Hvis nogen bad dig om at navngive de tre mest rigelige gasser i Jordens atmosfære, kan du i en rækkefølge vælge ilt, kuldioxid og kvælstof. I så fald ville du have ret - for det meste. Det er lidt kendt, at bag kvælstof (N2) og ilt (O2), den tredje mest rigelige gas er ædelgasargonen, der tegner sig for knap 1 procent af atmosfærens usynlige sammensætning.
De seks ædle gasser stammer fra deres navn fra det faktum, at disse kemiske grundstoffer set fra hinanden er kemiske, selv 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 tænke på ens egen atomforretning, hvad der gør nogle af disse gasser nyttige til specifikke formål. Fem vigtige 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 til fremstilling af metaller, dens rolle som svejsegas og dets anvendelse i 3-D trykning.
Noble Gas Basics
De seks ædelgasser - helium, neon, argon, krypton, xenon og radon - indtager den yderste kolonne i elementernes periodiske system. (Enhver undersøgelse af et kemisk element skal ledsages af et periodisk system; se Ressourcer for et interaktivt eksempel.) De virkelige implikationer af dette er, at ædelgasser ikke har elektroner, der kan deles. I stedet for en puslespilskasse, der indeholder nøjagtigt det rigtige antal stykker, har argon og dets fem fætre ikke nogen subatomær mangel, der skal ændres ved donationer fra andre elementer, og det har ikke noget ekstra, der flyder rundt for at donere i tur. Den formelle betegnelse for denne ikke-reaktivitet af ædle gasser er "inaktiv".
Som et afsluttet puslespil er en ædelgas meget stabil kemisk. Dette betyder, at det i forhold til andre elementer er vanskeligt at banke de yderste elektroner fra ædelgasser ved hjælp af en stråle af energi. Dette betyder, at disse grundstoffer - de eneste grundstoffer, der eksisterer som gasser ved stuetemperatur, de andre alle er væsker eller faste stoffer - har det, der kaldes en høj ioniseringsenergi.
Helium, med en proton og en neutron, er det næstmest forekommende element i universet bag brint, som kun indeholder en proton. Den kæmpe, igangværende nuklear fusionsreaktion, der er ansvarlig for, at stjerner er de superlyse objekter, de er er ikke mere end utallige brintatomer, der kolliderer for at danne heliumatomer over en periode på milliarder af flere år.
Når elektrisk energi ledes gennem en ædelgas, udsendes der lys. Dette er grundlaget for neonskilte, som er en generisk betegnelse for enhver sådan skærm oprettet ved hjælp af ædelgas.
Egenskaber ved Argon
Argon, forkortet Ar, er element nummer 18 på det periodiske system, hvilket gør det til det tredje letteste af de seks ædelgasser bag helium (atomnummer 2) og neon (nummer 10). Som det er passende for et element, der flyver under den kemiske og fysiske radar, medmindre det er provokeret, er det farveløst, lugtløst og smagløst. Den 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 de forskellige numre af neutroner og dermed forskellige masser (antallet af protoner ændres ikke, ellers ville elementets identitet være lave om). Dette har kritiske implikationer i en af de største anvendelser af argon.
Anvendelse af argon
Neonlys: Som beskrevet er ædelgasser nyttige til at skabe neonlys. Argon bruges sammen med neon og krypton til dette formål. Når elektricitet passerer gennem argongas, ophidser den midlertidigt de yderste elektroner, der kredser, og får dem til kort at hoppe til et højere "skal" eller energiniveau. Når elektronen derefter vender tilbage til sit vante energiniveau, udsender den en foton - en masseløs pakke med lys.
Radioisotop Dating: Argon kan bruges sammen med kalium eller K, som er element nummer 19 på det periodiske system, til dato objekter op til svimlende 4 milliarder år gamle. Processen fungerer således:
Kalium har normalt 19 protoner og 21 neutroner, hvilket giver det omtrent samme atommasse som argon (lige under 40), men med en anden sammensætning af protoner og neutroner. Når en radioaktiv partikel kendt som en beta-partikel kolliderer med kalium, kan den omdanne en af de protoner i kernen af kalium til en neutron, der ændrer 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 f.eks. Vulkansk sten, kan de sammenligne forholdet mellem argon og kalium i prøven (som stiger trinvist over tid) til forholdet, der ville eksistere i en "splinterny" prøve, og bestem hvor gammel klippen er.
Bemærk, at dette adskiller sig fra "kulstofdating", et udtryk, der ofte fejlagtigt bruges til at henvise generisk til brug af radioaktive henfaldsmetoder til datering af gamle objekter. Kulstofdatering, der bare er en bestemt type radioisotopdatering, er kun nyttig for genstande, der vides at være i størrelsesordenen tusinder af år gamle.
Beskyttelsesgas ved svejsning: Argon bruges til svejsning af speciallegeringer såvel som til svejsning af bilrammer, lyddæmpere og andre bildele. Det kaldes en beskyttelsesgas, fordi den ikke reagerer med uanset gasser og metaller, der svæver i nærheden af de metaller, der svejses; det tager kun plads og forhindrer andre uønskede reaktioner i at forekomme i nærheden på grund af reaktive gasser såsom nitrogen og ilt.
Varmebehandling: Som en inert gas kan argon bruges til at tilvejebringe en ilt- og nitrogenfri indstilling til varmebehandlingsprocesser.
3-D udskrivning: Argon bruges til det spirende felt af tredimensionel udskrivning. Under hurtig opvarmning og afkøling af trykmaterialet forhindrer gassen oxidation af metallet og andre reaktioner og kan begrænse belastningen. Argon kan også blandes med andre gasser for at skabe specialblandinger efter behov.
Metalproduktion: Svarende til sin rolle i svejsning kan argon bruges i syntesen af metaller via andre processer, fordi det forhindrer oxidation (rustning) og fortrænger uønskede gasser såsom kulilte.
Farerne ved Argon
At argon er kemisk inert, betyder desværre ikke, at den er fri for potentielle sundhedsfarer. Argongas kan irritere huden og øjnene ved kontakt, og i flydende form kan det forårsage forfrysninger (der er relativt få anvendelser af argonolie og "arganolie", en almindelig ingrediens i kosmetik, er ikke engang eksternt det samme som argon). Høje niveauer af argongas i luften i et lukket miljø kan fortrænge ilt og føre til åndedrætsproblemer, 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 rystelser 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 blevet inhaleret, kan det være nødvendigt med standard åndedrætsstøtte, inklusive iltning ved maske, for at være iltniveauer i blodet tilbage til det normale; At få den berørte person ud af det argonrige miljø er naturligvis også nødvendigt.
