Аргон является химическим элементом периодической таблицы Д.И. Менделеева с атомным номером 18 и условным обозначением Ar. Аргон представляет собой инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха при номальных атмосферных условиях.
Открытие
Первое упоминание о таком химическом элементе как аргон датируется 1783 годом, когда английский ученый Генри Кавендиш исследовал реакционную способность воздуха. Он создавал электрические разряды в обогащенном кислородом воздухе и в результате азот с кислородом вступали в химическую реакцию. Ученый извлекал оксид азота, но при этом всегда оставалась часть непрореагировавшего газа. В тот период времени Кавендиш не осознал, что данный остаток является новым химическим элементом.
Спустя столетие, исследования Кавендиша повторил шотландский химик Уильям Рамзи и, после того как убедился в наличие нереакционноспособного остатка, начал проводить собственные опыты. Данный остаток химик отправлял на горячий магний, что позволяло удалить из смеси дополнительный азот. В результате было выявлено увеличение плотности и обнаружение ранее неизвестного инертного газа.
31 января 1895 года Уильям Рамзи объявил об открытии нового химического элемента, который был назван аргоном в честь древнегреческого ἀργός argos , «медленный». Когда Уильям Рамзи продолжал исследовать аргон, выделенный из воздуха с 1898 года, он обнаружил в нем три дополнительных элемента, которые сегодня известны как группа благородных газов (неон , криптон и ксенон).
Интересное:
Характеристики
| Физические характеристики | |
|---|---|
| Состояние при Н.У. | Газ |
| Температура плавления | -189,34 °C |
| Точка кипения | -185,848 °C |
| Плотность при Н.У. | 1,784 г/см 3 |
| Твердость по шкале Мооса | — |
| Критическая точка | -122,463 °C, 4,863 МПа |
| Мол. теплота плавления | 1,18 кДж/моль |
| Мол. теплота испарения | 6,53 кДж/моль |
| Мол. теплоемкость | 20,85 Дж/(моль·К) |
| Молярный объем | 22,4 · 10³ см 3 ·моль -1 |
| Химические характеристики | |
|---|---|
| Атомный номер(Z) | 18 |
| Атомная масса | 39,948 |
| Электронная конфигурация | 3s23p6 |
| Радиус атома | |
| Ковалентный радиус | 106 пм |
| Степени окисления | 0 |
| Радиус иона | 154 пм |
| Электроотрицательность | 4,3 (шкала Полинга) |
| Энергия ионизации | 1519,6 кДж/моль |
| Изотопы | ³⁵Ar, ³⁶Ar, ³⁷Ar, ³⁸Ar, ³⁹Ar, ⁴⁰Ar, ⁴¹Ar, ⁴²Ar |
Интересное:
Добыча и производство
Чистый аргон получают исключительно из воздуха. При этом наиболее распростаненным процессом является сжижения воздуха по методу Линде. Аргон отделяется от основных компонентов воздуха не в основной ректификационной колонне процесса, а в отдельной аргоновой колонне. При этом сырой аргон сначала производится путем ректификации, который все еще содержит около 3 — 5% кислорода и около 1% азота.
Впоследствие неочищенный аргон обрабатывается на последующих этапах. Газовую смесь изначально нагревают до комнатной температуры и сжимают до получения давления в 4 — 6 бар. Чтобы удалить оставшийся кислород, затем впрыскивается водород, который вступает в реакцию с кислородом на катализаторах из драгоценных металлов с образованием воды. После его удаления аргон, накапливающийся в нижней части колонны, отделяется от оставшегося азота в другой колонне, в результате чего может быть получен аргон чистотой 99,9999%.
Аргон является одним из наиболее распространенных элементов во Вселенной. Его распространение прибилизительно оценивается сопоставимым с серой и алюминием. Это третий по распространенности благородный газ во Вселенной после гелия и неона. Ежегодное мировое производство данного химического элемента оценивется в 700 000 тонн.
Интересное:
Применение
Аргон является самым дешевым из группы благородных газов, который доступен в больших количествах. Из-за этого аргон используется во многих областях.
Большая часть аргона используется в качестве защитного газа и преимущественно используется тогда, когда нельзя использовать азот, так как подвергается нежелательным химическим реакциям при высоких температурах. Примером таковых операций является аргонная сварка, которая применяется при сварке алюминия, его сплавов и высоколегированных сталей. Кроме того, аргон служит термостабильным инертным газом, который используется в металлургии в качестве защитного газа при производстве титана , кремния высокой чистоты или рафинирования плавки, а также для дегазации расплавленного металла.
Аргон также используется в качестве газообразного средства пожаротушения в закрытых помещениях. Наиболее распространен в автоматических или дистанционно управляемых информационных и электрических системах, так как оказывает огнетушащее действие за счет полного вытеснения кислорода. В частности, в таком случае применяется либо чистый аргон, либо газовая смесь вместе с азотом.
Кроме этого, аргон известен как пищевая добавка сноменклатурным номером Е 938 и используется в качестве пропеллента и защитного газа при упаковке пищевых продуктов. Достаточно часто в лампах накаливания используется смесь аргона и азота, так как заполнение газом уменьшает сублимацию нити накаливания. Аргон имеет более низкую теплопроводность, чем более легкие газы, но он дешевле других более тяжелых и, следовательно, еще менее теплопроводных газов, таких как криптон или ксенон. Преимуществом более низкой теплопроводности является более высокая возможная температура свечения и, следовательно, более высокая светоотдача.
Аргон находится в допинг-списке Всемирного антидопингового агентства с мая 2014 года. Недостаток кислорода, который возникает при вдыхании аргона, активирует выработку в организме собственного эритропоэтина. По этой же причине ксенон также включен в список известных допинговых средств.
Интересное:
Безопасность
Аргон не является токсичным химическим элементом, но он на 38% плотнее воздуха и по этой причине считается опасным удушающим веществом в закрытых помещениях. Его трудно обнаружить, так как он бесцветен, не имеет запаха и вкуса. Содержание аргона в высоких концентрациях во вдыхаемом воздухе вызывает симптомы кислородного голодания, которые включают головокружение, тошноту, рвоту, потерю сознания и смерть от асфиксии.