Argon historie, struktur, egenskaper, bruksområder

3791
Simon Doyle

De argon Det er en av edelgassene i det periodiske systemet og utgjør omtrent 1% av jordens atmosfære. Det er representert av det kjemiske symbolet Ar, et grunnstoff som har en atommasse som er lik 40 for sin mest rikholdige isotop på jorden (40Ar); andre isotoper er 36Ar (den mest utbredte i universet), 38Ar og radioisotopen 39Ar.

Navnet stammer fra det greske ordet 'argos', som betyr inaktivt, sakte eller inaktiv, siden det utgjorde den målbare brøkdelen av luften som ikke reagerte. Nitrogen og oksygen reagerer med hverandre på varmen fra en elektrisk gnist og danner nitrogenoksider; karbondioksid med en basisk løsning av NaOH; men Ar, med ingenting.

En lilla glødutslipp karakteristisk for ioniserte argonatomer. Kilde: Wikigian [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Argon er en fargeløs gass, uten lukt eller smak. Det er en av få gasser som ikke viser endring av farge når de kondenserer, og er derfor den fargeløse væsken som gassen; det samme skjer med det krystallinske faste stoffet.

En annen av hovedegenskapene er utslipp av fiolett lys når det varmes opp i et elektrisk utladningsrør (øvre bilde).

Selv om det er en inert gass (men ikke under spesielle forhold), og den også mangler biologisk aktivitet, kan den forskyve oksygen fra luften og forårsake kvelning. Noen brannslukningsapparater bruker dette til sin fordel for å kvele flammene ved å fjerne oksygen..

Dens kjemiske inertitet favoriserer anvendelsen som en atmosfære for reaksjoner hvis arter er utsatt for oksygen, vanndamp og nitrogen. Det tilbyr også et middel for å lagre og produsere metaller, legeringer eller halvledere..

Artikkelindeks

  • 1 Oppdagelseshistorie
  • 2 Struktur av argon
    • 2.1 Krystaller
  • 3 Elektronisk konfigurasjon
  • 4 eiendommer
    • 4.1 Fysisk beskrivelse
    • 4.2 Atomvekt
    • 4,3 atomnummer
    • 4.4 Smeltepunkt
    • 4.5 Kokepunkt
    • 4.6 Guddom
    • 4.7 Damptetthet
    • 4.8 Løselighet av gass i vann
    • 4.9 Løselighet i organiske væsker
    • 4.10 Fusjonsvarme
    • 4.11 Fordampningsvarme
    • 4.12 Fordelingskoeffisient for oktanol / vann
    • 4.13 Ioniseringsenergi
    • 4.14 Reaktivitet
  • 5 bruksområder
    • 5.1 Industriell
    • 5.2 Leger
    • 5.3 I laboratorieutstyr
  • 6 Hvor er?
  • 7 Referanser

Historien om oppdagelsen

I 1785 konkluderte Henry Cavendish, mens han undersøkte nitrogen i luften, kalt “phlogisticized air”, at en del av nitrogenet kunne være en inert komponent..

Mer enn et århundre senere, i år 1894, oppdaget de britiske forskerne Lord Rayleigh og Sir William Ramsey at nitrogenet fremstilt ved eliminering av oksygen fra den atmosfæriske luften var 0,5% tyngre enn nitrogenet som ble oppnådd fra noen forbindelser; for eksempel ammoniakk.

Forskerne mistenkte tilstedeværelsen av en annen gass i atmosfærisk luft blandet med nitrogen. Senere ble det verifisert at den gjenværende gassen etter eliminering av nitrogen fra atmosfæren var en inert gass som nå er kjent som Argon..

Dette var den første inerte gassen som ble isolert på jorden; derav navnet, siden argon betyr lat, inaktiv. Men så tidlig som i 1868 hadde tilstedeværelsen av helium i solen blitt oppdaget av spektroskopiske studier.

F. Newall og W. N. Hartley observerte i 1882 utslippslinjer, muligens tilsvarende argon, som ikke tilsvarte de som ble presentert av de andre kjente elementene.

Argonstruktur

Argon er en edelgass, og har derfor orbitalene til sitt siste energinivå fullstendig fylt; det vil si at valensskallet har åtte elektroner. Økningen i antall elektroner motvirker imidlertid ikke den økende tiltrekningskraften som kjernen utøver; og derfor er atomene de minste i hver periode.

Når det er sagt, kan argonatomer visualiseres som "klinkekuler" med høyt komprimerte elektronskyer. Elektroner beveger seg homogent gjennom alle fylte orbitaler, noe som gjør polarisering usannsynlig. det vil si at en region med en relativ elektronmangel har sitt utspring.

På grunn av dette er spredningskreftene i London spesielt for argon, og polarisering vil bare ha nytte hvis atomradien og / eller atommassen øker. Derfor er argon en gass som kondenserer ved -186 ° C.

Ved å beskjære gassen vil det sees at atomene eller kulene neppe kan forbli forenede, i fravær av noen form for Ar-Ar kovalente bindinger. Det kan imidlertid ikke ignoreres at slike kuler kan samhandle godt med andre apolare molekyler; for eksempel COto, Nto, Ne, CH4, alle til stede i luftens sammensetning.

Krystaller

Argonatomer begynner å avta når temperaturen synker til rundt -186 ° C; da skjer kondens. Nå får de intermolekylære kreftene større effektivitet, fordi avstanden mellom atomene er mindre, og gir tid for de få øyeblikkelige dipolene eller polariseringene å forekomme..

Denne flytende argonen er rotete, og det er ukjent hvordan nøyaktig atomene kan ordnes..

Når temperaturen synker ytterligere, ned til -189 ° C (bare tre grader lavere), begynner argonen å krystallisere til fargeløs is (lavere bilde). Kanskje er termodynamisk is mer stabil enn argonis.

Argonsmelting. Kilde: Ingen maskinlesbar forfatter oppgitt. Deglr6328 ~ commonswiki antatt (basert på krav om opphavsrett). [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

I denne is- eller argonkrystallen adopterer atomene en ordnet ansiktssentrert kubisk (fcc) struktur. Slik er effekten av deres svake interaksjoner ved disse temperaturene. I tillegg til denne strukturen kan den også danne sekskantede krystaller, mer kompakte.

Sekskantede krystaller favoriseres når argon krystalliserer i nærvær av små mengder Oto, Nto og CO. Når de deformeres, går de over til den ansiktssentrerte kubiske fasen, den mest stabile strukturen for solid argon.

Elektronisk konfigurasjon

Elektronkonfigurasjonen for argon er:

[Ne] 3sto3p6

Noe som er det samme for alle isotoper. Vær oppmerksom på at valensoktet er komplett: 2 elektroner i 3s-orbitalen og 6 i 3p-orbitalen, og tilfører totalt 8 elektroner..

Teoretisk og eksperimentelt kan argon bruke sine 3d-orbitaler til å danne kovalente bindinger; men det tar høyt trykk å "tvinge" den.

Eiendommer

Fysisk beskrivelse

Det er en fargeløs gass som når den utsettes for et elektrisk felt får en lilla-fiolett glød.

Atomvekt

39,79 g / mol

Atomnummer

18

Smeltepunkt

83,81 K (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Kokepunkt

87.302 K (-185.848 ºC, -302.526 ºF)

Desity

1784 g / l

Damptetthet

1,38 (i forhold til luft tatt som 1).

Gassløselighet i vann

33,6 cm3/ kg. Hvis argon som en veldig kald flytende gass kommer i kontakt med vann, oppstår voldsom koking.

Løselighet i organiske væsker

Løselig.

Fusjonsvarme

1,18 kJ / mol

Fordampningsvarme

8,53 kJ / mol

Fordelingskoeffisient for oktanol / vann

Logg P = 0,94

Ioniseringsenergi

Første nivå: 1,520,6 kJ / mol

Andre nivå: 2665,8 kJ / mol

Tredje nivå: 3931 kJ / mol

Det vil si energiene som er nødvendige for å oppnå kationene mellom Ar+ og Ar3+ gassfase.

Reaktivitet

Argon er edelgass, og reaktiviteten er derfor nesten null. Fotolyse av hydrogenfluorid i en fast matrise av argon ved en temperatur på 7,5 K (veldig nær absolutt null) produserer argonfluorhydrid, HArF.

Det kan kombineres med noen elementer for å produsere en stabil klasse med beta-hydrokinon. I tillegg kan den danne forbindelser med sterkt elektromagnetiske elementer, slik som O, F og Cl..

applikasjoner

De fleste applikasjonene av argon er basert på at det er en inert gass, og kan brukes til å etablere et miljø for å utvikle et sett med industrielle aktiviteter..

Industriell

-Argon brukes til å skape et miljø for buesveising av metaller, og unngår den skadelige virkningen som tilstedeværelsen av oksygen og nitrogen kan produsere. Det brukes også som et dekkemiddel i raffinering av metaller som titan og zirkonium..

-Glødelamper er vanligvis fylt med argon for å beskytte filamentene og forlenge levetiden. Den brukes også i lysrør som ligner neon; men de avgir et purpurblått lys.

-Den brukes i avfettingsprosessen av rustfritt stål og som drivgass i aerosoler.

-Brukes i ioniseringskamre og partikelteller.

-Også i bruken av forskjellige elementer for doping av halvledere.

-Det gjør det mulig å skape en atmosfære for vekst av silisium og germaniumkrystaller, mye brukt innen elektronikk.

-Den lave varmeledningsevnen er gunstig å bruke som en isolator mellom glassplatene i noen vinduer.

-Den brukes til å konservere mat og andre materialer som utsettes for emballasje, da det beskytter dem mot oksygen og fuktighet som kan ha en skadelig effekt på innholdet i emballasjen..

Leger

-Argon brukes i kryokirurgi for å fjerne kreftvev. I dette tilfellet oppfører argon seg som en kryogen væske.

-Den brukes i medisinsk laserutstyr for å korrigere forskjellige øyefeil, for eksempel: blødning i blodkar, retinal løsrivelse, glaukom og degenerasjon av makula.

I laboratorieutstyr

-Argon brukes i blandinger med helium og neon i Geiger radioaktivitets tellere..

-Den brukes som bærergass i gasskromatografi.

-Dispergerer materialene som belegger prøven under skanningelektronmikroskopi.

Hvor befinner det seg?

Argon er funnet som en del av den atmosfæriske luften, og utgjør omtrent 1% av den atmosfæriske massen. Atmosfæren er den viktigste industrielle kilden for isolasjon av denne gassen. Isolert ved kryogen fraksjonell destillasjonsprosedyre.

På den annen side genererer stjernene i Cosmos enorme mengder argon under den kjernefysiske fusjonen av silisium. Det kan også være plassert i atmosfærene til andre planeter, som Venus og Mars..

Referanser

  1. Barrett C.S., Meyer L. (1965) Krystallstrukturene til argon og dets legeringer. I: Daunt J.G., Edwards D.O., Milford F.J., Yaqub M. (red.) Lavtemperaturfysikk LT9. Springer, Boston, MA.
  2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. mars 2019). 10 argonfakta - Ar eller atomnummer 18. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
  3. Todd Helmenstine. (31. mai 2015). Argon fakta. Gjenopprettet fra: sciencenotes.org
  4. Li, X. et al. (2015). Stabile litiumargonforbindelser under høyt trykk. Sci. Rep. 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
  5. Royal Society of Chemistry. (2019). Periodisk system: argon. Gjenopprettet fra: rsc.org
  6. Dr. Doug Stewart. (2019). Argon Element Fakta. Chemicool. Gjenopprettet fra: chemicool.com
  7. Cubbon Katherine. (2015, 22. juli). Kjemi av argon (Z = 18). Kjemi Libretexts. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
  8. Wikipedia. (2019). Argon. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
  9. Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon. (2019). Argon. PubChem-database. CID = 23968. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.