ARGON: TÖRTÉNELEM, SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2025

Az argon a periódusos rendszer egyik nemesgázja, és a föld légkörének körülbelül 1% -át teszi ki. Ar kémiai szimbólummal jelöljük, amely elem atomtömege a Földön legteljesebb izotópjára (⁴⁰ Ar) ^40-es; más izotópok a ³⁶ Ar (az univerzumban a legelterjedtebb), ³⁸ Ar és a ³⁹ Ar radioaktív izotóp.

A neve az argos görög szóból származik, amely inaktív, lassú vagy tétlen állapotot jelent, mivel a levegő mérhető hányadát alkotta, amely nem reagált. A nitrogén és az oxigén reagálnak egymással az elektromos szikra hőjére, nitrogén-oxidokat képezve; szén-dioxid bázikus NaOH-oldattal; de az Ar, semmi nélkül.

Az ionizált argonatomok karakterisztikájának lila fénye. Forrás: Wikigian

Az argon színtelen gáz, szag és íz nélkül. Ez egyike azon kevés gázoknak, amelyek kondenzációkor nem mutatnak színváltozást, ezért színtelen folyadék, mint a gáz; ugyanez történik a kristályos szilárd anyaggal.

Egy másik fő jellemzője az, hogy lila fényt bocsát ki, amikor egy elektromos kisülési csőben hevítik (felső kép).

Bár inert gáz (bár nem különleges körülmények között), és biológiai aktivitása szintén hiányzik, el tudja tolni az oxigént a levegőből, fulladást okozva. Néhány tűzoltó készülék ezt ténylegesen arra használja fel, hogy elfojtsa a lángot azáltal, hogy megfosztja az oxigént.

Kémiai tehetetlensége elősegíti, hogy atmoszférában alkalmazza azokat a reakciókat, amelyek fajai érzékenyek az oxigénre, a vízgőzre és a nitrogénre. Ezenkívül lehetőséget kínál fémek, ötvözetek vagy félvezetők tárolására és előállítására.

A felfedezés története

1785-ben Henry Cavendish, miközben a levegőben levő nitrogént, úgynevezett „logisztikus levegőt” vizsgálta, arra a következtetésre jutott, hogy a nitrogén egy része inert komponens lehet.

Több mint egy évszázaddal később, 1894-ben, Lord Rayleigh és Sir William Ramsey brit tudósok rájöttek, hogy a légköri oxigén eltávolításával előállított nitrogén 0,5% -kal nehezebb, mint az egyes vegyületekből nyert nitrogén; például ammónia.

A kutatók azt gyanították, hogy egy másik gáz jelen van-e a nitrogénnel kevert légköri levegőben. Később megbizonyosodott arról, hogy a nitrogénnek a légköri levegőből történő eltávolítása után fennmaradó gáz inert gáz volt, amelyet ma Argon néven ismernek.

Ez volt az első inert gáz a Földön; ezért neve, mivel az argon lusta, inaktív. Azonban már 1868-ban spektroszkópiai vizsgálatokkal kimutatták a hélium jelenlétét a napban.

F. Newall és WN Hartley 1882-ben megfigyelték az argonnak megfelelő kibocsátási vonalakat, amelyek nem feleltek meg a többi ismert elemnek.

Argon felépítése

Argon nemesgáz, következésképpen az utolsó energiájának pályája teljesen meg van töltve; vagyis a valenciahéja nyolc elektronot tartalmaz. Az elektronok számának növekedése azonban nem akadályozza meg a mag növekvő vonzóerejét; és ezért atomjai a legkisebbek minden időszakban.

Ugyanakkor az argonatomok "golyókként" jeleníthetők meg erősen összenyomott elektronfelhőkkel. Az elektronok homogénen mozognak az összes kitöltött pályán, ezáltal a polarizáció valószínűtlen; vagyis egy relatív elektronhiányos régió származik.

Emiatt a londoni szórási erők különösen az argonra vonatkoznak, és a polarizáció csak akkor előnyös, ha az atomi sugár és / vagy az atomtömeg növekszik. Éppen ezért az argon olyan gáz, amely -186ºC-on kondenzál.

A gázzal borítva megfigyelhető, hogy atomjai vagy gömbölyvei alig maradnak együtt, bármiféle Ar-Ar kovalens kötés hiányában. Nem szabad azonban figyelmen kívül hagyni, hogy az ilyen golyók jól kölcsönhatásba léphetnek más apoláris molekulákkal; például CO ₂, N ₂, Ne, CH ₄, amelyek mind a levegő összetételében vannak jelen.

Crystals

Az argonatomok lassulni kezdenek, amikor a hőmérséklet -186 ° C körül esik; akkor kondenzáció történik. Most az intermolekuláris erők hatékonyabbak, mivel az atomok közötti távolság kisebb, és időt ad néhány azonnali dipólus vagy polarizáció előfordulására.

Ez a folyékony argon rendetlen és ismeretlen, hogy pontosan hogyan lehet az atomjai elrendeződni.

A hőmérséklet további csökkenésekor -189ºC-ra (csak három fokkal alacsonyabb) az argon színtelen jéggé kristályosodik (kép alsó). A termodinamikailag jég talán stabilabb, mint az argonjég.

Argon jég olvad. Forrás: A gép nem olvasható. Deglr6328 ~ commonswiki feltételezve (szerzői jogi igények alapján).

Ebben a jég- vagy argonkristályban atomjai rendezett arc-központú köbös (fcc) struktúrát alkotnak. Ilyen a gyenge kölcsönhatásuk ezen a hőmérsékleten. Ezen a struktúrán kívül hatszögletű, kompaktabb kristályokat is képezhet.

A hatszögletű kristályok akkor részesülnek előnyben, ha az argon kis mennyiségű O ₂, N ₂ és CO jelenlétében kristályosodik. Amikor deformálódnak, átállnak az arc-központú köbös fázisra, amely a szilárd argon legstabilabb szerkezete.

Elektronikus konfiguráció

Az argon elektronkonfigurációja:

3s ² 3p ⁶

Ami minden izotóp esetében azonos. Vegye figyelembe, hogy valencia-oktete teljes: 2 elektron a 3s körüli pályán és 6 elektron a 3p körüli pályán, összesen akár 8 elektronot összeadva.

Elméletileg és kísérletileg az argon 3D-es pályáin felhasználhatja kovalens kötések kialakítását; de nagy nyomás szükséges ahhoz, hogy "erőt állítsunk rá".

Tulajdonságok

Fizikai leírás

Színtelen gáz, amely elektromos mezőnek kitett lila-lila fényt kap.

Atomsúly

39,79 g / mol

Atomszám

18

Olvadáspont

83,81 K (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Forráspont

87 302 K (-185,848 ºC, -302,526 ºF)

Istenség

1,784 g / L

Gőzsűrűség

1,38 (a levegőhöz viszonyítva 1-et).

Gáz oldhatóság vízben

33,6 cm ³ / kg. Ha az argon, mint nagyon hideg cseppfolyósított gáz, vízzel érintkezik, heves forrás fordul elő.

Oldhatóság szerves folyadékokban

Oldódó.

A fúziós hő

1,18 kJ / mol

A párolgás hője

8,53 kJ / mol

Oktanol / víz megoszlási együttható

Log P = 0,94

Ionizációs energia

Első szint: 1 520,6 kJ / mol

Második szint: 2665,8 kJ / mol

Harmadik szint: 3931 kJ / mol

Vagyis az Ar ⁺ és Ar ³⁺ közötti kationok előállításához szükséges energiák a gázfázisban.

Reakcióképesség

Argon nemesgáz, ezért reaktivitása szinte nulla. A hidrogén-fluorid fotolízise szilárd argon mátrixban 7,5 K hőmérsékleten (nagyon közel az abszolút nullához) argon-fluor-hidridet (HArF) eredményez.

Egyesíthető egyes elemekkel, hogy béta-hidrokinonnal stabil osztályt kapjon. Ezen túlmenően vegyületeket képez magas elektromágneses elemekkel, például O, F és Cl.

Alkalmazások

Az argon alkalmazásának többsége azon a tényen alapul, hogy inert gázként környezetet lehet létrehozni ipari tevékenységek sorozatának fejlesztéséhez.

Ipari

-Argon segítségével a fémek ívhegesztéséhez környezetet kell létrehozni, elkerülve az oxigén és nitrogén jelenléte által okozott káros hatásokat. Fémekként is felhasználják fémek, például titán és cirkónium finomításában.

- Az izzólámpákat általában argonnal töltik meg, hogy megvédjék izzószálaikat és meghosszabbítsák élettartamukat. A neoncsövekhez hasonló fénycsövekben is használják; de kék lila fényt bocsátanak ki.

-A rozsdamentes acél dekarbonizációs folyamatában és hajtógázként használják az aeroszolokban.

- ionizációs kamrákban és részecskeszámlálókban használják.

- Szintén a különféle elemek használatában a félvezetők doppingolásához.

- Ez lehetővé teszi a szilícium- és germánium-kristályok növekedésének légkörét, amelyet széles körben használnak az elektronika területén.

- Az alacsony hővezetési képesség kedvező, ha szigetelőként használják egyes ablakok üveglapjai között.

- A csomagolásnak alávetett élelmiszerek és egyéb anyagok tartósítására szolgál, mivel megvédi őket az oxigéntől és a nedvességtől, amelyek káros hatással lehetnek a csomagolás tartalmára.

Az orvosok

- Az argont a kriosebészetben használják a rákos szövetek eltávolítására. Ebben az esetben az argon kriogén folyadékként viselkedik.

- Orvosi lézerkészülékekben használják a különféle szemhibák kijavítására, például: az erek vérzése, retina leválódása, glaukóma és a makula degenerációja.

Laboratóriumi berendezésekben

-Argon használják héliummal és neonnal készült keverékekben a Geiger radioaktivitási számlálójában.

-Sztriptízgázként használják a gázkromatográfiában.

-Diszpergálja azokat az anyagokat, amelyek a pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatnak vetik alá a mintát.

Hol található?

Argon a légköri levegő részeként található, amely a légköri tömeg körülbelül 1% -át teszi ki. A gáz szigetelésének fő ipari forrása a légkör. Az oldatot kriogén frakcionált desztillációval izolálják.

Másrészről, a Kozmoszban a csillagok hatalmas mennyiségű argont generálnak a szilícium atomfúziója során. Megtalálható más bolygók, például a Vénusz és a Mars légkörében is.

Irodalom

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) Argon kristályszerkezete és ötvözetei. Forrás: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (szerk.) Az alacsony hőmérsékletű fizika LT9. Springer, Boston, MA.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. március 21.). 10 argon tény - Ar vagy atomszám 18. Helyreállítva: gondolat.com
3. Todd Helmenstine. (2015. május 31.). Argon tények. Helyreállítva: sciencenotes.org
4. Li, X. és mtsai. (2015). Stabil lítium-argon vegyületek nagy nyomás alatt. Sci. Rep. 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
5. A Kémiai Királyi Társaság. (2019). Periódusos rendszer: argon. Helyreállítva: rsc.org
6. Dr. Doug Stewart. (2019). Argon elem tények. Chemicool. Helyreállítva: chemicool.com
7. Catherbon Katherine. (2015, július 22.). Argon kémiája (Z = 18). Kémia Libretextek. Helyreállítva: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019). Argon. Helyreállítva: en.wikipedia.org
9. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2019). Argon. PubChem adatbázis. CID = 23968. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov