสียหลายประการ:

การเชื่อมทำให้เกิดรังสีอัลตราไวโอเลต
การใช้อาร์กแอมแปร์สูงจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนคุณภาพสูง
ทำงานหนักกลางแจ้งหรือร่าง

อย่างไรก็ตาม ด้วยข้อดีหลายประการ จึงเป็นการยากที่จะประเมินความสำคัญของการเชื่อมอาร์กอนต่ำไป

ข้อควรระวัง

ต้องใช้ความระมัดระวังเมื่อใช้อาร์กอน แม้ว่าก๊าซจะไม่เป็นพิษ แต่ก็สามารถทำให้ขาดอากาศหายใจได้โดยการแทนที่ออกซิเจนหรือทำให้เป็นของเหลว ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องควบคุมปริมาตรของ O 2 ในอากาศ (อย่างน้อย 19%) โดยใช้เครื่องมือพิเศษแบบแมนนวลหรือแบบอัตโนมัติ

การทำงานกับก๊าซเหลวต้องใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่ง เนื่องจากอุณหภูมิต่ำของอาร์กอนอาจทำให้ผิวหนังเป็นน้ำเหลืองกัดอย่างรุนแรงและทำลายเยื่อบุตาได้ ต้องใช้แว่นตาและชุดป้องกัน ผู้ที่ต้องทำงานในบรรยากาศอาร์กอนควรสวมหน้ากากป้องกันแก๊สพิษหรืออุปกรณ์ออกซิเจนที่เป็นฉนวนอื่นๆ

ลักษณะของสารอย่างง่าย
ก๊าซเฉื่อย ไม่มีสี ไม่มีรส ไม่มีกลิ่น
คุณสมบัติของอะตอม
ชื่อ สัญลักษณ์ หมายเลข	อาร์กอน / อาร์กอน (Ar), 18
มวลอะตอม (มวลโมลาร์)	39.948 ก. e.m. (กรัม/โมล)
การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์	3s 2 3p 6
รัศมีอะตอม	71pm
คุณสมบัติทางเคมี
รัศมีโควาเลนต์	106 น.
รัศมีไอออน	154 น.
อิเล็กโตรเนกาติวิตี	4.3 (มาตราส่วนพอลลิง)
ศักย์ไฟฟ้า	0
สถานะออกซิเดชัน	0
พลังงานไอออไนซ์ (อิเล็กตรอนตัวแรก)	1519.6(15.75) กิโลจูล/โมล (eV)
คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของสารอย่างง่าย
ความหนาแน่น (ณ)	(ที่อุณหภูมิ 186 °C) 1.40 g/cm3
อุณหภูมิหลอมเหลว	83.8K
อุณหภูมิเดือด	87.3K
ความร้อนระเหย	6.52 กิโลจูล/โมล
ความจุความร้อนกราม	20.79 J/(K โมล)
ปริมาณกราม	24.2 ซม. 3 / โมล
ตาข่ายคริสตัลของสารธรรมดา
โครงสร้างตาข่าย	ลูกบาศก์ใบหน้าศูนย์กลาง
พารามิเตอร์ตาข่าย	5.260 A
อุณหภูมิเดบเบ้	85K
ลักษณะอื่นๆ
การนำความร้อน	(300 K) 0.0177 W/(mK)

ประวัติการค้นพบอาร์กอนเริ่มต้นขึ้นในปี ค.ศ. 1785 เมื่อนักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษชื่อ Henry Cavendish ศึกษาองค์ประกอบของอากาศ ตัดสินใจว่าไนโตรเจนในอากาศทั้งหมดถูกออกซิไดซ์หรือไม่

เป็นเวลาหลายสัปดาห์ที่เขาปล่อยประจุไฟฟ้าผสมกับอากาศและออกซิเจนในหลอดรูปตัวยู อันเป็นผลมาจากการที่ไนโตรเจนออกไซด์สีน้ำตาลบางส่วนก่อตัวขึ้นในนั้นมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งนักวิจัยจะละลายเป็นระยะในด่าง หลังจากนั้นครู่หนึ่งการก่อตัวของออกไซด์ก็หยุดลง แต่หลังจากการจับตัวของออกซิเจนที่เหลืออยู่ฟองแก๊สยังคงอยู่ซึ่งปริมาตรไม่ลดลงในระหว่างการสัมผัสกับการปล่อยไฟฟ้าเป็นเวลานานในที่ที่มีออกซิเจน คาเวนดิชประมาณการปริมาตรของฟองแก๊สที่เหลืออยู่เป็น 1/120 ของปริมาตรอากาศเดิม ไม่สามารถไขปริศนาของฟองสบู่ได้ คาเวนดิชจึงหยุดการวิจัยและไม่ได้เผยแพร่ผลงานของเขาด้วยซ้ำ หลายปีต่อมา นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เจมส์ แม็กซ์เวลล์ ได้รวบรวมและตีพิมพ์ต้นฉบับที่ไม่ได้ตีพิมพ์และบันทึกในห้องทดลองของคาเวนดิช

ประวัติการค้นพบอาร์กอนเพิ่มเติมเกี่ยวข้องกับชื่อเรย์ลี ซึ่งใช้เวลาหลายปีในการศึกษาความหนาแน่นของก๊าซ โดยเฉพาะไนโตรเจน ปรากฎว่าไนโตรเจน 1 ลิตรที่ได้จากอากาศมีน้ำหนักมากกว่าไนโตรเจน "เคมี" หนึ่งลิตร (ได้มาจากการสลายตัวของสารประกอบไนโตรเจนใด ๆ เช่น ไนตรัสออกไซด์ ไนตรัสออกไซด์ แอมโมเนีย ยูเรีย หรือดินประสิว) 1.6 มก. ( น้ำหนักตัวแรกเท่ากับ 1.2521 และน้ำหนักที่สองคือ 1.2505) ความแตกต่างนี้ไม่เล็กจนอาจเกิดจากข้อผิดพลาดในการทดลอง นอกจากนี้ยังทำซ้ำอย่างต่อเนื่องโดยไม่คำนึงถึงแหล่งที่มาของไนโตรเจนเคมี

ในฤดูใบไม้ร่วงปี พ.ศ. 2435 เรย์ลีได้ตีพิมพ์จดหมายถึงนักวิทยาศาสตร์ในวารสาร Nature โดยไม่ได้หาวิธีแก้ไข โดยขอให้พวกเขาอธิบายข้อเท็จจริงที่ว่า เขาได้รับค่าความหนาแน่นต่างกันไป ขึ้นอยู่กับวิธีการสกัดไนโตรเจน นักวิทยาศาสตร์หลายคนอ่านจดหมายฉบับนี้ แต่ไม่มีใครสามารถตอบคำถามที่อยู่ในจดหมายนี้ได้

นักเคมีชาวอังกฤษชื่อดังอย่าง William Ramsay ยังไม่มีคำตอบพร้อม แต่เขาเสนอให้ Rayleigh ให้ความร่วมมือ สัญชาตญาณกระตุ้นให้ Ramsay เสนอว่าไนโตรเจนในอากาศมีสิ่งเจือปนของก๊าซที่ไม่รู้จักและหนักกว่า และ Dewar ดึงความสนใจของ Rayleigh ไปที่คำอธิบายของการทดลองโบราณของ Cavendish (ซึ่งได้รับการตีพิมพ์แล้วในขณะนี้)

นักวิทยาศาสตร์แต่ละคนพยายามแยกองค์ประกอบที่ซ่อนอยู่ออกจากอากาศ นักวิทยาศาสตร์แต่ละคนก็ไปตามทางของตัวเอง เรย์ลีห์ทำการทดลองคาเวนดิชซ้ำในระดับที่ใหญ่ขึ้นและในระดับเทคนิคที่สูงขึ้น หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีกำลังไฟ 6,000 โวลต์ส่งประกายไฟไฟฟ้าไปยังระฆังขนาด 50 ลิตรที่เต็มไปด้วยไนโตรเจน กังหันชนิดพิเศษสร้างน้ำพุที่มีสารละลายอัลคาไลกระเซ็นในกระดิ่ง ดูดซับไนโตรเจนออกไซด์และสิ่งเจือปนของคาร์บอนไดออกไซด์ Rayleigh ทำให้ก๊าซที่เหลือแห้งแล้วส่งผ่านท่อพอร์ซเลนที่มีตะไบทองแดงที่ให้ความร้อน ซึ่งเก็บออกซิเจนที่เหลืออยู่ ประสบการณ์นี้กินเวลาหลายวัน

Ramsay ใช้ประโยชน์จากความสามารถที่เขาค้นพบแมกนีเซียมโลหะที่ให้ความร้อนเพื่อดูดซับไนโตรเจน ก่อตัวเป็นแมกนีเซียมไนไตรด์ที่เป็นของแข็ง เขาส่งไนโตรเจนหลายลิตรซ้ำหลายครั้งผ่านอุปกรณ์ที่เขาประกอบขึ้น หลังจากผ่านไป 10 วัน ปริมาตรของแก๊สก็หยุดลดลง ดังนั้นไนโตรเจนทั้งหมดจึงถูกผูกไว้ ในเวลาเดียวกัน เมื่อรวมกับทองแดงแล้ว ออกซิเจนก็ถูกกำจัดออกไป ซึ่งเป็นสิ่งเจือปนของไนโตรเจน ด้วยวิธีนี้ Ramsay ในการทดลองครั้งแรกสามารถแยกก๊าซใหม่ได้ประมาณ 100 ซม.³

จึงมีการค้นพบองค์ประกอบใหม่ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าหนักกว่าไนโตรเจนเกือบครึ่งเท่าและเป็น 1/80 ของปริมาตรอากาศ แรมเซย์ ใช้การวัดเสียง พบว่าโมเลกุลของก๊าซใหม่ประกอบด้วยอะตอมเดียว ก่อนหน้านั้น ก๊าซดังกล่าวในสถานะคงตัวยังไม่ได้รับการตอบสนอง จากนี้ก็ได้ข้อสรุปที่สำคัญมาก เนื่องจากโมเลกุลเป็นโมเลกุลเดี่ยว ดังนั้น ก๊าซชนิดใหม่จึงไม่ใช่สารประกอบทางเคมีที่ซับซ้อน แต่เป็นสารธรรมดา

Ramsay และ Rayleigh ใช้เวลามากในการศึกษาปฏิกิริยาของมันเกี่ยวกับสารเคมีหลายชนิด แต่ตามที่คาดไว้พวกเขาได้ข้อสรุป: ก๊าซของพวกเขาไม่ทำงานอย่างสมบูรณ์ มันน่าทึ่งมาก จนกระทั่งถึงตอนนั้น ยังไม่มีใครรู้จักสารเฉื่อยดังกล่าว

การวิเคราะห์สเปกตรัมมีบทบาทสำคัญในการศึกษาก๊าซชนิดใหม่ สเปกตรัมของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากอากาศซึ่งมีเส้นสีส้ม สีฟ้า และสีเขียวที่มีลักษณะเฉพาะ แตกต่างอย่างมากจากสเปกตรัมของก๊าซที่ทราบอยู่แล้ว William Crookes หนึ่งในนักสเปกโตรสโคปที่โดดเด่นที่สุดในยุคนั้น นับได้เกือบ 200 เส้นในสเปกตรัมของมัน ระดับการพัฒนาของการวิเคราะห์สเปกตรัมในขณะนั้นไม่ได้ทำให้สามารถระบุได้ว่าสเปกตรัมที่สังเกตได้นั้นเป็นขององค์ประกอบหนึ่งหรือหลายองค์ประกอบ ไม่กี่ปีต่อมา ปรากฎว่า Ramsay และ Rayleigh จับมือกันไม่ใช่คนแปลกหน้า แต่มีอีกหลายคน - กาแล็กซี่ก๊าซเฉื่อยทั้งหมด

7 สิงหาคม พ.ศ. 2437 ที่เมืองอ็อกซ์ฟอร์ด ในการประชุมของ British Association of Physicists, Chemists and Naturalists มีข้อความเกี่ยวกับการค้นพบธาตุใหม่ซึ่งมีชื่อว่าอาร์กอน ในรายงานของเขา Rayleigh ระบุว่ามีก๊าซเปิดประมาณ 15 กรัม (1.288 wt.%) อยู่ในอากาศทุกลูกบาศก์เมตร ไม่น่าเชื่อว่านักวิทยาศาสตร์หลายชั่วอายุคนไม่ได้สังเกตเห็นส่วนประกอบของอากาศและแม้แต่ในจำนวนร้อยละทั้งหมด! ในเวลาไม่กี่วัน นักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติหลายสิบคนจากประเทศต่างๆ ได้ทดสอบการทดลองของ Ramsay และ Rayleigh ไม่ต้องสงสัยเลย: อากาศมีอาร์กอน

สิบปีต่อมา ในปี 1904 Rayleigh ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากการศึกษาความหนาแน่นของก๊าซที่พบบ่อยที่สุดและการค้นพบอาร์กอน และ Ramsay ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีจากการค้นพบก๊าซเฉื่อยต่างๆ ในบรรยากาศ

แอปพลิเคชันหลัก

อุตสาหกรรมอาหาร

ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม อาร์กอนสามารถใช้แทนไนโตรเจนได้ในหลายกระบวนการ ความสามารถในการละลายสูง (ความสามารถในการละลายของไนโตรเจนเป็นสองเท่า) และคุณลักษณะของโมเลกุลบางอย่างทำให้เป็นผลิตภัณฑ์พิเศษสำหรับเก็บผัก ภายใต้เงื่อนไขบางประการ มันสามารถชะลอปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมและลดการแลกเปลี่ยนก๊าซได้อย่างมาก

การผลิตแก้ว ซีเมนต์ และมะนาว

เมื่อใช้เติมราวบันไดกระจกสองชั้น อาร์กอนจะให้ฉนวนกันความร้อนที่ดีเยี่ยม

โลหะวิทยา

อาร์กอนถูกใช้เพื่อป้องกันการสัมผัสและปฏิกิริยาที่ตามมาระหว่างโลหะหลอมเหลวกับบรรยากาศโดยรอบ

การใช้อาร์กอนช่วยปรับกระบวนการให้เหมาะสม เช่น การผสมหลอมเหลว การกำจัดกระทะของเครื่องปฏิกรณ์เพื่อป้องกันไม่ให้เหล็กเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันซ้ำ และการบำบัดเหล็กแบบพิเศษในเครื่องกำจัดก๊าซแบบสุญญากาศ รวมถึงการขจัดคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยสุญญากาศ รีดอกซ์ และกระบวนการเผาไหม้แบบเปิด อย่างไรก็ตาม อาร์กอนได้รับความนิยมสูงสุดในกระบวนการ decarburization ของอาร์กอนกับออกซิเจนของเหล็กกล้าโครเมียมสูงที่ไม่ผ่านการกลั่น ซึ่งทำให้สามารถลดการเกิดออกซิเดชันของโครเมียมได้

การศึกษาและวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ

ในรูปแบบบริสุทธิ์และเมื่อใช้ร่วมกับก๊าซอื่นๆ อาร์กอนจะใช้สำหรับการวิเคราะห์ทางอุตสาหกรรมและทางการแพทย์ และการทดสอบการควบคุมคุณภาพ

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อาร์กอนทำหน้าที่เป็นพลาสมาของแก๊สในสเปกโตรเมตรีการแผ่รังสีพลาสมาคู่อุปนัย (ICP) ซึ่งเป็นตัวดูดซับก๊าซในเครื่องวิเคราะห์อะตอมการดูดกลืนแสงของเตาแกรไฟต์ (GFAAS) และก๊าซพาหะในแก๊สโครมาโตกราฟีโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบต่างๆ

ร่วมกับมีเทน อาร์กอนถูกใช้ในเครื่องนับ Geiger และเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์ (XRF) ซึ่งทำหน้าที่เป็นก๊าซดับ

เชื่อม ตัด และเคลือบ

อาร์กอนถูกใช้เป็นสื่อในการป้องกันในกระบวนการเชื่อมอาร์ก ป้องกันแก๊สเป่าและตัดพลาสม่า

อาร์กอนป้องกันการเกิดออกซิเดชันของรอยเชื่อมและลดปริมาณควันที่ปล่อยออกมาระหว่างกระบวนการเชื่อม

อิเล็กทรอนิกส์

อาร์กอนบริสุทธิ์พิเศษทำหน้าที่เป็นก๊าซพาหะสำหรับโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยา เช่นเดียวกับก๊าซเฉื่อยเพื่อปกป้องเซมิคอนดักเตอร์จากสิ่งเจือปนจากต่างประเทศ (เช่น อาร์กอนจัดเตรียมสภาพแวดล้อมที่จำเป็นสำหรับการเติบโตของผลึกซิลิกอนและเจอร์เมเนียม)

ในสถานะไอออนิก อาร์กอนถูกใช้ในการชุบสปัตเตอร์ การฝังไอออน การทำให้เป็นมาตรฐานและกระบวนการกัดเซาะในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และการผลิตวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง

อุตสาหกรรมยานยนต์และการขนส่ง

บรรจุอาร์กอนอัดแรงดันเพื่อเติมลมถุงลมนิรภัยในรถยนต์