Пет основни употреби на аргон

Ако някой ви помоли да посочите трите най-разпространени газа в атмосферата на Земята, може да изберете в някакъв ред кислород, въглероден диоксид и азот. Ако е така, ще бъдете прави - най-вече. Малко известен факт е, че зад азота (N₂) и кислород (O₂), третият най-много газ е благородният газ аргон, който представлява малко под 1% от невидимия състав на атмосферата.

Шестте благородни газа водят името си от факта, че от гледна точка на химията тези елементи са отдалечени, дори надменен: Те не реагират с други елементи, така че не се свързват с други атоми, за да образуват по-сложни съединения. Вместо да ги прави безполезни в индустрията, обаче, тази тенденция да се грижим за собствения си атомен бизнес е това, което прави някои от тези газове удобни за специфични цели. Пет основни употреби на аргон, например, включват поставянето му в неонови светлини, способността му да помогне за определяне на възрастта на много стари вещества, използването му като изолатор при производството на метали, ролята му на заваръчен газ и използването му в 3-D печат.

Шестте благородни газа - хелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон - заемат най-дясната колона в периодичната таблица на елементите. (Всяко изследване на химичен елемент трябва да бъде придружено от периодична таблица; вижте Ресурси за интерактивен пример.) Реалните последици от това са, че благородните газове нямат споделени електрони. По-скоро като пъзел, съдържащ точно точния брой парчета, аргонът и неговите пет братовчеди нямат никакви субатомни недостиг, който трябва да бъде коригиран чрез дарения от други елементи, и той няма никакви екстри, които да се носят наоколо, за да дарят завой. Официалният термин за тази нереактивност на благородните газове е „инертен“.

Подобно на завършен пъзел, благородният газ е много стабилен химически. Това означава, че в сравнение с други елементи е трудно да се избият най-отдалечените електрони от благородни газове с помощта на лъч енергия. Това означава, че тези елементи - единствените елементи, които съществуват като газове при стайна температура, като всички останали са течности или твърди вещества - имат така наречената висока йонизационна енергия.

Хелий, с един протон и един неутрон, е вторият най-разпространен елемент във Вселената зад водорода, който съдържа само протон. Гигантската, продължаваща реакция на ядрен синтез, която е отговорна за това, че звездите са супер ярки обекти са не повече от безброй водородни атоми, които се сблъскват, образувайки хелиеви атоми за период от милиарди години.

Когато електрическата енергия се предава през благороден газ, се излъчва светлина. Това е основата за неоновите надписи, което е родов термин за всеки такъв дисплей, създаден с благороден газ.

Аргон, съкратено Ar, е елемент номер 18 на периодичната таблица, което го прави третият най-лекият от шестте благородни газове зад хелий (атомен номер 2) и неон (номер 10). Както подобава на елемент, който лети под химическия и физическия радар, освен ако не е провокиран, той е без цвят, мирис и вкус. Той има молекулно тегло 39,7 грама на мол (известен също като далтон) в най-стабилната си конфигурация. От друго четене може да си спомните, че повечето елементи идват в изотопи, които са версии на един и същ елемент с различните числа на неутроните и по този начин на различни маси (броят на протоните не се променя или иначе самоличността на самия елемент би трябвало да промяна). Това има критични последици в една от основните употреби на аргон.

Неонови светлини: Както е описано, благородните газове са удобни за създаване на неонови светлини. За тази цел се използва аргон, заедно с неон и криптон. Когато електричеството преминава през аргоновия газ, то временно възбужда най-външните орбитиращи електрони и ги кара да прескачат за кратко до по-високо "черупка" или енергийно ниво. Когато след това електронът се върне към обичайното си енергийно ниво, той излъчва фотон - безмасов пакет светлина.

Радиоизотопни запознанства: Аргонът може да се използва заедно с калий или К, който е елемент номер 19 в периодичната таблица, за датиране на обекти на възраст до зашеметяващите 4 милиарда години. Процесът работи по следния начин:

Калият обикновено има 19 протона и 21 неутрона, което му дава приблизително същата атомна маса като аргона (малко под 40), но с различен състав на протони и неутрони. Когато радиоактивна частица, известна като бета-частица, се сблъска с калий, тя може да преобразува една от протони в ядрото на калия до неутрон, променяйки самия атом на аргон (18 протона, 22 неутрони). Това се случва с предвидима и фиксирана скорост във времето и много бавно. Така че, ако учените изследват проба от, да речем, вулканична скала, те могат да сравнят съотношението на аргон към калий в пробата (което нараства постепенно с течение на времето) към съотношението, което би съществувало в „чисто нова“ проба, и определете на колко години е скалата е.

Обърнете внимание, че това се различава от „датирането на въглерод“, термин, който често се използва погрешно, за да се използва общо за използване на методи за радиоактивно разпадане за датиране на стари обекти. Въглеродното датиране, което е само специфичен тип радиоизотопно датиране, е полезно само за обекти, за които е известно, че са на възраст от хиляди години.

Защитен газ при заваряване: Аргонът се използва при заваряване на специални сплави, както и при заваряване на автомобилни рамки, ауспуси и други автомобилни части. Нарича се защитен газ, тъй като не реагира с каквито и газове и метали да се навъртат в близост до заваряваните метали; той просто заема място и предотвратява възникването на други нежелани реакции наблизо поради реактивни газове като азот и кислород.

Термична обработка: Като инертен газ може да се използва аргон за осигуряване на безкислородна и азотна настройка за процеси на топлинна обработка.

3-D печат: Аргонът е използван в процъфтяващото поле на триизмерния печат. По време на бързото нагряване и охлаждане на печатащия материал газът ще предотврати окисляването на метала и други реакции и може да ограничи въздействието на стреса. Аргонът може също да се смесва с други газове, за да се създадат специални смеси, ако е необходимо.

Производство на метал: Подобно на ролята си в заваряването, аргонът може да се използва при синтеза на метали чрез други процеси, тъй като предотвратява окисляването (ръждясването) и измества нежеланите газове като въглероден окис.

Това, че аргонът е химически инертен, за съжаление не означава, че той е без потенциални опасности за здравето. Аргоновият газ може да дразни кожата и очите при контакт и в течна форма може да причини измръзване (има сравнително малко употреби на аргоново масло и "арганово масло", често срещана съставка в козметиката, дори далеч не е същото като аргон). Високите нива на газ аргон във въздуха в затворена среда могат да изместят кислорода и да доведат до дихателни проблеми, вариращи от леки до тежки, в зависимост от това колко аргон присъства. Това води до симптоми на задушаване, включително главоболие, световъртеж, объркване, слабост и треперене в по-лекия край и кома и дори смърт в най-екстремните случаи.

В случаи на известно излагане на кожата или очите, изплакването и изплакването с топла вода е предпочитаното лечение. Когато аргонът е вдишван, може да се наложи стандартна дихателна поддръжка, включително оксигениране чрез маска, за да се върнат нормалните нива на кислород в кръвта; извеждането на засегнатия от богата на аргон среда също е необходимо.