ARGON: HISTORIA, RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ - KEMIA - 2026

Argon on yksi jalokaasut jaksollisen ja muodostaa noin 1% maan: n ilmakehässä. Sitä edustaa kemiallinen symboli Ar, elementti, jonka atomimassa on yhtä suuri kuin 40 sen maapallon runsaimmalle isotoopille (⁴⁰ Ar); muut isotoopit ovat ³⁶ Ar (yleisimmin maailmankaikkeudessa), ³⁸ Ar ja radioisotooppi ³⁹ Ar.

Sen nimi johtuu kreikkalaisesta sanasta "argos", joka tarkoittaa passiivista, hidasta tai tyhjäkäyntiä, koska se muodosti mitattavissa olevan ilman osan, joka ei reagoinut. Typpi ja happi reagoivat keskenään sähköisen kipinän kuumuuteen muodostaen typen oksidit; hiilidioksidi emäksisen NaOH-liuoksen kanssa; mutta Ar, ilman mitään.

Violetti hehkuva purkaus, joka on ominaista ionisoituneille argoniatomeille. Lähde: Wikigian

Argon on väritön kaasu, jolla ei ole hajua tai makua. Se on yksi harvoista kaasuista, joka ei osoita värinmuutosta kondensoituessaan, joten se on sen väritön neste, kuten sen kaasu; sama tapahtuu sen kiteisen kiinteän aineen kanssa.

Toinen sen pääominaisuuksista on violetin valon säteily lämmitettäessä sähköpurkausputken sisällä (ylempi kuva).

Huolimatta siitä, että se on inerttiä kaasua (vaikkakaan ei erityisissä olosuhteissa) ja että sillä ei ole myöskään biologista aktiivisuutta, se voi syrjäyttää hapen ilmasta aiheuttaen tukehtumista. Jotkut sammuttimet käyttävät tätä tosiasiallisesti edukseen tukahduttaa liekit poistamalla heiltä happea.

Sen kemiallinen inertti suosii sen käyttöä ilmakehässä reaktioihin, joiden lajit ovat alttiita hapelle, vesihöyrylle ja typelle. Se tarjoaa myös keinon metallien, seosten tai puolijohteiden varastointiin ja valmistukseen.

Historia sen löytämisestä

Tutkiessaan vuonna 1785 ilmassa olevaa typpeä, jota kutsuttiin "logistiseksi ilmeksi", Henry Cavendish päätteli, että osa typestä voi olla inertti komponentti.

Yli vuosisataa myöhemmin, vuonna 1894, brittiläiset tutkijat lordi Rayleigh ja sir William Ramsey havaitsivat, että typpi, joka oli valmistettu poistamalla happea ilmailmasta, oli 0,5% raskaampaa kuin tietyistä yhdisteistä saatu typpi; esimerkiksi ammoniakki.

Tutkijat epäilivät toisen kaasun esiintymistä ilmakehän typessä sekoitetussa ilmailmassa. Myöhemmin todettiin, että jäljelle jäävä kaasu, joka oli poistettu typestä ilmakehän ilmasta, oli inertti kaasu, jota kutsutaan nykyään argoniksi.

Tämä oli ensimmäinen inertti kaasu, joka eristettiin maan päältä; tästä syystä sen nimi, koska argon tarkoittaa laiskaa, passiivista. Kuitenkin jo vuonna 1868 heliumin esiintyminen auringossa oli havaittu spektroskopisilla tutkimuksilla.

F. Newall ja WN Hartley havaitsivat vuonna 1882 päästöjohdot, mahdollisesti argonia vastaavat, jotka eivät vastanneet muiden tunnettujen elementtien päästöjohtoja.

Argonin rakenne

Argon on jalokaasu, ja sen seurauksena sen viimeisen energiatason kiertoradat ovat täynnä; eli sen valenssikuoressa on kahdeksan elektronia. Elektronien lukumäärän kasvu ei kuitenkaan ole vastoin ytimen lisääntyvää vetovoimaa; ja siksi sen atomit ovat pienimmät kustakin jaksosta.

Argoniatomit voidaan visualisoida "marmoriksi" erittäin pakattujen elektronipilvien kanssa. Elektronit liikkuvat homogeenisesti kaikkien täytettyjen orbitaalien läpi, mikä tekee polarisaation epätodennäköiseksi; ts. alue, jolla on suhteellinen elektronivaje, on peräisin.

Tämän takia Lontoon sirontavoimat kohdistuvat erityisesti argoniin, ja polarisaatiosta on hyötyä vain, jos atomisäde ja / tai atomimassa kasvaa. Siksi argon on kaasu, joka tiivistyy -186ºC: seen.

Kuorimalla kaasua voidaan nähdä, että sen atomit tai marmorit voivat tuskin pysyä yhdessä, koska minkään tyyppisiä Ar-Ar-kovalenttisidoksia ei ole. Ei kuitenkaan voida sivuuttaa, että tällaiset marmorit voivat olla vuorovaikutuksessa muiden apolaaristen molekyylien kanssa; esimerkiksi, CO ₂, N ₂, Ne, CH ₄, kaikki koostumuksessa läsnä ilmaa.

kiteet

Argoniatomit alkavat hidastua lämpötilan laskiessa noin -186 ° C: seen; silloin tapahtuu kondensoitumista. Nyt molekyylien väliset voimat saavuttavat suuremman tehokkuuden, koska atomien välinen etäisyys on pienempi ja antaa aikaa muutamille hetkellisille dipoleille tai polarisaatioille.

Tämä nestemäinen argon on sotkuinen, ja ei tiedetä, kuinka sen atomit voisivat olla järjestetty.

Lämpötilan laskiessa edelleen -189ºC: seen (vain kolme astetta alempi) argon alkaa kiteytyä värittömäksi jääksi (alempi kuva). Ehkä termodynaamisesti jää on vakaampi kuin argonijää.

Argonijään sulaminen. Lähde: Koneella luettavaa kirjailijaa ei toimitettu. Deglr6328 ~ commonswiki oletettu (perustuu tekijänoikeusvaatimuksiin).

Tässä jää- tai argonkiteessä sen atomit omaksuvat järjestetyn kasvikeskeisen kuutio (fcc) -rakenteen. Tällainen on heidän heikon vuorovaikutuksen vaikutus näissä lämpötiloissa. Tämän rakenteen lisäksi se voi myös muodostaa kuusikulmaisia, tiiviimpiä kiteitä.

Kuusikulmainen kiteet suositaan argonia kiteytyy, kun läsnä on pieniä määriä O ₂, N _2, ja CO. Muodostuneina ne siirtyvät kasvikeskeiseen kuutiofaasiin, joka on vakain kiinteän argonin rakenne.

Sähköinen kokoonpano

Argonin elektronikonfiguraatio on:

3s ² 3p ⁶

Mikä on sama kaikille isotoopeille. Huomaa, että sen valenssikehikko on täydellinen: 2 elektronia 3s: n kiertoradalla ja 6 elektronia 3p: n kiertoradalla, lisääen yhteensä 8 elektronia.

Argoni voi teoreettisesti ja kokeellisesti käyttää 3D-kiertoradaltaan kovalenttisten sidosten muodostamiseen; mutta sen pakottaminen vaatii suurta painetta.

ominaisuudet

Fyysinen kuvaus

Se on väritön kaasu, joka altistuu sähkökentälle ja saa lila-violetin hehkua.

Atomipaino

39,79 g / mol

Atominumero

18

Sulamispiste

83,81 K (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Kiehumispiste

87 302 K (-185,848 ºC, -302,526 ºF)

Jumaluus

1 784 g / l

Höyryn tiheys

1,38 (suhteessa ilmaan ottaen 1).

Kaasun liukoisuus veteen

33,6 cm ³ / kg. Jos argon kuin erittäin kylmä nesteytetty kaasu joutuu kosketuksiin veden kanssa, tapahtuu raju kiehuminen.

Liukoisuus orgaanisiin nesteisiin

Liukeneva.

Fuusion lämpö

1,18 kJ / mol

Höyrystymislämpö

8,53 kJ / mol

Oktanoli / vesi-jakaantumiskerroin

Loki P = 0,94

Ionisointienergia

Ensimmäinen taso: 1 520,6 kJ / mol

Toinen taso: 2,665,8 kJ / mol

Kolmas taso: 3 931 kJ / mol

Toisin sanoen tarvittavat energiat kationin vaiheessa olevien kationien saamiseksi Ar ^{+: n} ja Ar ³⁺: n välillä.

reaktiivisuus

Argon on jalokaasu, ja siksi sen reaktiivisuus on melkein nolla. Vetyfluoridin fotolyysi kiinteässä argonmatriisissa 7,5 K: n lämpötilassa (hyvin lähellä absoluuttista nollaa) tuottaa argonfluorihydridiä, HArF.

Se voidaan yhdistää joihinkin alkuaineisiin stabiilin luokan tuottamiseksi beeta-hydrokinonilla. Lisäksi se voi muodostaa yhdisteitä erittäin sähkömagneettisten elementtien kanssa, kuten O, F ja Cl.

Sovellukset

Suurin osa argonin sovelluksista perustuu siihen tosiseikkaan, että koska se on inertti kaasu, sitä voidaan käyttää ympäristön luomiseen kehitettäessä joukko teollisia toimia.

teollinen

-Argonia käytetään luomaan ympäristö metallien valokaarihitsaukseen välttäen haitalliset vaikutukset, joita hapen ja typen läsnäolo voi aiheuttaa. Sitä käytetään myös peiteaineena metallien, kuten titaanin ja zirkoniumin, jalostamisessa.

- Hehkulamput täytetään yleensä argonilla hehkulankojen suojaamiseksi ja niiden käyttöiän pidentämiseksi. Sitä käytetään myös neonputkien kaltaisissa loisteputkissa; mutta ne lähettävät sinisen purppuran valoa.

- Sitä käytetään ruostumattoman teräksen hiilenpoistoprosessissa ja ponnekaasuna aerosoleissa.

- Sitä käytetään ionisaatiokammioissa ja hiukkaslaskurissa.

- Myös erilaisten elementtien käytössä puolijohteiden seostamiseen.

-Se mahdollistaa ilmapiirin luomisen pii- ja germaniumkiteille, joita käytetään laajasti elektroniikan alalla.

-Sen alhainen lämmönjohtavuus on hyödyllistä käyttää eristeenä joidenkin ikkunoiden lasilevyjen välissä.

- Sitä käytetään elintarvikkeiden ja muiden pakkaamiseen joutuneiden materiaalien säilyttämiseen, koska se suojaa niitä hapeilta ja kosteudelta, joilla voi olla haitallinen vaikutus pakkauksen sisältöön.

lääkärit

-Argonia käytetään kryokirurgiassa syöpäkudosten poistamiseen. Tässä tapauksessa argon käyttäytyy kuin kryogeeninen neste.

- Sitä käytetään lääketieteellisissä laserlaitteissa erilaisten silmävikojen, kuten verisuonten verenvuodon, verkkokalvon irronnan, glaukooman ja makulan rappeutumisen korjaamiseen.

Laboratoriolaitteissa

-Argonia käytetään seoksissa heliumin ja neonin kanssa Geigerin radioaktiivisuuslaskurissa.

- Sitä käytetään strippauskaasuna kaasukromatografiassa.

- Hajottaa materiaalit, jotka peittävät näytteen, jolle suoritettiin pyyhkäisyelektronimikroskopia.

Missä se sijaitsee?

Argonia löydetään osana ilmakehän ilmaa, joka muodostaa noin 1% ilmakehän massasta. Ilmakehä on tämän kaasun eristämisen tärkein teollisuuslähde. Se eristetään kryogeenisella fraktiotislauksella.

Toisaalta tähdet tuottavat kosmossa valtavia määriä argonia piin ydinfuusion aikana. Se voi sijaita myös muiden planeettojen, kuten Venuksen ja Marsin, ilmakehässä.

Viitteet

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) Argonin ja sen seosten kristallirakenteet. Julkaisussa: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (toim.) Matalan lämpötilan fysiikka LT9. Springer, Boston, MA.
2. Helmenstine, tohtori Anne Marie (21. maaliskuuta 2019). 10 argonin tosiasiat - ar tai atominumero 18. Palautettu osoitteesta: gonco.com
3. Todd Helmenstine. (31. toukokuuta 2015). Argon tosiasiat. Palautettu osoitteesta: sciencenotes.org
4. Li, X. et ai. (2015). Stabiilit litium-argonyhdisteet korkeassa paineessa. Sei. Rep. 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
5. Royal Society of Chemistry. (2019). Jaksollinen taulukko: argon. Palautettu osoitteesta: rsc.org
6. Dr. Doug Stewart. (2019). Argon-elementti. Chemicool. Palautettu osoitteesta: chemicool.com
7. Cubbon Katherine. (2015, 22. heinäkuuta). Argonin kemia (Z = 18). Kemia Libretexts. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019). Argon. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
9. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2019). Argon. PubChem-tietokanta. CID = 23968. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov