АРГОН: ИСТОРИЯ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На аргон е един от благородни газове на периодичната таблица и представлява около 1% от земята е атмосфера. Представен е от химическия символ Ar, елемент, който има атомна маса равна на 40 за най-богатия си изотоп на Земята (⁴⁰ Ar); други изотопи са ³⁶ Ar (най-разпространеният във Вселената), ³⁸ Ar и радиоизотопът ³⁹ Ar.

Името му произлиза от гръцката дума 'argos', което означава неактивен, бавен или празен ход, тъй като съставлява измеримата част от въздуха, която не реагира. Азотът и кислородът взаимодействат помежду си с топлината на електрическа искра, образувайки азотни оксиди; въглероден диоксид с основен разтвор на NaOH; но Ар, без нищо.

Лилав разряден блясък, характерен за йонизирани аргонови атоми. Източник: Wikigian

Аргонът е безцветен газ, без мирис или вкус. Той е един от малкото газове, които не показват промяна в цвета при кондензация, поради което е безцветната му течност като газа му; същото се случва и с кристалното му твърдо вещество.

Друга от основните му характеристики е излъчването на виолетова светлина при нагряване вътре в електрическа разрядна тръба (горно изображение).

Въпреки че е инертен газ (макар и не при специални условия) и също така му липсва биологична активност, той може да измести кислорода от въздуха, причинявайки задушаване. Някои пожарогасители всъщност използват това в своя полза, за да потушат пламъците, като ги лишават от кислород.

Неговата химическа инертност благоприятства приложението му като атмосфера за реакции, чиито видове са податливи на кислород, водни пари и азот. Той също така предлага средство за съхранение и производство на метали, сплави или полупроводници.

История на откриването му

През 1785 г. Хенри Кавендиш, докато изследва азота във въздуха, наречен „флогизиран въздух“, заключава, че част от азота може да бъде инертна съставка.

Повече от век по-късно, през 1894 г., британските учени лорд Рейли и сър Уилям Рамзи откриват, че азотът, приготвен чрез елиминирането на кислорода от атмосферния въздух, е с 0,5% по-тежък от азота, получен от някои съединения; например амоняк.

Изследователите подозираха наличието на друг газ в атмосферния въздух, смесен с азот. По-късно беше потвърдено, че останалият газ след елиминирането на азот от атмосферния въздух е инертен газ, който сега е известен като Аргон.

Това беше първият инертен газ, изолиран на Земята; оттук и името му, тъй като аргон означава мързелив, неактивен. Въпреки това, още през 1868 г. наличието на хелий на слънце беше открито чрез спектроскопски изследвания.

F. Newall и WN Hartley през 1882 г. наблюдават емисионни линии, вероятно съответстващи на аргон, които не отговарят на тези на другите известни елементи.

Структура на аргон

Аргонът е благороден газ и следователно орбиталите на последното му енергийно ниво са напълно запълнени; тоест валентната му обвивка има осем електрона. Увеличаването на броя на електроните обаче не противодейства на нарастващата сила на привличане, упражнена от ядрото; и следователно неговите атоми са най-малките за всеки период.

Това каза, аргоновите атоми могат да бъдат визуализирани като "мрамори" със силно компресирани електронни облаци. Електроните се движат хомогенно по всички изпълнени орбитали, което прави поляризацията малко вероятна; т. е. възниква регион с относителен дефицит на електрон.

Поради това силите на разсейване в Лондон са особено за аргон и поляризацията ще има полза само ако атомният радиус и / или атомната маса се увеличат. Ето защо аргонът е газ, който се кондензира при -186ºC.

Чрез обстрел на газа ще се види, че неговите атоми или мрамори едва могат да останат заедно, при липса на какъвто и да е вид ковалентни връзки на Ar-Ar. Не може да се пренебрегне обаче, че такива мрамори могат да взаимодействат добре с други аполарни молекули; например, CO ₂, N ₂, Ne, CH ₄, всички присъстващи в състава на въздуха.

кристали

Аргоновите атоми започват да се забавят, когато температурата спадне до около -186 ° C; тогава става конденз. Сега междумолекулните сили стават по-ефективни, тъй като разстоянието между атомите е по-малко и това дава време за появата на малкото моментални диполи или поляризации.

Този течен аргон е разхвърлян и не е известно как точно могат да бъдат подредени неговите атоми.

С намаляването на температурата още повече, до -189ºC (само три градуса по-ниска), аргонът започва да кристализира в безцветен лед (по-ниско изображение). Може би термодинамично ледът е по-стабилен от аргоновия лед.

Аргонски лед се топи. Източник: Не е предоставен машинно четим автор. Предполага се Deglr6328 ~ commonswiki (въз основа на претенции за авторски права).

В този лед или аргонов кристал, неговите атоми приемат подредена лицева центрирана кубична (fcc) структура. Такъв е ефектът от слабите им взаимодействия при тези температури. В допълнение към тази структура, той може да образува и шестоъгълни, по-компактни кристали.

Шестостенни кристали са предпочитани, когато аргон кристализира в присъствие на малки количества от О ₂, N _2, и СО. Когато се деформират, те преминават към ориентирана към лицето кубична фаза, най-стабилната структура за твърд аргон.

Електронна конфигурация

Електронната конфигурация за аргон е:

3s ² 3p ⁶

Което е еднакво за всички изотопи. Обърнете внимание, че валентният му октет е пълен: 2 електрона в 3s орбитала и 6 в 3p орбитала, като се добавят до 8 електрона.

Теоретично и експериментално аргонът може да използва своите 3d орбитали, за да образува ковалентни връзки; но е необходимо високо налягане, за да го "принудиш".

Имоти

Физическо описание

Това е безцветен газ, който при излагане на електрическо поле придобива люляково-виолетов блясък.

Атомно тегло

39,79 g / mol

Атомно число

18

Точка на топене

83,81 K (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Точка на кипене

87,302 K (-185,848 ºC, -302,526 ºF)

божество

1,784 g / L

Плътност на парата

1,38 (спрямо въздуха, взет като 1).

Газоразтворимост във вода

33.6 см ³ / кг. Ако аргонът като много студен втечнен газ влезе в контакт с вода, възниква насилствено кипене.

Разтворимост в органични течности

Разтворим.

Топлина от синтез

1,18 kJ / mol

Топлина от изпаряване

8,53 kJ / mol

Коефициент на разпределение на октанол / вода

Log P = 0,94

Йонизационна енергия

Първо ниво: 1,520,6 kJ / mol

Второ ниво: 2665,8 kJ / mol

Трето ниво: 3,931 kJ / mol

Тоест енергиите, необходими за получаване на катионите между Ar ⁺ и Ar ³⁺ в газовата фаза.

реактивност

Аргонът е благороден газ и следователно неговата реактивност е почти нулева. Фотолизата на флуороводород в твърда матрица на аргон при температура 7,5 К (много близка до абсолютна нула) произвежда аргонов флуорохидрид, HArF.

Може да се комбинира с някои елементи, за да се получи стабилен клас с бета-хидрохинон. В допълнение, той може да образува съединения с високоелектромагнитни елементи, като О, F и Cl.

Приложения

Повечето приложения на аргона се основават на факта, че бидейки инертен газ, той може да се използва за създаване на среда за разработване на набор от промишлени дейности.

индустриален

-Аргон се използва за създаване на среда за дъгово заваряване на метали, като се избягва вредното действие, което може да произведе присъствието на кислород и азот. Използва се и като покриващ агент при рафинирането на метали като титан и цирконий.

-Лековидните крушки обикновено се пълнят с аргон, за да защитят нишките си и да удължат полезния им живот. Използва се и в луминесцентни тръби, подобни на неонови; но, те излъчват синьо-пурпурна светлина.

-Използва се в процеса на обезгазяване на неръждаемата стомана и като гориво в аерозолите.

-Използва се в йонизационни камери и в броячи на частици.

-Също така при използването на различни елементи за легиране на полупроводници.

-Позволява създаване на атмосфера за растеж на силициеви и германиеви кристали, широко използвани в областта на електрониката.

-Ниската ниска топлопроводимост е полезно да се използва като изолатор между стъклените листове на някои прозорци.

-Използва се за консервиране на храни и други материали, подложени на опаковане, тъй като ги предпазва от кислород и влажност, които могат да имат вредно влияние върху съдържанието на опаковката.

Лекари

-Аргон се използва в криохирургия за отстраняване на ракови тъкани. В този случай аргонът се държи като криогенна течност.

-Използва се в медицинско лазерно оборудване за коригиране на различни очни дефекти, като: кръвоизливи в кръвоносните съдове, отлепване на ретината, глаукома и дегенерация на макулата.

В лабораторно оборудване

-Аргон се използва в смеси с хелий и неон в броячите на радиоактивността на Geiger.

-Използва се като газ за отстраняване в газова хроматография.

-Разпространява материалите, които покриват пробата, подложена на сканираща електронна микроскопия.

Къде се намира?

Аргонът се намира като част от атмосферния въздух, представляващ около 1% от атмосферната маса. Атмосферата е основният индустриален източник за изолация на този газ. Той е изолиран чрез криогенна фракционна дестилация.

От друга страна, в Космоса звездите генерират огромни количества аргон по време на ядрения синтез на силиций. Той може да бъде разположен и в атмосферите на други планети, като Венера и Марс.

Препратки

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) Кристалните структури на аргона и неговите сплави. В: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (eds) Физика за ниска температура LT9. Спрингер, Бостън, МА.
2. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (21 март 2019 г.). 10 аргонови факти - Ar или атомно число 18. Възстановено от: thinkco.com
3. Тод Хелменстин. (31 май 2015 г.). Аргонови факти. Възстановено от: sciencenotes.org
4. Li, X. et al. (2015). Стабилни литиеви аргонови съединения под високо налягане. Научна респ. 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
5. Кралско химическо дружество. (2019). Периодична таблица: аргон. Възстановено от: rsc.org
6. Д-р Дъг Стюарт. (2019). Факти за елементи на аргон. Chemicool. Възстановено от: chemicool.com
7. Cubbon Katherine. (2015 г., 22 юли). Химия на аргон (Z = 18). Химия Libretexts. Възстановено от: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019). Аргон. Възстановено от: en.wikipedia.org
9. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Аргон. PubChem база данни. CID = 23968. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov