ARGON: HISTORIE, STRUKTUR, EGENSKABER, ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den argon er en af de ædelgasser i det periodiske system og udgør ca. 1% af jordens 's atmosfære. Det er repræsenteret af det kemiske symbol Ar, et element, der har en atommasse svarende til 40 for sin mest rigelige isotop på Jorden (⁴⁰ Ar); andre isotoper er ³⁶ Ar (den mest rigelige i universet), ³⁸ Ar og radioisotopen ³⁹ Ar.

Navnet stammer fra det græske ord 'argos', som betyder inaktiv, langsom eller inaktiv, da det udgør den målelige brøkdel af luften, som ikke reagerede. Kvælstof og ilt reagerer med hinanden på varmen fra en elektrisk gnist og danner nitrogenoxider; kuldioxid med en basisk opløsning af NaOH; men Ar, uden noget.

En lilla glødeafladning karakteristisk for ioniserede argonatomer. Kilde: Wikigian

Argon er en farveløs gas uden lugt eller smag. Det er en af ​​de få gasser, der ikke viser en ændring i farve ved kondensering, og er derfor dens farveløse væske som dens gas; det samme sker med det krystallinske faste stof.

En anden af ​​dens vigtigste egenskaber er dens emission af violet lys, når det opvarmes i et elektrisk udladningsrør (øverste billede).

Selvom det er en inert gas (skønt ikke under særlige forhold), og den også mangler biologisk aktivitet, kan den fortrænge ilt fra luften og forårsage kvælning. Nogle brandslukkere bruger dette faktisk til deres fordel for at kvæle flammerne ved at fratage dem ilt.

Dens kemiske inertness favoriserer dens anvendelse som en atmosfære for reaktioner, hvis arter er modtagelige for ilt, vanddamp og nitrogen. Det tilbyder også et middel til opbevaring og fremstilling af metaller, legeringer eller halvledere.

Historie om dens opdagelse

I 1785 konkluderede Henry Cavendish, mens han undersøgte nitrogen i luften, kaldet ”phlogisticized air”, at en del af nitrogenet kunne være en inert komponent.

Mere end et århundrede senere, i 1894, opdagede de britiske videnskabsmænd Lord Rayleigh og Sir William Ramsey, at kvælstof fremstillet ved fjernelse af ilt fra den atmosfæriske luft var 0,5% tungere end kvælstof opnået fra nogle forbindelser; for eksempel ammoniak.

Forskerne mistænkte tilstedeværelsen af ​​en anden gas i atmosfærisk luft blandet med nitrogen. Senere blev det verificeret, at den resterende gas efter fjernelse af nitrogen fra den atmosfæriske luft var en inert gas, der nu er kendt som Argon.

Dette var den første inerte gas, der blev isoleret på Jorden; derfor er dens navn, da argon betyder doven, inaktiv. Allerede allerede i 1868 var tilstedeværelsen af ​​helium i solen blevet påvist ved spektroskopiske undersøgelser.

F. Newall og WN Hartley i 1882 observerede emissionslinjer, muligvis svarende til argon, som ikke svarede til dem fra de andre kendte elementer.

Argon struktur

Argon er en ædel gas, og følgelig har orbitalerne i dets sidste energiniveau fuldstændigt fyldt; det vil sige, dens valensskal har otte elektroner. Stigningen i antallet af elektroner modvirker imidlertid ikke den stigende tiltrækningskraft, der udøves af kernen; og derfor er dens atomer den mindste i hver periode.

Når det er sagt, kan argonatomer visualiseres som "kugler" med stærkt komprimerede elektronskyer. Elektroner bevæger sig homogent gennem alle fyldte orbitaler, hvilket gør polarisering usandsynlig; det vil sige, et område med relativ elektronmangel stammer fra.

På grund af dette er London-spredningskræfterne specielt beregnet til argon, og polarisering vil kun gavne, hvis atomradiusen og / eller atommassen vokser. Derfor er argon en gas, der kondenseres ved -186ºC.

Ved afskalning af gassen vil det ses, at dets atomer eller kugler næppe kan forblive sammen, i mangel af nogen type Ar-Ar-kovalente bindinger. Det kan imidlertid ikke ignoreres, at sådanne klinkekugler kan interagere godt med andre apolære molekyler; for eksempel CO ₂, N ₂, Ne, CH ₄, alle til stede i sammensætningen af luft.

krystaller

Argonatomer begynder at aftage, når temperaturen falder til omkring -186 ° C; så sker kondens. Nu bliver de intermolekylære kræfter mere effektive, fordi afstanden mellem atomerne er mindre, og det giver tid for de få øjeblikkelige dipoler eller polarisationer at forekomme.

Denne flydende argon er rodet, og det er ukendt, hvordan nøjagtigt dets atomer kan være arrangeret.

Når temperaturen falder endnu længere ned til -189 ° C (kun tre grader lavere), begynder argonet at krystallisere til farveløs is (lavere billede). Måske er termodynamisk is mere stabil end argonis.

Argon-issmeltning. Kilde: Ingen maskinlæsbar forfatter leveret. Deglr6328 ~ commonswiki antaget (baseret på krav om ophavsret).

I denne is- eller argon-krystal vedtager dens atomer en ordnet ansigt-centreret kubisk (fcc) struktur. Sådan er effekten af ​​deres svage interaktion ved disse temperaturer. Ud over denne struktur kan det også danne hexagonale, mere kompakte krystaller.

Hexagonale krystaller foretrækkes når argon krystalliserer i nærvær af små mængder af O ₂, N _2, og CO. Når deformeres, overgår de til den ansigt-centrerede kubiske fase, den mest stabile struktur for fast argon.

Elektronisk konfiguration

Elektronkonfigurationen for argon er:

3s ² 3p ⁶

Hvilket er det samme for alle isotoper. Bemærk, at dens valensoktet er komplet: 2 elektroner i 3-orbitalen og 6 i 3p-orbitalen, hvilket tilsammen giver op til 8 elektroner.

Teoretisk og eksperimentelt kan argon bruge sine 3d orbitaler til at danne kovalente bindinger; men det kræver et højt pres at "tvinge" det.

Ejendomme

Fysisk beskrivelse

Det er en farveløs gas, der når den udsættes for et elektrisk felt får en syrin-violet glød.

Atomvægt

39,79 g / mol

Atom nummer

18

Smeltepunkt

83,81 K (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Kogepunkt

87.302 K (-185.848 ºC, -302.526 ºF)

Guddommen

1.784 g / l

Dampdensitet

1,38 (i forhold til luft taget som 1).

Gasopløselighed i vand

33,6 cm ³ / kg. Hvis argon som en meget kold flydende gas kommer i kontakt med vand, forekommer voldelig kogning.

Opløselighed i organiske væsker

Opløselig.

Fusionsvarme

1,18 kJ / mol

Fordampningsvarme

8,53 kJ / mol

Oktanol / vand-fordelingskoefficient

Log P = 0,94

Ioniseringsenergi

Første niveau: 1.520,6 kJ / mol

Andet niveau: 2.665,8 kJ / mol

Tredje niveau: 3.931 kJ / mol

Det vil sige de energier, der er nødvendige for at opnå kationerne mellem Ar ⁺ og Ar ³⁺ i gasfasen.

Reaktivitet

Argon er en ædel gas, og derfor er dens reaktivitet næsten nul. Fotolyse af hydrogenfluorid i en fast matrix af argon ved en temperatur på 7,5 K (meget tæt på absolut nul) producerer argonfluorhydrid, HArF.

Det kan kombineres med nogle elementer for at producere en stabil klasse med beta-hydroquinon. Derudover kan det danne forbindelser med stærkt elektromagnetiske elementer, såsom O, F og Cl.

Applikationer

De fleste af anvendelser af argon er baseret på det faktum, at det er en inert gas, det kan bruges til at etablere et miljø til at udvikle et sæt industrielle aktiviteter.

Industriel

-Argon bruges til at skabe et miljø til lysbuesvejsning af metaller og undgå den skadelige virkning, som tilstedeværelsen af ​​ilt og nitrogen kan producere. Det bruges også som et dækningsmiddel til raffinering af metaller såsom titan og zirkonium.

-Farvende lyspærer er normalt fyldt med argon for at beskytte deres filamenter og forlænge deres brugstid. Det bruges også i lysstofrør, der ligner neonrør; men de udsender et blå-lilla lys.

-Det bruges i afkølingsprocessen af ​​rustfrit stål og som drivgas i aerosoler.

-Det bruges i ioniseringskamre og i partikeltællere.

-Også ved brug af forskellige elementer til doping af halvledere.

-Det giver mulighed for at skabe en atmosfære til vækst af silicium- og germaniumkrystaller, meget anvendt inden for elektronikområdet.

-Dens lave termiske ledningsevne er fordelagtigt at blive brugt som isolator mellem glaspladerne i nogle vinduer.

-Det bruges til at konservere mad og andre materialer, der er udsat for emballering, da det beskytter dem mod ilt og fugtighed, der kan have en skadelig effekt på indholdet af emballagen.

Læger

-Argon bruges i kryokirurgi til fjernelse af kræftvæv. I dette tilfælde opfører argon sig som en kryogen væske.

-Det bruges i medicinsk laserudstyr til at korrigere forskellige øjedefekter, såsom: blødning i blodkar, nethindeløsning, glaukom og degeneration af makula.

I laboratorieudstyr

-Argon bruges i blandinger med helium og neon i Geiger-radioaktivitetstællere.

-Det bruges som strippegas i gaskromatografi.

-Disperger de materialer, der dækker prøven udsat for scanning elektronmikroskopi.

Hvor er det placeret?

Argon findes som en del af den atmosfæriske luft, der udgør ca. 1% af den atmosfæriske masse. Atmosfæren er den vigtigste industrielle kilde til isolering af denne gas. Det isoleres ved hjælp af den kryogene fraktionerede destillationsprocedure.

På den anden side genererer stjernerne i kosmos enorme mængder argon under den nukleare fusion af silicium. Det kan også være placeret i atmosfærerne fra andre planeter, såsom Venus og Mars.

Referencer

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) Crystal Structures of Argon and Its Alloys. I: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (red.) Lavtemperaturfysik LT9. Springer, Boston, MA.
2. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (21. marts, 2019). 10 argonfakta - Ar eller atomnummer 18. Gendannet fra: thoughtco.com
3. Todd Helmenstine. (31. maj 2015). Argon fakta. Gendannes fra: sciencenotes.org
4. Li, X. et al. (2015). Stabile Lithium Argon-forbindelser under højt tryk. Sci. Rep. 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
5. Royal Society of Chemistry. (2019). Periodisk tabel: argon. Gendannes fra: rsc.org
6. Dr. Doug Stewart. (2019). Argon-elementfakta. Chemicool. Gendannes fra: chemicool.com
7. Cubbon Katherine. (2015, 22. juli). Kemi af Argon (Z = 18). Kemi Libretexts. Gendannes fra: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019). Argon. Gendannet fra: en.wikipedia.org
9. National Center for Biotechnology Information. (2019). Argon. PubChem-database. CID = 23968. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov