ARGONS: VĒSTURE, STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Argons ir viens no cēlgāzēm periodiskās tabulas un veido aptuveni 1% no zemes 's atmosfērā. To attēlo ķīmiskais simbols Ar - elements, kura atoma masa ir vienāda ar 40 visizplatītākajam izotopam uz Zemes ( ⁴⁰ Ar); citi izotopi ir ³⁶ Ar (visizplatītākais Visumā), ³⁸ Ar un radioizotops ³⁹ Ar.

Tās nosaukums cēlies no grieķu vārda “argos”, kas nozīmē neaktīvu, lēnu vai dīkstāvē esošu, jo tas veidoja izmērāmu gaisa daļu, kas nereaģēja. Slāpeklis un skābeklis savstarpēji reaģē uz elektriskas dzirksteles karstumu, veidojot slāpekļa oksīdus; oglekļa dioksīds ar NaOH bāzes šķīdumu; bet Ar, ar neko.

Purpura mirdzuma izlāde, kas raksturīga jonizētiem argona atomiem. Avots: Wikigian

Argons ir bezkrāsaina gāze, kurai nav ne smakas, ne garšas. Tā ir viena no nedaudzajām gāzēm, kuras kondensējoties neuzrāda krāsas izmaiņas, tāpēc tā ir bezkrāsains šķidrums, piemēram, gāze; tas pats notiek ar tā kristālisko cieto vielu.

Vēl viena no tā galvenajām īpašībām ir violetas gaismas izstarošana, sildot elektriskās izlādes caurules iekšpusē (augšējais attēls).

Neskatoties uz to, ka tā ir inerta gāze (lai arī tā nav īpašos apstākļos) un ka tai arī nav bioloģiskās aktivitātes, tā var izspiest skābekli no gaisa, izraisot nosmakšanu. Daži ugunsdzēšamie aparāti to faktiski izmanto, lai noslāpētu liesmas, atņemot viņiem skābekli.

Tā ķīmiskā inerce veicina tās izmantošanu kā atmosfēru reakcijām, kuru sugas ir jutīgas pret skābekli, ūdens tvaikiem un slāpekli. Tas piedāvā arī metālu, sakausējumu vai pusvadītāju glabāšanas un ražošanas līdzekļus.

Tās atklāšanas vēsture

1785. gadā Henrijs Kavendišs, pētot gaisā esošo slāpekli, ko sauca par “loģistisko gaisu”, secināja, ka daļa slāpekļa varētu būt inerta sastāvdaļa.

Vairāk nekā gadsimtu vēlāk, 1894. gadā, britu zinātnieki Lords Raileigs un sers Viljams Ramsejs atklāja, ka slāpeklis, kas sagatavots, izvadot skābekli no atmosfēras gaisa, ir par 0,5% smagāks nekā slāpeklis, kas iegūts no dažiem savienojumiem; piemēram, amonjaks.

Pētniekiem radās aizdomas par citas gāzes klātbūtni atmosfēras gaisā, kas sajaukts ar slāpekli. Vēlāk tika pārbaudīts, vai atlikušā gāze pēc slāpekļa izvadīšanas no atmosfēras gaisa bija inerta gāze, ko tagad sauc par argonu.

Šī bija pirmā inertā gāze, kas izolēta uz Zemes; līdz ar to tā nosaukums, jo argons nozīmē slinku, neaktīvu. Tomēr spektroskopiskos pētījumos jau 1868. gadā tika konstatēta hēlija klātbūtne saulē.

F. Newall un WN Hartley 1882. gadā novēroja emisijas līnijas, iespējams, atbilstošas ​​argonam, kas neatbilda citu zināmo elementu līnijām.

Argona struktūra

Argons ir cēlgāze, un līdz ar to pēdējā enerģijas līmeņa orbitāles ir pilnībā piepildītas; tas ir, tā valences apvalkā ir astoņi elektroni. Tomēr elektronu skaita palielināšanās nav pretrunā ar pieaugošo pievilkšanās spēku, ko rada kodols; un tāpēc tā atomi ir mazākie katrā periodā.

Argona atomus var vizualizēt kā "bumbiņas" ar ļoti saspiestiem elektronu mākoņiem. Elektroni pārvietojas vienveidīgi pa visām piepildītajām orbītām, padarot polarizāciju maz iespējamu; tas ir, rodas reģions ar relatīvu elektronu deficītu.

Tādēļ Londonas izkliedes spēki ir īpaši paredzēti argonam, un polarizācija gūs labumu tikai tad, ja palielināsies atoma rādiuss un / vai atoma masa. Tāpēc argons ir gāze, kas kondensējas -186ºC temperatūrā.

Apgūstot gāzi, būs redzams, ka tās atomi vai bumbiņas tik tikko var palikt kopā, ja nav jebkāda veida Ar-Ar kovalento saišu. Tomēr nevar ignorēt to, ka šādi bumbiņas var labi mijiedarboties ar citām apolārām molekulām; piemēram, CO ₂ , N ₂ , Ne, CH ₄ , tie visi ir gaisa sastāvā.

Kristāli

Argona atomi sāk palēnināties, temperatūrai pazeminoties līdz aptuveni -186 ° C; tad notiek kondensācija. Tagad starpmolekulārie spēki kļūst efektīvāki, jo attālums starp atomiem ir mazāks, un tas dod laiku dažiem momentāniem dipoliem vai polarizācijām.

Šis šķidrais argons ir netīrs, un nav zināms, kā tieši tā atomi varētu būt izvietoti.

Temperatūrai pazeminoties vēl vairāk līdz -189ºC (tikai par trim grādiem zemāk), argons sāk kristalizēties bezkrāsainā ledus (attēls zemāks). Varbūt termodinamiski ledus ir stabilāks nekā argona ledus.

Argona ledus kušana. Avots: nav sniegts mašīnlasāms autors. Deglr6328 ~ commonswiki pieņemts (pamatojoties uz autortiesību pretenzijām).

Šajā ledus vai argona kristālā tā atomiem ir sakārtota uz seju vērsta kubiskā (fcc) struktūra. Tāda ir viņu vājā mijiedarbība šajās temperatūrās. Papildus šai struktūrai tas var veidot arī sešstūrainus, kompaktākus kristālus.

Sešstūru kristāli ir labvēlīgi, ja argons izkristalizējas nelielā daudzumā O ₂ , N ₂ un CO. Kad tie ir deformēti, tie pāriet uz sejas centrālo kubisko fāzi, kas ir visstabilākā cietā argona struktūra.

Elektroniskā konfigurācija

Argona elektronu konfigurācija ir:

3s ² 3p ⁶

Kas ir vienāds visiem izotopiem. Ņemiet vērā, ka tā valences oktets ir pilnīgs: 2 elektroni 3s orbitālē un 6 elektroni 3p orbitālē, kopā pievienojot līdz 8 elektroniem.

Teorētiski un eksperimentāli argons var izmantot savus 3D orbitālus, lai veidotu kovalentās saites; bet, lai to “piespiestu”, ir nepieciešams augsts spiediens.

Īpašības

Izskata apraksts

Tā ir bezkrāsaina gāze, kas, nonākot pakļauta elektriskajam laukam, iegūst ceriņi violeti mirdzumu.

Atomsvars

39,79 g / mol

Atomu skaitlis

18

Kušanas punkts

83,81 K (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Vārīšanās punkts

87 302 K (-185,848 ºC, -302,526 ºF)

Dievība

1,784 g / L

Tvaika blīvums

1,38 (attiecībā pret gaisu pieņem kā 1).

Gāzu šķīdība ūdenī

33,6 cm ³ / kg. Ja argons kā ļoti auksta sašķidrināta gāze nonāk saskarē ar ūdeni, notiek vardarbīga vārīšanās.

Šķīdība organiskos šķidrumos

Šķīstošs.

Saplūšanas karstums

1,18 kJ / mol

Iztvaikošanas siltums

8,53 kJ / mol

Oktanola / ūdens sadalījuma koeficients

Baļķis P = 0,94

Jonizācijas enerģija

Pirmais līmenis: 1 520,6 kJ / mol

Otrais līmenis: 2665,8 kJ / mol

Trešais līmenis: 3931 kJ / mol

Tas ir, enerģijas, kas nepieciešama katjonu iegūšanai starp Ar ⁺ un Ar ³⁺ gāzes fāzē.

Reaģētspēja

Argons ir cēlgāze, un tāpēc tā reaktivitāte ir gandrīz nulle. Fluorūdeņraža fotolīze cietā argona matricā 7,5 K temperatūrā (ļoti tuvu absolūtajai nullei) rada argona fluorhidrīdu, HArF.

To var apvienot ar dažiem elementiem, lai iegūtu stabilu klasi ar beta-hidrohinonu. Turklāt tas var veidot savienojumus ar ļoti elektromagnētiskiem elementiem, piemēram, O, F un Cl.

Lietojumprogrammas

Lielākā daļa argona pielietojumu ir balstīti uz faktu, ka tā ir inerta gāze un to var izmantot, lai izveidotu vidi, lai attīstītu rūpniecisko darbību kopumu.

Rūpnieciskā

-Argonu izmanto, lai radītu vidi metālu loka metināšanai, izvairoties no kaitīgās darbības, ko var radīt skābekļa un slāpekļa klātbūtne. To izmanto arī kā pārklājumu metālu, piemēram, titāna un cirkonija, attīrīšanai.

- Lai aizsargātu to pavedienus un pagarinātu to kalpošanas laiku, kvēlspuldzes parasti ir piepildītas ar argonu. To lieto arī dienasgaismas lampās, kas ir līdzīgas neona kamerām; bet tie izstaro zilgani violetu gaismu.

-To izmanto nerūsējošā tērauda dekarbonizācijas procesā un kā aerosolu degvielu gāzēm.

-To izmanto jonizācijas kamerās un daļiņu skaitītājos.

-Arī dažādu elementu izmantošanā pusvadītāju dopingam.

-Tas ļauj radīt atmosfēru silīcija un germānija kristālu augšanai, ko plaši izmanto elektronikas jomā.

- Tā ir zema siltumvadītspēja, ja to izmanto kā izolatoru starp dažu logu stikla loksnēm.

-To izmanto, lai konservētu pārtiku un citus materiālus, kas pakļauti iepakojumam, jo ​​tas tos aizsargā no skābekļa un mitruma, kas var kaitīgi ietekmēt iesaiņojuma saturu.

Ārsti

-Argon tiek izmantots krioķirurģijā vēža audu noņemšanai. Šajā gadījumā argons uzvedas kā kriogēns šķidrums.

-To izmanto medicīniskajā lāzera iekārtā, lai labotu dažādus acu defektus, piemēram: asiņošanu asinsvados, tīklenes atslāņošanos, glaukomu un makulas deģenerāciju.

Laboratorijas iekārtās

-Argonu izmanto maisījumos ar hēliju un neonu Geigera radioaktivitātes skaitītājos.

-Gāzu hromatogrāfijā to izmanto kā gāzēšanas gāzi.

- Izkliedē materiālus, kas pārklāj paraugu, kas pakļauts skenējošai elektronu mikroskopijai.

Kur tas atrodas?

Argons ir atmosfēras gaisa sastāvdaļa, kas veido apmēram 1% no atmosfēras masas. Atmosfēra ir galvenais rūpnieciskais avots šīs gāzes izolācijai. To izdala ar kriogēnās frakcionētās destilācijas metodi.

No otras puses, Kosmosā zvaigznes silīcija kodolsintēzes laikā rada milzīgu daudzumu argona. Tas var atrasties arī citu planētu, piemēram, Venēras un Marsa, atmosfērā.

Atsauces

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) Argona un tā sakausējumu kristāla struktūras. In: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (eds) Zemas temperatūras fizika LT9. Springers, Bostona, MA.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 21. marts). 10 argona fakti - ar vai atomu skaitlis 18. Atgūts no: domaco.com
3. Tods Helmenstīns. (2015. gada 31. maijs). Argona fakti. Atgūts no: sciencenotes.org
4. Li, X. et al. (2015). Stabili litija argona savienojumi zem augsta spiediena. Sci Rep. 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
5. Karaliskā ķīmijas biedrība. (2019. gads). Periodiskā tabula: argons. Atgūts no: rsc.org
6. Dr Doug Stewart. (2019. gads). Argona elementa fakti. Chemicool. Atgūts no: chemicool.com
7. Kubls Ketrīna. (2015. gads, 22. jūlijs). Argona ķīmija (Z = 18). Ķīmija Libretexts. Atgūts no: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019. gads). Argons. Atgūts no: en.wikipedia.org
9. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2019. gads). Argons. PubChem datu bāze. CID = 23968. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov