Argon | ||||
---|---|---|---|---|
← Klór | Kálium → | ||||
| ||||
Egy egyszerű anyag megjelenése | ||||
Folyékony argon minta edényben | ||||
Az atom tulajdonságai | ||||
Név, szimbólum, szám | Argon / Argon (Ar), 18 | |||
Csoport , időszak , blokk |
18 (elavult 8), 3, p-elem |
|||
Atomtömeg ( moláris tömeg ) |
39.948.(1) [1] a. e.m. ( g / mol ) | |||
Elektronikus konfiguráció |
[Ne] 3s 2 3p 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 |
|||
Atom sugara | ? (71) [2] pm | |||
Kémiai tulajdonságok | ||||
kovalens sugár | 106 [2] pm | |||
Ion sugara | 154 [2] pm | |||
Elektronegativitás | 4.3 (Pauling skála) | |||
Elektróda potenciál | 0 | |||
Oxidációs állapotok | 0 | |||
Ionizációs energia (első elektron) |
1519,6 (15,76) kJ / mol ( eV ) | |||
Egy egyszerű anyag termodinamikai tulajdonságai | ||||
Sűrűség ( n.a. ) | 1,784⋅10 -3 g/cm³ | |||
Sűrűség stb . | 1,40 g/cm³ | |||
Olvadási hőmérséklet | 83,81 K (-189,34 °C) | |||
Forráshőmérséklet | 87,3 K (-185,85 °C) | |||
Oud. fúzió hője | 7,05 kJ/mol | |||
Oud. párolgási hő | 6,45 kJ/mol | |||
Moláris hőkapacitás | 20,79 [3] J/(K mol) | |||
Moláris térfogat | 22,4⋅10 3 cm³ / mol | |||
Egy egyszerű anyag kristályrácsa | ||||
Rácsszerkezet | Cubic FCC | |||
Rács paraméterei | 5,260Å _ | |||
Debye hőmérséklet | 85 ezer _ | |||
Egyéb jellemzők | ||||
Hővezető | (300 K) 0,0164 W/(m K) | |||
CAS szám | 7440-37-1 |
tizennyolc | Argon |
Ar39.948 | |
3s 2 3p 6 |
Az argon ( vegyjele - Ar , lat. Ar gon ) a D. I. Mengyelejev periódusos rendszerének harmadik periódusának 18. csoportjának kémiai eleme (az elavult besorolás szerint - a fő alcsoport nyolcadik csoportja, VIIIA) , 18 -as rendszámmal .
Az egyszerű anyag , az argon inert egyatomos gáz , szín , íz és szag nélkül . Ez a harmadik leggyakoribb kémiai elem a Föld légkörének levegőjében (a nitrogén és az oxigén után ) - 0,93 térfogatszázalék.
Az argon felfedezésének története 1785 -ben kezdődik, amikor Henry Cavendish angol fizikus és vegyész a levegő összetételét tanulmányozva úgy döntött, hogy megállapítja, hogy a levegőben lévő összes nitrogén oxidálódott-e. Hosszú hetekig U-alakú csövekben elektromos kisülésnek vetette alá levegő és oxigén keverékét, aminek következtében egyre több barna nitrogén -oxid képződik bennük , amit a kutató időnként lúgban oldott fel . Egy idő után az oxidok képződése megszűnt, de a visszamaradt oxigén megkötése után egy gázbuborék maradt, amelynek térfogata nem csökkent az oxigén jelenlétében történő huzamosabb ideig tartó elektromos kisülések hatására. Cavendish a megmaradt gázbuborék térfogatát az eredeti levegő térfogatának 1/120-ára becsülte [4] [5] [6] . Cavendish nem tudta megfejteni a buborék rejtélyét, ezért leállította a kutatást, és nem is publikálta eredményeit. Csak sok évvel később az angol fizikus, James Maxwell összegyűjtötte és publikálta Cavendish kiadatlan kéziratait és laboratóriumi feljegyzéseit.
Az argon felfedezésének további története Rayleigh nevéhez fűződik , aki több évet szentelt a gázok, különösen a nitrogén sűrűségének tanulmányozásának. Kiderült, hogy egy liter levegőből nyert nitrogén tömege több mint egy liter "kémiai" nitrogén (melyet bármely nitrogéntartalmú vegyület, például dinitrogén-oxid , dinitrogén -oxid , ammónia , karbamid vagy sósav bomlásával nyernek ) 1,6 mg-mal ( az első tömege 1,2521 g, a második pedig 1,2505 g). Ez a különbség nem volt olyan kicsi, hogy a kísérleti hibának tudható be. Ezenkívül folyamatosan megismételték, függetlenül a kémiai nitrogén beszerzésének forrásától [4] .
Anélkül, hogy megoldásra jutott volna, 1892 őszén Rayleigh levelet tett közzé a Nature folyóiratban a tudósoknak, amelyben arra kérte őket, magyarázzák el, hogy a nitrogénkivonás módszerétől függően különböző sűrűségi értékeket kapott. A levelet sok tudós elolvasta, de a benne feltett kérdésre senki sem tudott válaszolni [4] [5] .
A már jól ismert angol kémikus, William Ramsay szintén nem kapott kész választ, de felajánlotta Rayleigh-nek az együttműködését. Az intuíció arra késztette Ramsayt, hogy felvesse, hogy a levegő nitrogénje egy ismeretlen és nehezebb gáz szennyeződéseit tartalmazza , és Dewar felhívta Rayleigh figyelmét Cavendish régi kísérleteinek leírására (amelyek ekkorra már megjelentek) [5] .
Megpróbálták elkülöníteni a rejtett komponenst a levegőtől, mindegyik tudós a saját útját járta. Rayleigh megismételte a Cavendish-kísérletet nagyobb léptékben és magasabb technikai szinten. Egy 6000 voltos transzformátor elektromos szikrát küldött egy 50 literes, nitrogénnel töltött harangba. Egy speciális turbina lúgoldat fröccsenő szökőkútját hozta létre a harangban, elnyelve a nitrogén-oxidokat és a szén-dioxid-szennyeződéseket. Rayleigh megszárította a maradék gázt, és átvezette egy porceláncsövön felhevített rézreszelékkel , amely megtartotta a maradék oxigént. A kísérlet több napig tartott [4] .
Ramsay kihasználta a hevített fémmagnézium azon képességét, amelyet felfedezett, hogy felszívja a nitrogént, és így szilárd magnézium-nitridot képez . Több liter nitrogént többször is áteresztett az általa összeállított készüléken. 10 nap elteltével a gáz térfogatának csökkenése megállt, így az összes nitrogén megkötött. Ezzel egyidejűleg a rézzel kombinálva eltávolították az oxigént, amely a nitrogén szennyeződéseként volt jelen. Ily módon Ramsaynek az első kísérletben körülbelül 100 ml új gázt sikerült izolálnia [4] .
Tehát új gázt fedeztek fel. Ismertté vált, hogy a nitrogénnél csaknem másfélszer nehezebb, és a levegő térfogatának 1/80-a. Ramsay akusztikus mérések segítségével megállapította, hogy egy új gáz molekulája egy atomból áll – ezt megelőzően ilyen állandósult állapotú gázokkal nem találkoztak. Ebből egy nagyon fontos következtetés következett - mivel a molekula egyatomos, így nyilvánvalóan az új gáz nem egy összetett kémiai vegyület , hanem egy egyszerű anyag [4] .
Ramsay és Rayleigh sok időt töltött a reaktivitás tanulmányozásával számos kémiailag aktív anyag tekintetében. De ahogy az várható volt, arra a következtetésre jutottak: a gázuk teljesen inaktív. Lenyűgöző volt – addig nem ismertek ilyen inert anyagot [4] .
A spektrális elemzés fontos szerepet játszott az új gáz tanulmányozásában . A levegőből felszabaduló gáz spektruma jellegzetes narancssárga, kék és zöld vonalakkal élesen eltért a már ismert gázok spektrumától. William Crookes , a nap egyik legjelentősebb spektroszkópusa közel 200 vonalat számolt a spektrumában. A spektrális elemzés akkori fejlettségi szintje nem tette lehetővé annak megállapítását, hogy a megfigyelt spektrum egy vagy több elemhez tartozik-e. Néhány évvel később kiderült, hogy Ramsay és Rayleigh nem egy idegent tartott a kezében, hanem több - inert gázok egész galaxisát [4] .
1894. augusztus 7-én, Oxfordban , a Brit Fizikusok, Kémikusok és Természettudósok Szövetségének ülésén jelentés készült egy új elem felfedezéséről, amelyet argonnak neveztek el . Jelentésében Rayleigh azt állította, hogy körülbelül 15 g nyitott gáz (1,288 tömeg%) van jelen minden köbméter levegőben [4] [5] . Túlságosan hihetetlen volt, hogy a tudósok több generációja nem vette észre a levegő alkotórészét, sőt egész százalékban! Néhány nap alatt különböző országok természettudósai tucatjai tesztelték Ramsay és Rayleigh kísérleteit. Nem volt kétséges: a levegő argont tartalmaz [4] .
Tíz évvel később, 1904 -ben Rayleigh fizikai Nobel-díjat kapott a leggyakoribb gázok sűrűségének tanulmányozásáért és az argon felfedezéséért , Ramsay pedig kémiai Nobel-díjat kapott a különböző inert gázok légköri felfedezéséért . 4] .
Dr. Medan (az értekezlet elnöke, amelyen a felfedezésről készült jelentés) javaslatára Rayleigh és Ramsay az "argon" nevet adta az új gáznak (a másik görög ἀργός szóból - lusta, lassú, inaktív). Ez a név hangsúlyozta az elem legfontosabb tulajdonságát - kémiai inaktivitását [4] .
A világban az argontartalom kicsi, és körülbelül 0,02 tömegszázalékra becsülik [7] .
Az argon (a neonnal együtt ) egyes csillagokon és bolygóködekben figyelhető meg . Általában az űrben több van belőle, mint kalciumból , foszforból , klórból , míg a Földön fordított összefüggések vannak [8] .
Az argon a levegő harmadik legnagyobb összetevője a nitrogén és az oxigén után , átlagos statisztikai tartalma a Föld légkörében 0,934 térfogat% és 1,288 tömeg% [5] [8] , légköri készleteit 4⋅10 14 -re becsülik . tonna [3] [ 5] . Az argon a leggyakoribb inert gáz a Föld légkörében, 1 m 3 levegőben 9,34 liter argon van (összehasonlításképpen: ugyanannyi levegőben 18,2 ml neon , 5,2 ml hélium , 1,1 ml kripton , 0 ,09 ml xenon ) [5] [8] .
A litoszféra argontartalma 4⋅10 −6 tömeg% [3] . Minden liter tengervízben 0,3 ml argont oldunk, édesvízben (5,5-9,7) ⋅ 10 -5 %. Tartalmát a Világóceánban 7,5⋅10 11 tonnára, a földhéj magmás kőzeteiben pedig 16,5⋅10 11 tonnára becsülik [8] .
Minőségileg az argont emissziós spektrális analízissel detektáljuk , a fő jellemző vonalak 434,80 és 811,53 nm. A mennyiségi meghatározás során a kapcsolódó gázokat ( O 2 , N 2 , H 2 , CO 2 ) meghatározott reagensek ( Ca , Cu , MnO , CuO , NaOH ) kötik meg , vagy abszorbensekkel (például szerves és szervetlen szulfátok vizes oldataival ) választják el. ). A többi inert gáztól való elválasztás az aktív szénen való eltérő adszorbeálhatóságán alapul . Különféle fizikai tulajdonságok ( sűrűség , hővezetőképesség stb.) mérésén alapuló elemzési módszereket, valamint tömegspektrometriás és kromatográfiás elemzési módszereket alkalmaznak [3] .
Az argon egy egyatomos gáz, amelynek forráspontja (normál nyomáson) –185,9 °C (valamivel alacsonyabb, mint az oxigéné , de valamivel magasabb, mint a nitrogéné ). 3,3 ml argon feloldódik 100 ml vízben 20 °C-on, néhány[ mi? ] szerves oldószerek Az argon sokkal jobban oldódik, mint a vízben. A sűrűség normál körülmények között 1,7839 kg/m 3 .
Eddig az argonnak csak 1 metastabil kémiai vegyülete ismert / nyert - az argon - hidrofluorid , amely csak nagyon alacsony hőmérsékleten létezik [1] (mint a hélium-nátrium vegyület, amely csak nagyon magas nyomáson létezik).
Ezenkívül az argon (például a hélium, a neon) excimer molekulákat képez (rendkívül instabil), vagyis olyan molekulákat, amelyekben a gerjesztett elektronállapotok stabilak, az alapállapot pedig instabil. Például argon és klór keverékének elektromos gerjesztésével gázfázisú reakció lehetséges ArCl képződésével.
Lehetséges, hogy más vegyértékű argon vegyületet kapnak fluorral és oxigénnel , amelyek szintén rendkívül instabilnak/metastabilnak kell lenniük. Ezenkívül sok olyan anyaggal, amelyek molekulái között hidrogénkötések hatnak ( víz , fenol , hidrokinon és mások), a neonhoz hasonlóan zárványvegyületeket ( klatrátok ) képez, ahol az argonatom egyfajta "vendégként" ", az üregben van, a kristályrácsban a gazdaanyag molekulái, például az Ar 6H 2 O (amelyet a van der Waals-erők tartják vissza, és nem az atomokkal való kémiai kötések) hoznak létre.
Egy [az argon-hidrofluoriddal azonos típusú] CU(Ar)O kémiai vegyületet javasolnak az urán szénnel és oxigénnel alkotott vegyületéből CUO [9] [2] .
Valószínűsíthető az Ar–Si és Ar–C kötéseket tartalmazó vegyületek létezése is: a FArSiF 3 és a FArCCH.
Az argont a Föld légkörében három stabil izotóp képviseli: 36Ar (0,337%), 38Ar (0,063%), 40Ar ( 99,600 % ) [5] [8] . A 40 Ar nehéz izotóp csaknem teljes tömege a kálium 40 K radioaktív izotópjának bomlása következtében keletkezett a Földön (a magmás kőzetekben ennek az izotópnak a tartalma átlagosan 3,1 g/t). A radioaktív kálium bomlása egyszerre két irányban megy végbe:
Az első folyamat (a szokásos β-bomlás ) az esetek 88%-ában megy végbe, és egy stabil kalcium -izotóp megjelenéséhez vezet . A második folyamatban, ahol az atomok 12%-a vesz részt, elektronbefogás történik , ami az argon nehéz izotópjának kialakulását eredményezi. Egy tonna kőzetekben vagy vizekben található kálium körülbelül 3100 argonatomot termel az év során. Így fokozatosan 40 Ar halmozódik fel a káliumot tartalmazó ásványokban, ami lehetővé teszi a kőzetek korának mérését; A kálium-argon módszer a nukleáris geokronológia egyik fő módszere .
A 36Ar és a 38Ar izotópok valószínűsíthető forrásai a nehéz atommagok spontán hasadásának instabil termékei , valamint az urán-tórium ásványokban található könnyű elemek magjai által neutronok és alfa-részecskék befogásának reakciói.
Az űrargon túlnyomó többsége a 36 Ar és a 38 Ar izotópokból áll. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a kálium körülbelül 50 000-szer kevésbé oszlik el az űrben, mint az argon (a Földön a kálium 660-szorosára érvényesül az argonnál). Figyelemre méltó a geokémikusok számítása: a radiogén 40 Ar-t levonva a földi légkör argonjából, olyan izotóp-összetételt kaptak, amely nagyon közel áll az űrargonéhoz [8] .
Iparilag az argont a levegő oxigénre és nitrogénre történő nagymértékű szétválasztásának melléktermékeként állítják elő. -185,9 °C -on (87,3 kelvin) az argon kondenzálódik, -189,35 °C-on (83,8 kelvin) kikristályosodik.
Az argon és az oxigén forráspontjainak közelsége (90 K) miatt e frakciók desztillációval történő szétválasztása nehézkes. Az argont idegen szennyeződésnek tekintik, amely csak 96%-os tisztaságú műszaki oxigénben megengedett.
Az argon alkalmazásai a következők:
Az argon nem játszik jelentős biológiai szerepet.
Fiziológiai hatásAz inert gázok élettani hatást fejtenek ki, ami a szervezetre gyakorolt kábító hatásukban nyilvánul meg. Az argon belélegzésének narkotikus hatása csak 0,2 MPa (2 atm ) feletti légköri nyomáson jelentkezik [11] . 2014-ben a WADA doppingként ismerte el az argont [12] [13] .
A belélegzett levegőben nagy koncentrációban lévő argontartalom szédülést, hányingert, hányást, eszméletvesztést és fulladásos halált okozhat (oxigén-éhezés következtében) [14] .
Szótárak és enciklopédiák |
|
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
|
D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszere | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|