Indhold
Hvis nogen bad dig om at nævne de tre mest rigelige gasser i jordens atmosfære, kan du muligvis vælge, i en eller anden rækkefølge, ilt, kuldioxid og nitrogen. I så fald ville du have ret - for det meste. Det er en lidt kendt kendsgerning, at bag nitrogen (N2) og ilt (O2), den tredje mest rigelige gas er den ædelgas-argon, der tegner sig for knap 1 procent af den usete sammensætning af atmosfæren.
De seks ædelgasser henter deres navn fra det faktum, at kemisk set fra disse elementer er afsides, endda hovmodige: De reagerer ikke med andre elementer, så de bliver ikke bundet til andre atomer for at danne mere komplekse forbindelser. I stedet for at gøre dem ubrugelige i industrien, er denne tendens til at huske deres egen atomvirksomhed imidlertid, hvad der gør nogle af disse gasser praktisk til specifikke formål. Fem vigtigste anvendelser af argon inkluderer for eksempel dets placering i neonlys, dets evne til at hjælpe med at bestemme alderen på meget gamle stoffer, dets anvendelse som isolator i fremstilling af metaller, dens rolle som svejsegas og dens anvendelse i 3-D ing.
Noble Gas Basics
De seks ædelgasser - helium, neon, argon, krypton, xenon og radon - optager den højre søjle i elementernes periodiske tabel. (Enhver undersøgelse af et kemisk element skal ledsages af en periodisk tabel. Se Ressourcer for et interaktivt eksempel.) Virkningen af dette er, at ædelgasser ikke har dele, der kan deles. I stedet for som en puslespilkasse, der indeholder nøjagtigt det rigtige antal stykker, har argon og dets fem kusiner ikke nogen subatomære mangler, der skal ændres ved donationer fra andre elementer, og det behøver ikke nogen ekstra flyder rundt for at donere efter tur. Den formelle udtryk for denne ikke-reaktivitet af ædelgasser er "inert".
Som en afsluttet puslespil er en ædelgas kemisk meget stabil. Dette betyder, at det sammenlignet med andre elementer er vanskeligt at banke de yderste elektroner fra ædelgasser ved hjælp af en energistråle. Dette betyder, at disse elementer - de eneste elementer, der findes som gasser ved stuetemperatur, hvor de andre alle er væsker eller faste stoffer - har det, der kaldes en høj ioniseringsenergi.
Helium, med en proton og en neutron, er det næst mest rigelige element i universet bag brint, der kun indeholder et proton. Den kæmpe, igangværende atomfusionsreaktion, der er ansvarlig for, at stjerner er de superlysende objekter, de er, er ikke kun utallige brintatomer, der kolliderer for at danne heliumatomer over en periode på milliarder af år.
Når elektrisk energi ledes gennem en ædelgas, udsendes lys. Dette er grundlaget for neonskilt, som er en generisk betegnelse for enhver sådan skærm oprettet ved hjælp af en ædelgas.
Egenskaber ved Argon
Argon, forkortet Ar, er element nummer 18 på det periodiske system, hvilket gør det til den tredje letteste af de seks ædelgasser bag helium (atomnummer 2) og neon (nummer 10). Som det passer til et element, der flyver under den kemiske og fysiske radar, medmindre det er provokeret, er det farveløst, lugtfrit og smagløst. Det har en molekylvægt på 39,7 gram pr. Mol (også kendt som dalton) i sin mest stabile konfiguration. Du kan huske fra anden læsning, at de fleste elementer kommer i isotoper, som er versioner af det samme element med det forskellige antal neutroner og dermed forskellige masser (antallet af protoner ændrer ikke, ellers ville identiteten af selve elementet skulle ændre sig ). Dette har kritiske følger for en af de vigtigste anvendelser af argon.
Anvendelser af Argon
Neonlys: Som beskrevet er ædelgasser praktiske til oprettelse af neonlys. Argon sammen med neon og krypton bruges til dette formål. Når elektricitet passerer gennem argongassen, ophidser den midlertidigt de yderste kredsløbende elektroner og får dem til hurtigt at hoppe til et højere "skal" eller energiniveau. Når elektronet derefter vender tilbage til sit vante energiniveau, udsender det en foton - en masse-fri lyspakke.
Radioisotop-datering: Argon kan bruges sammen med kalium eller K, som er element nummer 19 på det periodiske system, til dags dato objekter op til en svimlende 4 milliard år gammel. Processen fungerer sådan:
Kalium har normalt 19 protoner og 21 neutroner, hvilket giver den omtrent den samme atommasse som argon (lige under 40), men med en anden sammensætning af protoner og neutroner. Når en radioaktiv partikel, der er kendt som en beta-partikel, kolliderer med kalium, kan den konvertere en af protoner i kerne af kalium til et neutron og ændre selve atomet til argon (18 protoner, 22 neutroner). Dette sker med en forudsigelig og fast hastighed over tid og meget langsomt. Så hvis forskere undersøger en prøve af fx vulkansk sten, kan de sammenligne forholdet mellem argon og kalium i prøven (som stiger trinvist over tid) med det forhold, der ville eksistere i en "splinterny" prøve, og bestemme, hvordan gammel er klippen.
Bemærk, at dette adskiller sig fra "kulstofdating", et udtryk, der ofte fejlagtigt bruges til at henvise generisk til at bruge radioaktive henfaldsmetoder til dato for gamle objekter. Carbon-datering, som kun er en bestemt type radioisotopdating, er kun nyttigt til genstande, der vides at være i størrelsesordenen tusinder af år gamle.
Skjoldgas i svejsning: Argon bruges til svejsning af speciallegeringer samt svejsning af bilrammer, lyddæmpere og andre bildele. Det kaldes en beskyttelsesgas, fordi den ikke reagerer med de gasser og metaller, der svæver i nærheden af metaller, der svejses; det tager blot plads og forhindrer andre, uønskede reaktioner i at forekomme i nærheden på grund af reaktive gasser som nitrogen og ilt.
Varmebehandling: Som en inert gas kan argon bruges til at tilvejebringe en ilt- og nitrogenfri indstilling til varmebehandlingsprocesser.
3-D ing: Argon bruges i det spirende felt med tredimensionel ing. Under den hurtige opvarmning og afkøling af det indtagende materiale forhindrer gassen oxidation af metallet og andre reaktioner og kan begrænse belastningen af belastningen. Argon kan også blandes med andre gasser for at skabe specialblandinger efter behov.
Metalproduktion: I lighed med sin rolle i svejsning kan argon bruges til syntese af metaller via andre processer, fordi det forhindrer oxidation (rust) og fortrænger uønskede gasser, såsom kulilte.
Farerne ved Argon
At argon er kemisk inert betyder desværre ikke, at det er fri for potentielle sundhedsfarer. Argongas kan irritere huden og øjnene ved kontakt, og i sin flydende form kan det forårsage frostskader (der er relativt få anvendelser af argonolie, og "arganolie", en almindelig ingrediens i kosmetik, er ikke engang fjernt det samme som argon). Høje niveauer af argongas i luften i et lukket miljø kan fortrænge ilt og føre til luftvejsproblemer, der spænder fra mild til svær, afhængigt af hvor meget argon der er til stede. Dette resulterer i symptomer på kvælning inklusive hovedpine, svimmelhed, forvirring, svaghed og rysten i den mildere ende og koma og endda død i de mest ekstreme tilfælde.
I tilfælde af kendt hud- eller øjeneksponering er skylning og skylning med varmt vand den foretrukne behandling. Når argon er inhaleret, kan det være nødvendigt med standard åndedrætsstøtte, inklusive iltning ved maske, for at blodets iltniveauer er tilbage til det normale; at få den berørte person ud af det argonrige miljø er naturligvis også nødvendigt.