ARGON: HISTORIA, STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2026

Den argon är en av ädelgaserna i det periodiska systemet och utgör ca 1% av jordens s atmosfär. Det representeras av den kemiska symbolen Ar, ett element som har en atommassa som är lika med 40 för sin rikligaste isotop på jorden ( ⁴⁰ Ar); andra isotoper är ³⁶ Ar (de vanligaste i universum), ³⁸ Ar och radioisotop ³⁹ Ar.

Namnet härstammar från det grekiska ordet 'argos', vilket betyder inaktivt, långsamt eller inaktiv, eftersom det utgör den mätbara andelen luft som inte reagerade. Kväve och syre reagerar med varandra på värmen från en elektrisk gnista och bildar kväveoxider; koldioxid med en baslösning av NaOH; men Ar, med ingenting.

En lila glödutladdning som är karakteristisk för joniserade argonatomer. Källa: Wikigian

Argon är en färglös gas utan lukt eller smak. Det är en av de få gaserna som inte visar färgförändring vid kondensering, varför dess färglösa vätska som dess gas; samma sak händer med dess kristallina fasta substans.

En annan av dess huvudsakliga kännetecken är dess utsläpp av violett ljus vid uppvärmning i ett elektriskt urladdningsrör (övre bild).

Även om det är en inert gas (även om den inte är under speciella förhållanden), och den också saknar biologisk aktivitet, kan den förflytta syre från luften och orsaka kvävning. Vissa brandsläckare använder det faktiskt till sin fördel för att kväva lågorna genom att beröva dem syre.

Dess kemiska inertitet gynnar dess användning som en atmosfär för reaktioner vars arter är känsliga för syre, vattenånga och kväve. Det erbjuder också ett sätt att lagra och tillverka metaller, legeringar eller halvledare.

Historien om dess upptäckt

1785 drog Henry Cavendish, när han undersökte kväve i luften, kallad ”flogistisk luft”, slutsatsen att en del av kvävet kan vara en inert komponent.

Mer än ett sekel senare, 1894, upptäckte de brittiska forskarna Lord Rayleigh och Sir William Ramsey att kvävet framställt genom avlägsnande av syre från den atmosfäriska luften var 0,5% tyngre än kvävet erhållet från vissa föreningar; till exempel ammoniak.

Forskarna misstänkte förekomsten av en annan gas i atmosfärisk luft blandat med kväve. Senare bekräftades det att den återstående gasen efter eliminering av kväve från den atmosfäriska luften var en inert gas som nu är känd som Argon.

Detta var den första inerta gasen som isolerades på jorden; därmed dess namn, eftersom argon betyder lat, inaktiv. Redan 1868 upptäcktes emellertid helium i solen genom spektroskopiska studier.

F. Newall och WN Hartley, 1882, observerade utsläppslinjer, möjligen motsvarande argon, som inte motsvarade dem från de andra kända elementen.

Argonstruktur

Argon är en ädelgas, och följaktligen har banorna i sin sista energinivå helt fyllda; det vill säga dess valensskal har åtta elektroner. Ökningen i antalet elektroner motverkar emellertid inte den ökande attraktionskraften som utövas av kärnan; och därför är dess atomer den minsta av varje period.

Som sagt kan argonatomer visualiseras som "kulor" med mycket komprimerade elektronmoln. Elektroner rör sig homogent genom alla fyllda orbitaler, vilket gör polarisering osannolik; det vill säga ett område med en relativ elektronbrist har sitt ursprung.

På grund av detta är Londons spridningskrafter särskilt sanna för argon, och polarisering kommer endast att gynnas om atomradie och / eller atommassan ökar. Det är därför argon är en gas som kondenserar vid -186ºC.

Genom att beskjuta gasen kommer det att ses att dess atomer eller kulor knappt kan förbli tillsammans, i frånvaro av någon typ av Ar-Ar-kovalenta bindningar. Det kan dock inte ignoreras att sådana kulor kan interagera väl med andra apolära molekyler; till exempel, CO ₂ , N ₂ , Ne, CH ₄ , allt närvarande i kompositionen av luft.

kristaller

Argonatomer börjar sakta när temperaturen sjunker till cirka -186 ° C; sedan händer kondens. Nu får de intermolekylära krafterna större effektivitet, eftersom avståndet mellan atomerna är mindre och ger tid för de få momentana dipoler eller polarisationer att inträffa.

Denna flytande argon är rörig och det är okänt hur exakt dess atomer kan ordnas.

När temperaturen sjunker ytterligare till -189 ° C (bara tre grader lägre) börjar argon att kristallisera till färglös is (lägre bild). Kanske är termodynamiskt is mer stabil än argonis.

Argon issmältning. Källa: Ingen maskinläsbar författare tillhandahålls. Deglr6328 ~ commonswiki antog (baserat på upphovsrättskrav).

I denna is- eller argonkristall antar dess atomer en ordnad ansiktscentrerad kubisk (fcc) struktur. Sådan är effekten av deras svaga interaktioner vid dessa temperaturer. Utöver denna struktur kan den också bilda hexagonala, mer kompakta kristaller.

Hexagonala kristaller gynnas när argon kristalliserar i närvaro av små mängder av O ₂ , N _2, och CO. När deformeras övergår de till den ansiktscentrerade kubiska fasen, den mest stabila strukturen för fast argon.

Elektronisk konfiguration

Elektronkonfigurationen för argon är:

3s ² 3p ⁶

Vilket är detsamma för alla isotoper. Observera att dess valensoktett är komplett: 2 elektroner i 3-talsbanan och 6 i 3p-omloppet, vilket ger upp till 8 elektroner totalt.

Teoretiskt och experimentellt kan argon använda sina 3d-orbitaler för att bilda kovalenta bindningar; men det kräver högt tryck för att "tvinga" det.

Egenskaper

Fysisk beskrivning

Det är en färglös gas som när den utsätts för ett elektriskt fält får en lila-violett glöd.

Atomvikt

39,79 g / mol

Atomnummer

18

Smältpunkt

83,81 K (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Kokpunkt

87,302 K (-185,848 ºC, -302,526 ºF)

Gudom

1 784 g / 1

Ång-densitet

1,38 (relativt luft taget som 1).

Gaslöslighet i vatten

33,6 cm ³ / kg. Om argon som en mycket kall kondenserad gas kommer i kontakt med vatten, inträffar kraftig kokning.

Löslighet i organiska vätskor

Löslig.

Smältvärme

1,18 kJ / mol

Förångningsvärme

8,53 kJ / mol

Fördelningskoefficient oktanol / vatten

Log P = 0,94

Joniseringsenergi

Första nivå: 1 520,6 kJ / mol

Andra nivån: 2,665,8 kJ / mol

Tredje nivå: 3 931 kJ / mol

Det vill säga de energier som krävs för att erhålla katjonerna mellan Ar ⁺ och Ar ³⁺ i gasfasen.

Reaktivitet

Argon är en ädelgas, och därför är dess reaktivitet nästan noll. Fotolys av vätefluorid i en fast matris av argon vid en temperatur av 7,5 K (mycket nära absolut noll) ger argonfluorhydrid, HArF.

Det kan kombineras med vissa element för att producera en stabil klass med beta-hydrokinon. Dessutom kan den bilda föreningar med mycket elektromagnetiska element, såsom O, F och Cl.

tillämpningar

De flesta av tillämpningarna av argon baseras på det faktum att det är en inert gas och kan användas för att skapa en miljö för att utveckla en uppsättning industriella aktiviteter.

Industriell

-Argon används för att skapa en miljö för bågsvetsning av metaller och undvika den skadliga verkan som närvaron av syre och kväve kan ge. Det används också som täckmedel för förädling av metaller som titan och zirkonium.

- Glödlampor fylls vanligtvis med argon för att skydda sina glödtrådar och förlänga deras livslängd. Det används också i lysrör som liknar neonrör; men de avger ett blått-lila ljus.

-Det används i avgasningsförfarandet av rostfritt stål och som drivgas i aerosoler.

-Det används i joniseringskamrar och i partikelräknare.

-Också i användningen av olika element för doping av halvledare.

-Det möjliggör att skapa en atmosfär för tillväxt av kisel- och germaniumkristaller, allmänt använd inom elektronikområdet.

-Den låga värmeledningsförmågan är fördelaktigt att användas som isolator mellan glasskivorna i vissa fönster.

-Det används för att bevara livsmedel och andra material som förpackas, eftersom det skyddar dem mot syre och fukt som kan ha en skadlig effekt på förpackningens innehåll.

läkare

-Argon används vid kryokirurgi för avlägsnande av cancervävnader. I det här fallet uppträder argon som en kryogen vätska.

-Det används i medicinsk laserutrustning för att korrigera olika ögondefekter, såsom: blödning i blodkärl, retinal avskiljning, glaukom och degeneration av makula.

I laboratorieutrustning

-Argon används i blandningar med helium och neon i Geiger-radioaktivitetsräknare.

-Det används som strippgas i gaskromatografi.

-Dispergerar materialen som täcker provet som utsätts för skanningselektronmikroskopi.

Var ligger den?

Argon återfinns som en del av den atmosfäriska luften, som utgör cirka 1% av den atmosfäriska massan. Atmosfären är den viktigaste industriella källan för isolering av denna gas. Det isoleras genom kryogen fraktionerad destillationsprocedur.

Å andra sidan genererar stjärnorna i Cosmos enorma mängder argon under kärnfusionen av kisel. Det kan också vara beläget i atmosfären på andra planeter, till exempel Venus och Mars.

referenser

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) Crystal Structures of Argon and Its Alloys. I: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (eds) Låg temperaturfysik LT9. Springer, Boston, MA.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 mars 2019). 10 Argon-fakta - Ar eller atomenummer 18. Återställs från: thoughtco.com
3. Todd Helmenstine. (31 maj 2015). Argon fakta. Återställd från: sciencenotes.org
4. Li, X. et al. (2015). Stabila litiumargonföreningar under högt tryck. Sci Rep 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
5. Royal Society of Chemistry. (2019). Periodisk tabell: argon. Återställd från: rsc.org
6. Dr Doug Stewart. (2019). Argon Element Facts. Chemicool. Återställd från: chemicool.com
7. Cubbon Katherine. (2015, 22 juli). Argon kemi (Z = 18). Kemi Libretexts. Återställd från: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019). Argon. Återställd från: en.wikipedia.org
9. National Center for Biotechnology Information. (2019). Argon. PubChem-databas. CID = 23968. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov