Аргон

Аргон (Ar) – це хімічний елемент з номером атома 18 в періодичній системі елементів. Є безбарвним, без запаху та без смаку негативним газом. Відноситься до благородних газів.

Фізичні властивості аргону

Основні фізичні властивості аргону включають наступне:

1. Точка кипіння: -185.7 °C або -302.3 °F
2. Точка плавлення: -189.3 °C або -308.7 °F
3. Густина: 1.7837 г/см³ при 0 °C та 1 атмосфері
4. Молекулярна маса: 39.95 г/моль
5. Молярний об’єм: 22.56 л/моль при 0 °C та 1 атмосфері
6. Розчинність: Ar практично не розчиняється в воді та багатьох органічних розчинниках.

Ar є немісцезаймистим газом, тобто він не має колізій з іншими атомами або молекулами за нормальних умов. Це робить його корисним як інертний газ у різних процесах, де необхідно запобігти хімічним реакціям чи окисленню речовин.

Аргон є одним з найпоширеніших неметалічних елементів у земній атмосфері. Він входить до складу благородних газів і знаходиться в незначних кількостях (приблизно 0,93% за обсягом) разом з азотом, киснем та іншими газами.

Ці фізичні властивості аргону роблять його цінним як холодоагент у криогенній технології, захисному газу у зварюванні, освітлювальних пристроях та в інших застосуваннях, які вимагають безвідносної та стабільної атмосфери.

Хімічні властивості аргону

Аргон (Ar) належить до групи благородних газів, які відомі своєю хімічною стійкістю та низькою реактивністю. Оскільки аргон є безбарвним та без запаху газом, він не утворює хімічних сполук з іншими елементами за звичайних умов. Основні хімічні властивості аргону включають наступне:

1. Інертність: Аргон є нейтральним та інертним газом. Це означає, що він не реагує з більшістю хімічних сполук або елементів при звичайних умовах. Він не горить, не підтримує горіння і не входить у хімічні реакції з іншими речовинами без наявності високої енергії чи високої температури.
2. Стійкість: Ar є стійким елементом і не розкладається при звичайних умовах. Він не піддається окисненню, корозії або іншим хімічним реакціям, що робить його надзвичайно стабільним.
3. Відсутність хімічної активності: Аргон не утворює хімічних зв’язків з іншими елементами, такими як кисень, вуглець або водень. Він не вступає в реакцію з киснем, що робить його корисним для захисту від окислення і використання у процесах, де необхідно уникнути хімічних змін.
4. Розчинність: Аргон має обмежену розчинність у воді та інших розчинниках. Він практично не взаємодіє з більшістю речовин, що дозволяє йому зберігати свою стійкість та хімічну незмінність.
5. Використання як захисний газ: Одним з основних застосувань аргону є його використання як захисного газу у зварювальних процесах. Ar заповнює простір навколо зварювального шва, утворюючи інертну атмосферу, яка захищає метал від окислення та забруднення під час зварювання.

Хімічна незмінність та інертність аргону роблять його цінним елементом у багатьох промислових, лабораторних та технологічних застосуваннях.

Ізотопи

Аргон (Ar) має кілька стабільних ізотопів. Основні ізотопи аргону включають:

1. Аргон-40 (⁴⁰Ar): Це найпоширеніший ізотоп аргону, який становить близько 99,6% всього природного аргону. Він утворюється природним процесом радіоактивного розпаду калію-40 (⁴⁰K) і є стійким ізотопом.
2. Аргон-36 (³⁶Ar): Це другий за кількістю стабільний ізотоп аргону. Він становить приблизно 0,34% природного аргону. Аргон-36 є прямим продуктом нейтронного захоплення аргону-35 (³⁵Ar).
3. Аргон-38 (³⁸Ar): Цей ізотоп аргону є третім за кількістю стабільним ізотопом. Він має дуже малу концентрацію у природному аргоні (приблизно 0,06%).

Крім цих стабільних ізотопів, аргон також має кілька радіоактивних ізотопів, таких як аргон-39 (³⁹Ar), аргон-41 (⁴¹Ar) та інші. Ці радіоактивні ізотопи виникають в результаті природного радіоактивного розпаду і мають важливе застосування в геохронології та дослідженні віку гірських порід.

Використання специфічних ізотопів аргону, таких як аргон-40, також має значення в методі аргон-аргонового датування, що використовується для визначення віку геологічних зразків і матеріалів

Отримання аргону

Аргон (Ar) отримують зазвичай у наступних способах:

1. Фракційна дистиляція повітря: Ar можна виділити шляхом фракційної дистиляції рідкого повітря. Під час цього процесу повітря охолоджується та змінюється в рідку форму. Потім проводиться фракційна випаровування, де окремі компоненти повітря, включаючи аргон, виділяються відповідно до їх кипіння температур.
2. Абсорбція на молекулярних ситах: Ar також може бути отриманий шляхом абсорбції на молекулярних ситах. Цей метод ґрунтується на різних абсорбційних властивостях газів на основі їх розмірів та взаємодій з матеріалами сита. Аргон може бути поглинутим матеріалами сита, поки інші гази проникають через нього.
3. Розпад радіоактивного калію-40: Аргон-40 може бути утворений шляхом природного радіоактивного розпаду калію-40 в гірських породах. Цей процес є джерелом найпоширенішого ізотопу аргону в природі. Щоб отримати аргон-40 з цього джерела, гірську породу піддають нагріванню або обробці, щоб звільнити аргон, який може бути зібраний та очищений.

Ці методи дозволяють отримати високоякісний аргон з різних джерел, як природних, так і штучно створених. Отриманий аргон може бути подальше підданий очищенню та концентруванню для використання в різних промислових, наукових та технологічних застосуваннях.

Застосування аргону

Ar має широке застосування у різних галузях. Деякі основні застосування аргону включають:

1. Зварювання: Аргон використовується як захисний газ у процесах зварювання. Він створює некисневу та інертну атмосферу навколо зварювального шва, що допомагає запобігти окисленню та забрудненню металу. Це особливо важливо в зварюванні нержавіючої сталі, алюмінію та інших чутливих металів.
2. Електроніка: Аргон використовується у виробництві напівпровідників та електронних пристроїв. Він використовується як захисний газ під час лазерної обробки чи плазмового травлення, а також для створення контрольованого середовища в процесах виготовлення тонкоплівкових електронних компонентів.
3. Освітлювальна техніка: Використовується у розрядних трубках, які використовуються для створення світлових ефектів у рекламних інсталяціях, декоративному освітленні та світловому мистецтві. Забезпечує інтенсивність та стабільність світіння.
4. Холодильна техніка: Використовується у криогенній технології та криогенних системах. Він може бути використаний як охолоджувач для зниження температури до дуже низьких значень, що дозволяє застосовувати його у виробництві під час заморожування та зберігання харчових продуктів, в індустрії медицини, а також у наукових дослідженнях.
5. Металургія: Ar використовується для захисту від окислення та дегазації металів під час їх плавлення та формування. Він також використовується у виробництві нержавіючої сталі та інших спеціальних металів.
6. Медицина: Може мати потенційні медичні застосування, такі як застосування в анестезіології та дихальній терапії. В деяких дослідженнях виявлено його потенційну здатність до захисту мозку від ушкоджень та стимулювання регенерації тканин.

Це лише кілька прикладів застосування аргону, і він також може мати інші важливі роль у різних індустріях та наукових галузях.