ARGON: HISTORIE, STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK - KJEMI - 2025

Den argon er en av edelgassene i det periodiske system og utgjør omtrent 1% av jordens 's atmosfære. Det er representert med det kjemiske symbolet Ar, et element som har en atommasse som tilsvarer 40 for sin mest utbredte isotop på jorden ( ⁴⁰ Ar); andre isotoper er ³⁶ Ar (de mest tallrike i universet), ³⁸ Ar og radioisotopen ³⁹ Ar.

Navnet stammer fra det greske ordet 'argos', som betyr inaktivt, sakte eller inaktiv, siden det utgjorde den målbare brøkdel 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, uten noe.

En lilla glødeavladning karakteristisk for ioniserte argonatomer. Kilde: Wikigian

Argon er en fargeløs gass uten lukt eller smak. Det er en av få gasser som ikke viser en fargeendring ved kondensering, og er derfor dens fargeløse væske som sin gass; 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 (selv om den ikke er under spesielle forhold), og den også mangler biologisk aktivitet, kan den fortrenge oksygen fra luften og forårsake kvelning. Noen brannslukningsapparater bruker faktisk dette til sin fordel for å kvele flammene ved å frata dem oksygen.

Den kjemiske inertiteten favoriserer anvendelsen som en atmosfære for reaksjoner hvis arter er mottagelige for oksygen, vanndamp og nitrogen. Det tilbyr også et middel til lagring og produksjon av metaller, legeringer eller halvledere.

Historien om oppdagelsen

I 1785 konkluderte Henry Cavendish, mens han undersøkte nitrogenet i luften, kalt "flogistisert luft", at en del av nitrogenet kunne være en inert komponent.

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

Forskerne mistenkte tilstedeværelsen av en annen gass i atmosfærisk luft blandet med nitrogen. Senere ble det bekreftet 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 var isolert på jorden; derav navnet, siden argon betyr lat, inaktiv. Allerede i 1868 var nærværet av helium i solen blitt påvist ved hjelp av spektroskopiske studier.

F. Newall og WN Hartley i 1882 observerte utslippslinjer, muligens tilsvarende argon, som ikke samsvarer med dem fra de andre kjente elementene.

Argonstruktur

Argon er en edel gass, og følgelig har orbitalene til det siste energinivået 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 det minste i hver periode.

Når det er sagt, kan argonatomer visualiseres som "klinkekuler" med sterkt komprimerte elektronskyer. Elektroner beveger seg homogent gjennom alle fylte orbitaler, noe som gjør polarisering usannsynlig; det vil si at et område med relativ elektronmangel oppstår.

På grunn av dette er spredningskreftene i London spesielt for argon, og polarisering vil bare ha fordel hvis atomradiusen og / eller atommassen øker. Det er grunnen til at argon er en gass som kondenserer ved -186 ºC.

Ved avskalling av gassen vil det sees at dets atomer eller marmor knapt kan holde seg sammen, i mangel av noen type Ar-Ar kovalente bindinger. Det kan imidlertid ikke ignoreres at slike klinkekuler kan samhandle godt med andre apolare molekyler; for eksempel, CO ₂ , N ₂ , Ne, CH ₄ , alle tilstede i blandingen av luft.

krystaller

Argonatomer begynner å avta når temperaturen synker til rundt -186 ° C; så skjer kondens. Nå blir de intermolekylære kreftene mer effektive, fordi avstanden mellom atomene er mindre, og det gir tid for noen få øyeblikkelige dipoler eller polarisasjoner.

Dette flytende argonet er rotete, og det er ukjent hvordan nøyaktig atomer kan være anordnet.

Når temperaturen synker enda lenger, ned til -189 ºC (bare tre grader lavere), begynner argonet å krystallisere til fargeløs is (nedre bilde). Kanskje er termodynamisk is mer stabil enn argon-is.

Argon-issmelting. Kilde: Ingen maskinlesbar forfatter gitt. Deglr6328 ~ commonswiki antatt (basert på krav om opphavsrett).

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

Heksagonale krystaller blir begunstiget når argon krystalliserer i nærvær av små mengder av O ₂ , N _2, og CO. Når deformeres overgår de til den ansiktssentrerte kubiske fasen, den mest stabile strukturen for solid argon.

Elektronisk konfigurasjon

Elektronkonfigurasjonen for argon er:

3s ² 3p ⁶

Noe som er det samme for alle isotoper. Legg merke til at dens valensoktett er komplett: 2 elektroner i 3s-bane, og 6 i 3p-bane, og legger til opptil 8 elektroner i alt.

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

Egenskaper

Fysisk beskrivelse

Det er en fargeløs gass som når den blir utsatt 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)

Guddom

1 784 g / l

Damptetthet

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

Gassløselighet i vann

33,6 cm ³ / kg. Hvis argon som en veldig kald flytende gass kommer i kontakt med vann, oppstår voldelig koking.

Løselighet i organiske væsker

Løselig.

Fusjonsvarme

1,18 kJ / mol

Fordampingsvarme

8,53 kJ / mol

Fordelingskoeffisient for oktanol / vann

Logg P = 0,94

Ioniseringsenergi

Første nivå: 1.520,6 kJ / mol

Andre nivå: 2,665,8 kJ / mol

Tredje nivå: 3 931 kJ / mol

Det vil si energiene som er nødvendige for å oppnå kationene mellom Ar ⁺ og Ar ³⁺ i gassfasen.

reaktivitet

Argon er en edel gass, og derfor er reaktiviteten nesten null. Fotolyse av hydrogenfluorid i en fast matrise av argon ved en temperatur på 7,5 K (veldig nær absolutt null) gir 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, for eksempel O, F og Cl.

applikasjoner

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

Industriell

-Argon brukes til å skape et miljø for lysbuesveising av metaller, og unngå den skadelige handlingen som tilstedeværelsen av oksygen og nitrogen kan gi. Det brukes også som et dekkmiddel for raffinering av metaller som titan og zirkonium.

-Blindende lyspærer er vanligvis fylt med argon for å beskytte filamentene og forlenge levetiden. Det brukes også i lysrør som ligner på neonrør; men de avgir et blå-lilla lys.

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

-Det brukes i ioniseringskamre og i partikkel tellere.

-Også ved bruk av forskjellige elementer for doping av halvledere.

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

-Den lave varmeledningsevnen er fordelaktig å brukes som isolator mellom glassplatene i noen vinduer.

-Det brukes til å bevare mat og andre materialer som er utsatt for emballasje, siden det beskytter dem mot oksygen og fuktighet som kan ha en skadelig effekt på innholdet i emballasjen.

leger

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

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

I laboratorieutstyr

-Argon brukes i blandinger med helium og neon i Geiger radioaktivitetsteller.

-Det brukes som strippegass i gasskromatografi.

-Disperger materialene som dekker prøven som er utsatt for skanningselektronmikroskopi.

Hvor befinner det seg?

Argon finnes som en del av den atmosfæriske luften, og utgjør omtrent 1% av den atmosfæriske massen. Atmosfæren er den viktigste industrielle kilden for isolering av denne gassen. Den isoleres ved hjelp av den kryogene fraksjonerte destillasjonsprosedyre.

På den annen side genererer stjernene enorme mengder argon i Cosmos under kjernefysjonen av silisium. Den kan også være lokalisert i atmosfærene til andre planeter, for eksempel Venus og Mars.

referanser

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) The Crystal Structures of Argon and Its Alloys. I: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (eds) Lavtemperaturfysikk LT9. Springer, Boston, MA.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. mars 2019). 10 Argon Facts - Ar eller Atomic Number 18. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
3. Todd Helmenstine. (31. mai 2015). Argon fakta. Gjenopprettet fra: sciencenotes.org
4. Li, X. et al. (2015). Stabile litium argonforbindelser under høyt trykk. Sci. Rep. 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
5. Royal Society of Chemistry. (2019). Periodisk tabell: argon. Gjenopprettet fra: rsc.org
6. Dr. Doug Stewart. (2019). Fakta om Argon Element. Chemicool. Gjenopprettet fra: chemicool.com
7. Cubbon Katherine. (2015, 22. juli). Chemistry of Argon (Z = 18). Kjemi Libretexts. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019). Argon. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
9. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Argon. PubChem-databasen. CID = 23968. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov