ARGON: ZGODOVINA, STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE - KEMIJA - 2025

Argona je ena izmed žlahtnih plinov periodnega sistema in tvori okoli 1% zemlje s atmosferi. Predstavljen je s kemičnim simbolom Ar, elementom, ki ima atomsko maso 40 za svoj najbolj najobsežnejši izotop na Zemlji ( ⁴⁰ Ar); drugi izotopi so ³⁶ Ar (najbolj bogat v vesolju), ³⁸ Ar in radioizotop ³⁹ Ar.

Ime izvira iz grške besede 'argos', kar pomeni neaktiven, počasen ali v prostem teku, saj je sestavljal merljiv del zraka, ki ni reagiral. Dušik in kisik medsebojno reagirata na toploto električne iskre, ki tvorita dušikove okside; ogljikov dioksid z bazično raztopino NaOH; ampak Ar, brez ničesar.

Vijolični sijajni izcedek, značilen za ionizirane atome argona. Vir: Wikilog

Argon je brezbarven plin brez vonja in okusa. Je eden redkih plinov, ki se pri kondenzaciji ne spremeni v barvi, zato je brezbarvna tekočina kot plin; isto se zgodi s svojo kristalno trdno snovjo.

Druga njegova glavna značilnost je oddajanje vijolične svetlobe, ko se segreje v električni izpustni cevi (zgornja slika).

Čeprav gre za inerten plin (čeprav ne v posebnih pogojih), poleg tega pa mu primanjkuje biološke aktivnosti, lahko izpodrine kisik iz zraka, kar povzroča zadušitev. Nekateri gasilni aparati to dejansko uporabljajo v svojo korist, da prižgejo plamen tako, da jim odvzamejo kisik.

Kemična inertnost daje prednost uporabi v ozračju za reakcije, katerih vrste so dovzetne za kisik, vodno paro in dušik. Ponuja tudi sredstva za shranjevanje in izdelavo kovin, zlitin ali polprevodnikov.

Zgodovina njenega odkritja

Leta 1785 je Henry Cavendish med raziskovanjem dušika v zraku, imenovanega "flogiciziran zrak", ugotovil, da je del dušika lahko inertna sestavina.

Več kot stoletje pozneje, leta 1894, sta britanska znanstvenika Lord Rayleigh in sir William Ramsey odkrila, da je dušik, pripravljen z odstranitvijo kisika iz atmosferskega zraka, 0,5% težji od dušika, dobljenega iz nekaterih spojin; na primer amoniak.

Raziskovalci so sumili na prisotnost drugega plina v atmosferskem zraku, pomešanem z dušikom. Kasneje je bilo preverjeno, da je preostali plin po izločanju dušika iz atmosferskega zraka inerten plin, ki je danes znan kot Argon.

To je bil prvi inertni plin, izoliran na Zemlji; od tod tudi njegovo ime, saj argon pomeni leni, neaktivni. Vendar so že leta 1868 s spektroskopskimi študijami odkrili prisotnost helija na soncu.

F. Newall in WN Hartley sta leta 1882 opazovala emisijske črte, ki morda ustrezajo argonu, ki niso ustrezale tistim iz drugih znanih elementov.

Struktura argona

Argon je plemenit plin, zato so orbite zadnje zadnje ravni energije popolnoma napolnjene; to pomeni, da ima njegova valenčna lupina osem elektronov. Povečanje števila elektronov pa ne nasprotuje naraščajoči sili privlačnosti, ki jo izvaja jedro; in zato so njeni atomi najmanjši v vsakem obdobju.

Kljub temu lahko atome argona predstavljamo kot "marmorje" z visoko stisnjenimi oblaki elektronov. Elektroni se gibljejo homogeno po vseh napolnjenih orbitalah, zaradi česar je polarizacija malo verjetna; torej izvira regija z relativno pomanjkanjem elektronov.

Zaradi tega so londonske sile razprševanja namenjene predvsem argonu, polarizacija pa bo koristila le, če se poveča atomski polmer in / ali atomska masa. Zato je argon plin, ki se kondenzira pri –186 ° C.

Z granatiranjem plina se bo videlo, da njegovi atomi ali marmorji komaj ostanejo skupaj, če ni nobene vrste Ar-Ar kovalentnih vezi. Vendar pa ni mogoče prezreti, da lahko taki marmorji dobro sodelujejo z drugimi apolarnimi molekulami; na primer, CO ₂ , N ₂ , Ne, CH ₄ , vsi prisotni v sestavku zraka.

Kristali

Argonovi atomi se začnejo upočasnjevati, ko temperatura pade na približno -186 ° C; takrat se zgodi kondenzacija. Zdaj postajajo medmolekulske sile učinkovitejše, saj je razdalja med atomi manjša in daje čas, da se pojavi nekaj trenutnih dipolov ali polarizacij.

Ta tekoči argon je zmešan in ni znano, kako natančno so lahko razporejeni njegovi atomi.

Ko temperatura še bolj pade, do –189 ° C (samo tri stopinje nižje), argon začne kristalizirati v brezbarven led (spodnja slika). Morda je termodinamično led bolj stabilen kot argonski led.

Taljenje argonskega ledu. Vir: Avtor ni na voljo za branje avtorja. Deglr6328 ~ commonswiki domneva (temelji na trditvah o avtorskih pravicah).

V tem ledu ali argonovem kristalu njegovi atomi prevzamejo urejeno kubično (fcc) strukturo, usmerjeno v obraz. Takšen je učinek njihovih šibkih interakcij pri teh temperaturah. Poleg te strukture lahko tvori tudi šestkotne, bolj kompaktne kristale.

Šestkotni kristali so naklonjeni, ko argon kristalizira v prisotnosti majhnih količin O ₂ , N ₂ in CO. Ko se deformirajo, preidejo v kubično fazo, usmerjeno v obraz, najbolj stabilno strukturo trdnega argona.

Elektronska konfiguracija

Konfiguracija elektronov za argon je:

3s ² 3p ⁶

Kar je enako za vse izotope. Upoštevajte, da je valenčni oktet popoln: 2 elektrona v 3s orbitali in 6 v 3p orbitali, pri čemer sešteje do 8 elektronov.

Teoretično in eksperimentalno lahko argon s svojo 3d orbitalo uporabi kovalentne vezi; vendar je potreben visok pritisk, da ga "prisili".

Lastnosti

Fizični opis

To je brezbarven plin, ki ob izpostavitvi električnemu polju pridobi lila-vijoličen sijaj.

Atomska teža

39,79 g / mol

Atomska številka

18

Tališče

83,81 K (-189,34 ° C, -308,81 ° F)

Vrelišče

87.302 K (-185.848 ºC, -302.526 ºF)

Božanstvo

1,784 g / L

Gostota hlapov

1,38 (glede na zrak, vzet kot 1).

Topnost plina v vodi

33,6 cm ³ / kg. Če pride argon kot zelo hladen utekočinjen plin v stik z vodo, pride do silovitega vretja.

Topnost v organskih tekočinah

Topen.

Vročina fuzije

1,18 kJ / mol

Toplota izparevanja

8,53 kJ / mol

Porazdelitveni koeficient oktanol / voda

Dnevnik P = 0,94

Ionizacijska energija

Prva raven: 1.520,6 kJ / mol

Druga raven: 2.665,8 kJ / mol

Tretja raven: 3.931 kJ / mol

To je energije, potrebne za pridobivanje kationov med Ar ⁺ in Ar ³⁺ v plinski fazi.

Reaktivnost

Argon je plemenit plin, zato je njegova reaktivnost skoraj nič. Fotoliza vodikovega fluorida v trdni matrici argona pri temperaturi 7,5 K (zelo blizu absolutne nič) tvori argonov fluorohidrid, HArF.

Lahko ga kombiniramo z nekaterimi elementi, da dobimo stabilen razred z beta-hidrokinonom. Poleg tega lahko tvori spojine z visoko elektromagnetnimi elementi, kot so O, F in Cl.

Prijave

Večina aplikacij argona temelji na dejstvu, da se lahko z inertnim plinom vzpostavi okolje za razvoj nabora industrijskih dejavnosti.

Industrijska

-Argon se uporablja za ustvarjanje okolja za obločno varjenje kovin, pri čemer se prepreči škodljivo delovanje, ki ga lahko povzroči prisotnost kisika in dušika. Uporablja se tudi kot zaščitno sredstvo pri rafiniranju kovin, kot sta titan in cirkonij.

- Žarnice z žarilno nitko so običajno napolnjene z argonom, da zaščitijo svoje nitke in podaljšajo življenjsko dobo. Uporablja se tudi v fluorescenčnih ceveh, podobnih neonskim; vendar pa oddajajo modro-vijolično svetlobo.

- Uporablja se v postopku razogljičenja nerjavečega jekla in kot pogonski plin v aerosolih.

- Uporablja se v ionizacijskih komorah in v števcih delcev.

-Tudi pri uporabi različnih elementov za doping polprevodnikov.

-Omogoča ustvarjanje atmosfere za rast kristalov silicija in germanija, ki se pogosto uporablja na področju elektronike.

-Če je nizka toplotna prevodnost koristno uporabiti kot izolator med steklenimi listi nekaterih oken.

- Uporablja se za konzerviranje hrane in drugih materialov, ki so podvrženi embalaži, saj jih ščiti pred kisikom in vlago, ki lahko škodljivo vplivajo na vsebino embalaže.

Zdravniki

-Argon se uporablja v kriohirurgiji za odstranjevanje rakavih tkiv. V tem primeru se argon obnaša kot kriogena tekočina.

- Uporablja se v medicinski laserski opremi za odpravljanje različnih okvar oči, kot so: krvavitve krvnih žil, odstranitev mrežnice, glavkom in degeneracija makule.

V laboratorijski opremi

-Argon se uporablja v mešanicah s helijem in neonom na Geigerjevih števcih radioaktivnosti.

-Uporablja se kot čistilni plin v plinski kromatografiji.

- Razprši materiale, ki pokrivajo vzorec, ki je bil podvržen skeniranju elektronske mikroskopije.

Kje je?

Argon najdemo kot del atmosferskega zraka, ki predstavlja približno 1% atmosferske mase. Vzdušje je glavni industrijski vir za izolacijo tega plina. Izoliramo ga s postopkom kriogene frakcijske destilacije.

Po drugi strani zvezde v kozmosu med jedrsko fuzijo silicija ustvarjajo ogromne količine argona. Lahko se nahaja tudi v atmosferi drugih planetov, kot sta Venera in Mars.

Reference

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) Kristalne strukture argona in njegovih zlitin. V: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (eds) Fizika nizkih temperatur LT9. Springer, Boston, MA.
2. Helmenstine, Anne Marie, dr. (21. marec 2019). 10 dejstev o argonu - Ar ali atomska številka 18. Pridobljeno iz: thinkco.com
3. Todd Helmenstine. (31. maj 2015). Argonova dejstva. Pridobljeno: sciencenotes.org
4. Li, X. et al. (2015). Stabilne litijeve argonske spojine pod visokim pritiskom. Sci. Rep. 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
5. Royal Society of Chemistry. (2019). Periodična tabela: argon. Pridobljeno od: rsc.org
6. Dr. Doug Stewart. (2019). Dejstva o elementu Argona. Kemikool. Pridobljeno: chemicool.com
7. Cubbon Katherine. (2015, 22. julij). Kemija argona (Z = 18). Kemija Libretexts. Pridobljeno: chem.libretexts.org
8. Wikipedija. (2019). Argon. Pridobljeno: en.wikipedia.org
9. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Argon. Baza podatkov PubChem. CID = 23968. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov