argon - Argon


z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Argon,   18 Ar
Lahvička obsahující fialový zářící plyn
Obecné vlastnosti
Výslovnost / Ɑːr ɡ ɒ n / ( AR Gon )
Vzhled bezbarvý plyn vykazující lila / fialová záře, pokud jsou umístěny v elektrickém poli
Atomová hmotnost ( R, standardní ) [ 39,79239,963 ] konvenční:  39,948
Argon v periodické tabulce
Vodík Hélium
Lithium berylium Boron Uhlík Dusík Kyslík fluoru Neon
Sodík magnézium Hliník Křemík Fosfor Síra Chlór argon
Draslík Vápník Scandium Titan Vanadium chróm Mangan Žehlička Kobalt Nikl Měď Zinek gallium Germanium arzén Selen Bróm Krypton
rubidia Stroncium ytrium zirkon Niobium Molybden technecium ruthenium rhodium Palladium stříbrný Kadmium Indium Cín antimon teluru Jód Xenon
cesium Baryum lanthanu minerál praseodym neodym promethium Samarium kovový prvek kovový prvek terbium kovový prvek holmium kovový prvek thulium yterbium lutecium Hafnium tantal Wolfram rhenium kovový prvek iridium Platina Zlato Rtuť (prvek) thalium Vést Vizmut Polonium astat Radon
francium Rádium actinium thorium protactinium Uran neptunium Plutonium americium curium Berkelium Californium einsteinium fermium mendelevium nobelium lawrencium rutherfordium dubnium Seaborgium bohrium hassium Meitnerium darmstadtium roentgenium kopernicium Nihonium flerovium Moscovium livermorium Tennessine Oganesson
Ne

Ar

Kr
chlorargondraselný
Atomové číslo ( Z ) 18
Skupina skupina 18 (vzácné plyny)
Doba období 3
Blok p-blok
category element   vzácný plyn
elektronová konfigurace [ Ne ] 3s 2 3p 6
Elektrony na plášti
2, 8, 8
Fyzikální vlastnosti
Fáze STP plyn
Bod tání 83,81  K (-189,34 ° C, -308,81 ° F)
Bod varu 87,302 K (-185,848 ° C, -302,526 ° F)
Hustota (za normálního tlaku) 1,784 g / l
když kapalina (v  bp ) 1,3954 g / cm 3
Triple point 83,8058 K, 68,89 kPa
Kritický bod 150,687 K, 4,863 MPa
Skupenské teplo tání 1,18  kJ / mol
Výparné teplo 6,53 kJ / mol
Molární tepelná kapacita 20,85 J / (mol · K)
Tlak páry
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
na  T  (K)   47 53 61 71 87
atomové vlastnosti
oxidační stavy 0
Elektronegativita Pauling měřítko: žádná data
ionizační energie
  • 1.: 1520,6 kJ / mol
  • 2.: 2665,8 kJ / mol
  • 3.: 3931 kJ / mol
  • ( Více )
kovalentní poloměr 106 ± 10  pm
Van der Waals poloměr 188 pm
Barevné linky v oblasti spektra
Spektrální čáry argonu
Ostatní vlastnosti
Krystalická struktura plošně centrované krychlové (FCC)
Plošně centrovanou kubickou krystalovou strukturu pro argon
Rychlost zvuku 323 m / s (plyn, při 27 ° C)
Tepelná vodivost 17,72 x 10 - 3   W / (mK)
magnetické uspořádání diamagnetic
magnetická susceptibilita -19,6 · 10 -6  cm 3 / mol
Číslo CAS 7440-37-1
Dějiny
Discovery a první izolace Lord Rayleigh a William Ramsay (1894)
Hlavní izotopy argonu
Izotop Hojnost Poločas ( t 1/2 ) režim Decay Produkt
36 Ar 0,334% stabilní
37 Ar syn 35 d ε 37 Cl
38 Ar 0,063% stabilní
39 Ar stopa 269 ​​y β - 39 K
40 Ar 99,604% stabilní
41 Ar syn 109.34 min β - 41 K
42 Ar syn 32,9 y β - 42 K
| Reference

Argon je chemický prvek se symbolem  Ar a atomové číslo  18. Je ve skupině 18 periodické tabulky a je vzácný plyn . Argon je třetí nejhojnější plynu v zemské atmosféře , na 0,934% (9340 ppmv ). To je více než dvakrát tak bohatý jako vodní pára (která v průměru asi 4000 ppmv, ale výrazně se liší), 23-krát, jako bohatý jako oxid uhličitý (400 ppmv), a více než 500krát bohatý jako neon (18 ppmv). Argon je nejhojnější vzácných plynů v zemské kůře, který obsahuje 0,00015% z kůry.

Téměř všechny z argonu v zemské atmosféře je radiogenic argon-40 , odvozený od rozpadu z draslíku-40 v zemské kůře. Ve vesmíru, argon-36 je zdaleka nejběžnější argonu izotopu , jako je nejvíce snadno připravit hvězdné nucleosynthesis v supernov .

Název „argon“ je odvozen z řeckého slova ἀργόν , neutrum jednotný tvar ἀργός znamená „lenivý“ nebo „neaktivní“, jako odkaz na skutečnost, že prvek prochází téměř žádné chemické reakce. Kompletní oktet (osm elektrony) ve vnějším obalu atomu je argon stabilní a odolný proti lepení s dalšími prvky. Jeho trojný bod teplota 83.8058  K je definující pevný bod v mezinárodní teplotní stupnici z roku 1990 .

Argon se vyrábí průmyslově pomocí frakční destilací z kapalného vzduchu . Argon se nejčastěji používá jako inertního ochranného plynu při svařování a jiných vysokoteplotních průmyslových procesech, kde obvykle nereaktivní látky staly reaktivní; například atmosférou argonu se používá v grafitových elektrických pecích, aby se zabránilo spálení grafit. Argon se používá také v žárovky , zářivkové osvětlení , a další plynové výbojky. Argon je výrazný modro-zelené plynový laser . Argon se používá také v fluorescenčních Žhavítka.

charakteristika

Malý kousek rychle tavení pevné argonu

Argon má přibližně stejnou rozpustnost ve vodě jako je kyslík, a je 2,5 krát více rozpustný ve vodě než dusík . Argon je bezbarvý, bez zápachu, nehořlavý a netoxický ve formě pevné látky, kapaliny nebo plynu. Argon je chemicky inertní za většiny podmínek a forem odeslán stabilní sloučeniny, při teplotě místnosti.

Ačkoli argon je vzácný plyn , může tvořit některé sloučeniny za různých extrémních podmínkách. Argon fluorohydride (Harf), což je sloučenina argonu s fluorem a vodíku , která je stabilní při teplotě 17 K (-256.1 ° C; -429,1 ° F), byla prokázána. Ačkoli neutrální půdě stavu chemické sloučeniny argonu se v současné době omezen na Harf, argon mohou tvořit klatráty s vodou , když atomy argonu uvězněni v mříži molekul vody. Ionty , jako ArH +
A excitovaného stavu komplexy , jako je například ARF, byly prokázány. Teoretický výpočet předpokládá několik dalších argon sloučeniny, které by měly být stabilní, ale dosud nebyly syntetizovány.

Dějiny

Lord Rayleigh je metoda pro izolaci argonu, na základě experimentu Henry Cavendish 's. Plyny jsou obsaženy ve zkumavce (A), stojící na velké množství slabé alkálie (B), a proud je veden do drátů izolovaných tvaru U skleněných zkumavkách (CC), který prochází kapalinou, a kolem ústí test-trubice. Vnitřní konce platiny (DD) drátu obdrží proud z baterie pěti Grove buněk a Ruhmkorff roli střední velikosti.

Argon ( Řek ἀργόν , kastrovat singulární forma ἀργός znamenat „líní“ nebo „neaktivní“), je jmenován v odkazu na jeho chemickém nečinnosti. Tato chemická vlastnost tohoto prvního vzácného plynu , aby se objevil zapůsobil namers. Nereaktivního plynu byla existuje podezření, že složkou vzduchu Henry Cavendish v 1785. argonu byl poprvé izolován ze vzduchu v roce 1894 Lord Rayleigh a Sir William Ramsay na University College London tím, že odstraní kyslík , oxid uhličitý , vodu a dusík ze vzorku na čistý vzduch. Oni zjistili, že dusík vyrobené z chemických sloučenin, byl 0,5% lehčí než dusík z atmosféry. Rozdíl byl mírný, ale stačilo to důležité přilákat jejich pozornost po mnoho měsíců. Došli k závěru, že došlo k dalšímu plynu ve vzduchu ve směsi s dusíkem. Argon byl také narazen v 1882 přes samostatný výzkum HF Newall a WN Hartley. Každý pozorovány nové řádky v emisním spektru vzduchu, který se neshoduje s známé prvky.

Až do roku 1957, symbol argonu byl „A“, ale nyní je „Ar“.

Výskyt

Argon představuje 0,934% objemových a 1.288% hmotnostní v zemské atmosféry , a vzduch je primární průmyslový zdroj purifikovaných argonu produktů. Argon se izoluje ze vzduchu frakcionací, nejčastěji o kryogenní frakční destilací , což je proces, který také produkuje čištěný dusík , kyslík , neon , krypton a xenon . Zemská kůra a mořské vody obsahují 1,2 ppm a 0,45 ppm argonu, v tomto pořadí.

izotopy

Hlavní izotopy argonu nalezených na Zemi jsou 40
Ar
(99,6%), 36
Ar
(0,34%), a 38
Ar
(0,06%). Přirozeně se vyskytující 40
K
, s poločasem 1,25 x 10 9 let, se rozpadá na stabilní 40
Ar
(11.2%) elektronovým záchytem a emisí positron , a také stabilní 40
Ca
(88,8%) od rozpadu beta . Tyto vlastnosti a poměry jsou použity k určení stáří hornin o K-Ar datování .

V zemské atmosféře, 39
Ar
je vyroben kosmického záření činnosti, zejména zachycením neutronů 40
Ar
následuje emise dvou neutronů. V podpovrchové prostředí, to je také produkováno přes záchytu neutronu od 39
K
, následovaný emise protonů. 37
Ar
je vytvořen z záchytem neutronu od 40
Ca
následuje alfa částic emisí v důsledku podpovrchových jaderných výbuchů . To má poločas rozpadu 35 dní.

Mezi místech sluneční soustavy , izotopové složení argonu se velmi liší. V případě, že hlavním zdrojem argonu je rozpad 40
K
ve skalách, 40
Ar
bude dominantní izotop, jak to je na Zemi. Argon produkovány přímo hvězdné nucleosynthesis , dominuje alfa-procesu nuklid 36
Ar
. Odpovídajícím solární argon obsahuje 84,6% 36
Ar
(podle sluneční vítr měření), a poměr tří izotopů 36 Ar:  38 Ar:  40 Ar v atmosférách vnějších planet je 8400: 1600: 1. To je v rozporu s nízkým množstvím prvotní 36
Ar
v zemské atmosféře, což je pouze 31,5 ppm objemově (= 9340 ppm objemově x 0,337%), který je srovnatelný s neon (18,18 ppmv) na Zemi a s meziplanetární plyny, měřeno od sondy .

Atmosférách Mars , Merkur a Titan (největší měsíci Saturnu ) obsahují argon, převážně jako 40
Ar
, a její obsah může být až 1,93% (Mars).

Převaha izotopů 40
Ar
je důvod, proč standardní atomová hmotnost pozemní argonu je větší než další prvek, draslíku , což je skutečnost, která se zaráží, kdy byl argon objeven. Mendělejev umístěny prvky na jeho periodické tabulky v pořadí atomovou hmotností, ale inertnost argonu navrhl umístění před reaktivním alkalického kovu . Henry Moseley později tento problém vyřešil tím, že ukazuje, že periodická tabulka je vlastně uspořádány v pořadí podle atomového čísla (viz History of the periodické tabulky ).

sloučeniny

Argon je kompletní oktet elektronů signalizuje plný y a p subshells. Tento plně skořápka valence je argon velmi stabilní a velmi odolný proti lepení s jinými prvky. Před 1962, argon a další vzácné plyny byly považovány za chemicky inertní a nemůže vzniku sloučenin; Nicméně od té doby byly syntetizovány sloučeniny těžších vzácných plynů. První argon sloučenina s wolframovým pentakarbonylu, W (CO) 5 Ar, byl izolován v roce 1975. Bylo však není všeobecně známo, v té době. V srpnu 2000, další argonu sloučeniny, argon fluorohydride (Harf), byl tvořen výzkumníky na University of Helsinki , které svítí ultrafialového světla na zmrazené argonu, obsahující malé množství fluorovodíku s jodid česný . Tento objev způsobil uznání, že argon by mohl tvořit slabě vázané sloučeniny, i když to není první. Je stabilní až do 17  Kelvin s (-256 ° C). Metastabilní ArCF 2+
2
dication, který je valence- isoelectronic s karbonylovou fluoridem a fosgenu , byla pozorována v roce 2010. Argon-36 , ve formě hydridu argonu ( argonium ) ionty, byl zjištěn v mezihvězdném spojené s Krabí mlhoviny supernova ; toto bylo první molekula vzácného plynu detekovány v kosmickém prostoru .

Pevné argon hydrid (Ar (H 2 ) 2 ) má stejnou krystalickou strukturu jako MGZN 2 Lavesovy fáze . Tvoří při tlaku mezi 4,3 a 220 GPa, ale Raman měření ukazují, že H 2 molekuly v Ar (H 2 ) 2 oddělit nad 175 GPa.

Výroba

Průmyslový

Argon se vyrábí průmyslově pomocí frakční destilací z kapalného vzduchu v kryogenní separaci vzduchu jednotky; proces, který odděluje kapalný dusík , který vře při 77,3 K, z argonu, která vře při teplotě 87,3 K, a kapalného kyslíku , který vře při 90,2 K. O 700000 tun argonu se vyrábí na celém světě každý rok.

V radioaktivních rozpadů

40 Ar je nejhojnější izotop z argonu, je produkován rozpadem 40 K s poločasem 1,25 x 10 9 let od elektronového záchytu nebo emisí positron . Z tohoto důvodu se používá v draslík-argon datování určit stáří hornin.

Aplikace

Lahve, které obsahují argon plynu pro použití při hašení požáru bez poškození serveru zařízení

Argon má několik žádoucích vlastností:

  • Argon je chemicky inertní plyn .
  • Argon je nejlepší alternativa, kdy atom dusíku není dostatečně inertní.
  • Argon má nízkou tepelnou vodivost .
  • Argon má elektronické vlastnosti (ionizace a / nebo emisní spektrum) žádoucí pro některé aplikace.

Jiné vzácné plyny by bylo rovněž vhodné pro většinu těchto aplikací, ale argon je zdaleka nejlevnější. Argon je levná, protože se přirozeně vyskytuje ve vzduchu a je snadno získat jako vedlejší produkt kryogenní oddělování vzduchu ve výrobě kapalného kyslíku a kapalného dusíku : primární složky vzduchu, jsou používány ve velkém průmyslovém měřítku. Ostatní vzácné plyny (kromě helium ) jsou vyrobeny tímto způsobem také, ale argon je nejhojnější zdaleka. Převážná část argonu aplikací vznikají jen proto, že je inertní a relativně levné.

průmyslové procesy

Argon se používá v některých vysokoteplotních průmyslových procesech, kde obvykle nereaktivní látky staly reaktivní. Například atmosférou argonu se používá v grafitových elektrických pecích, aby se zabránilo spálení grafit.

Pro některé z těchto procesů, přítomnost dusíku nebo kyslíku plynů může způsobit vady v materiálu. Argon se používá v některých typů obloukového svařování , jako je svařování v ochranné atmosféře a plynové wolframové obloukové svařování , jakož i v oblasti zpracování titanu a jiných reaktivních prvků. Argonová atmosféra je také používán pro pěstování krystalů křemíku a germania .

Argon je používán v drůbežářství se udusit ptáky, a to buď pro hromadnou utracení v důsledku vypuknutí nákazy, nebo jako prostředek k porážce lidštější než elektrický lázni. Argon je hustší než vzduch a vytěsňuje kyslík blízko k zemi při plynování . Jeho non-reaktivní povaha ho předurčuje v potravinářském výrobku, a protože to nahradí kyslík do mrtvého ptáka, argon také zvyšuje trvanlivost.

Argon je někdy používán k hašení požárů , kde mohou být cenné zařízení poškozených vodou nebo pěnou.

Vědecký výzkum

Kapalný argon se používá jako cíl pro neutrinových experimentů a přímých temné hmoty vyhledávání. Interakce mezi hypotetických wimps a argonu jádra vytváří scintilační světlo, které se detekuje pomocí fotonásobiče . Dvoufázové detektory s obsahem argonu se používají k detekci ionizované elektrony, vytvářenými během WIMP-jádra rozptylu. Stejně jako u většiny jiných kapalných vzácné plyny, argon je světle vysokou výtěžnost scintilační (asi 51 fotony / keV), je transparentní pro své vlastní scintilační světla, a je relativně snadno čistit. Ve srovnání s xenon , argon, je levnější a má zřetelný scintilačního časový profil, který umožňuje oddělení elektronických odvrací z jaderných odvrací. Na druhou stranu, jeho vnitřní beta-ray pozadí je větší kvůli 39
Ar
kontaminace, pokud jeden používá argonu z podzemních zdrojů, který má mnohem menší 39
Ar
kontaminace. Většina z argonu v zemské atmosféře bylo vyrobeno elektronovým záchytem s dlouhým poločasem rozpadu 40
K
( 40
K
+ e -40
Ar
+ ν) přítomný v přírodní draslíku uvnitř Země. 39
Ar
činnost v atmosféře se udržuje kosmogenního výroby přes vyhazovači reakce 40
Ar
(n, 2n) 39
Ar
a podobné reakce. Poločas rozpadu 39 let
Ar
je pouhých 269 roků. Výsledkem je, že podzemní Ar, stíněna hornin a vody, má mnohem méně 39
Ar
kontaminace. Detektory Tmavě hmota v současné době pracující s kapalným argonem zahrnují DarkSide , Warp , ARDM , microCLEAN a DEAP . Neutrin experimenty zahrnují Icarus a MicroBooNE , oba použití vysoce čistého kapalného argonu v časovém projekční komory pro jemnozrnné trojrozměrné zobrazování interakce neutrin.

Konzervační

Vzorek cesia je balen v atmosféře argonu, aby se zabránilo reakci se vzduchem

Argon se používá k posunutí kyslík a vlhkost, obsahující vzduch v obalovém materiálu k prodloužení skladovací životy obsahu (argon má evropský potravy přísada kód E938). Letecký oxidace, hydrolýza, a další chemické reakce, které degradují výrobky jsou retardované nebo je jí zabráněno úplně. Vysoce čistá chemický a farmaceutický průmysl jsou někdy zabalené a zapečetěné v argonu.

Při výrobě vína , argon se používá v různých aktivit, aby bariéru proti kyslíku na povrchu kapaliny, který může zkazit víno od paliva jak mikrobiálního metabolizmu (jako s bakteriemi kyseliny octové ) a standardním redox chemie.

Argon je někdy používán jako hnací látky v aerosolových plechovek pro takové produkty jako lak , polyuretanu , a barvy, a pro přemístění vzduchu při přípravě nádobu pro skladování po otevření.

Od roku 2002 se americký Národní archiv ukládá významné národní dokumenty, jako je Deklarace nezávislosti a ústavy v rámci argonem naplněné případů inhibují jejich degradaci. Argon je vhodnější než hélium, který byl použit v předcházejících pěti let, protože helium plyn uniká intermolecular póry ve většině nádob a je třeba pravidelně vyměňovat.

Laboratorní vybavení

Gloveboxes jsou často naplněna argonem, který recirkuluje přes praček pro udržení kyslíku -, dusík - a vlhkost bez atmosféra

Argon mohou být použity jako inertní plyn v Schlenkovy linky a gloveboxes . Argon se s výhodou méně nákladné dusíku v případech, kdy může dusíku reagovat s reakčními činidly nebo přístrojů.

Argon se může použít jako nosný plyn v plynové chromatografii a v elektrosprejové ionizační hmotnostní spektrometrie ; to je plynová volby pro plazmě použité v ICP spektroskopie . Argon je výhodný pro rozprašovací potahování vzorků pro rastrovací elektronové mikroskopie . Argon plyn je také běžně používaná pro naprašování tenkých vrstev jako v mikroelektronice a pro čištění destiček v microfabrication .

lékařské použití

Cryosurgery postupy, jako je kryoablace použití tekutý argon zničit tkáně, jako je rakovinných buněk. Používá se v postupu s názvem „argon zvýšenou koagulace“, forma argonu plazmového paprsku elektrochirurgických . Tento postup s sebou nese riziko, výroby plynu embolii a má za následek smrt alespoň jednoho pacienta.

Modré argonové lasery jsou použity v chirurgii svařit tepny, zničit nádory, a správné oční vady.

Argon byl také použit experimentálně k nahrazení dusíku v dýchací nebo dekompresní směsi známé jako Argox , aby urychlily odstranění rozpuštěného dusíku z krve.

Osvětlení

Argon plynové výbojky tvoří symbol argonu „Ar“

Žárovkami se naplní argonem, aby byly zachovány vláken při vysoké teplotě před oxidací. To se používá k specifickým způsobem se ionizuje a vyzařuje světlo, jako je například v plazmové koule a kalorimetrie v experimentální fyziky částic . Plynové výbojky plněné čistým argonem poskytnout lila / fialové světlo; argonem a některé rtuti, modrého světla. Argon se také používá pro modré a zelené argon-iontové lasery .

Různá použití

Argon se používá pro tepelnou izolaci v energeticky úsporných oken . Argon se používá také v technickém potápění nahustit suchý oblek , protože je inertní a má nízkou tepelnou vodivost.

Argon se používá jako hnací plyn v rozvoji vasimr (VASIMR). Stlačený argonu se nechá expandovat, ochladit hledající hlavy některých verzích AIM-9 Sidewinder rakety a dalších střel, které používají chlazených tepelné hlavy o zaměstnání. Plyn je skladován při vysokém tlaku .

Argon-39, s poločasem rozpadu 269 let, byl použit pro řadu aplikací, především ledového jádra a podzemní vody datování. Také, draslík-argon datování a související argon-argon datování se používá k dnešnímu dni sedimentární , metamorfovaných a vyvřelých hornin .

Argon se používají sportovci jako příměs k simulaci hypoxických podmínek. V roce 2014 Světová antidopingová agentura (WADA) přidá argon a xenon na seznamu zakázaných látek a metod, i když v současné době neexistuje žádný spolehlivý test pro zneužívání.

Bezpečnost

Ačkoli argon je netoxický, to je 38% hustší než vzduch, a proto považován za nebezpečnou dusivý v uzavřených prostorách. Je obtížné zjistit, protože je bezbarvý, bez zápachu a bez chuti. Z roku 1994 událost, ve které byl muž zadusil po zadání sekci argonu injekční olejové potrubí ve výstavbě v Aljašce , poukáže na nebezpečí úniku argonu nádrže ve stísněných prostorách a zdůrazňuje potřebu správné použití, skladování a manipulaci.

viz též

Reference

Další čtení

externí odkazy