Fünf Hauptanwendungen von Argon

Wenn Sie jemand bitten würde, die drei am häufigsten vorkommenden Gase in der Erdatmosphäre zu nennen, könnten Sie in einer bestimmten Reihenfolge Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff auswählen. Dann haben Sie recht – meistens. Es ist eine wenig bekannte Tatsache, dass hinter Stickstoff (N₂) und Sauerstoff (O₂), das dritthäufigste Gas ist das Edelgas Argon, das knapp 1 Prozent der unsichtbaren Zusammensetzung der Atmosphäre ausmacht.

Die sechs Edelgase verdanken ihren Namen der Tatsache, dass diese Elemente aus chemischer Sicht distanziert sind, ja sogar hochmütig: Sie reagieren nicht mit anderen Elementen, also werden sie nicht an andere Atome gebunden, um komplexere zu bilden Verbindungen. Anstatt sie jedoch in der Industrie nutzlos zu machen, macht diese Tendenz, sich um die eigenen Atomgeschäfte zu kümmern, einige dieser Gase für bestimmte Zwecke geeignet. Fünf Hauptanwendungen von Argon sind beispielsweise die Platzierung in Neonlichtern, seine Fähigkeit, das Alter von age zu bestimmen sehr alte Stoffe, seine Verwendung als Isolator bei der Herstellung von Metallen, seine Rolle als Schweißgas und seine Verwendung in 3-D Drucken.

Die sechs Edelgase – Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon – besetzen die ganz rechte Spalte im Periodensystem der Elemente. (Jede Untersuchung eines chemischen Elements sollte von einem Periodensystem begleitet werden; Ein interaktives Beispiel finden Sie unter Ressourcen.) Die Auswirkungen auf die reale Welt sind, dass Edelgase keine gemeinsam nutzbaren Elektronen haben. Ähnlich wie eine Puzzlebox mit genau der richtigen Anzahl von Teilen hat Argon und seine fünf Cousins ​​keine subatomaren Engpässe, die durch Spenden von anderen Elementen ausgeglichen werden müssen, und es gibt keine Extras, die zum Spenden im Umlauf sind Wende. Die formale Bezeichnung für diese Nichtreaktivität von Edelgasen lautet "inert".

Wie ein fertiges Puzzle ist ein Edelgas chemisch sehr stabil. Das bedeutet, dass es im Vergleich zu anderen Elementen schwierig ist, die äußersten Elektronen mit einem Energiestrahl aus Edelgasen zu schlagen. Dies bedeutet, dass diese Elemente – die einzigen Elemente, die bei Raumtemperatur als Gase existieren, die anderen alle Flüssigkeiten oder Feststoffe sind – eine sogenannte hohe Ionisationsenergie haben.

Helium ist mit einem Proton und einem Neutron das zweithäufigste Element im Universum nach Wasserstoff, der nur ein Proton enthält. Die riesige, laufende Kernfusionsreaktion, die dafür verantwortlich ist, dass Sterne die superhellen Objekte sind, die sie Es sind nicht mehr als unzählige Wasserstoffatome, die über einen Zeitraum von Milliarden von zu Heliumatomen kollidieren Jahre.

Wenn elektrische Energie durch ein Edelgas geleitet wird, wird Licht emittiert. Dies ist die Grundlage für Leuchtreklamen, die ein Oberbegriff für solche Displays sind, die mit einem Edelgas hergestellt werden.

Argon, abgekürzt Ar, ist das Element Nummer 18 im Periodensystem und ist damit nach Helium (Ordnungszahl 2) und Neon (Nummer 10) das drittleichteste der sechs Edelgase. Wie es sich für ein Element gehört, das ohne Provokation unter dem chemischen und physikalischen Radar fliegt, ist es farb-, geruchs- und geschmacklos. Es hat ein Molekulargewicht von 39,7 Gramm pro Mol (auch als Dalton bekannt) in seiner stabilsten Konfiguration. Sie erinnern sich vielleicht an anderer Lektüre, dass die meisten Elemente in Isotopen vorliegen, die Versionen desselben Elements mit unterschiedlichen Nummern sind von Neutronen und damit unterschiedlichen Massen (die Anzahl der Protonen ändert sich nicht, sonst müsste die Identität des Elements selbst Veränderung). Dies hat kritische Auswirkungen auf eine der Hauptanwendungen von Argon.

Neonlichter: Wie beschrieben sind Edelgase praktisch, um Neonlichter zu erzeugen. Dazu wird neben Neon und Krypton auch Argon verwendet. Wenn Elektrizität durch das Argongas fließt, regt es vorübergehend die äußersten umlaufenden Elektronen an und lässt sie kurzzeitig auf eine höhere "Schale" oder ein höheres Energieniveau springen. Wenn das Elektron dann auf sein gewohntes Energieniveau zurückkehrt, emittiert es ein Photon – ein masseloses Lichtpaket.

Radioisotopen-Datierung: Argon kann zusammen mit Kalium oder K, dem Element Nummer 19 im Periodensystem, verwendet werden, um Objekte bis zu einem Alter von unglaublichen 4 Milliarden Jahren zu datieren. Der Vorgang funktioniert wie folgt:

Kalium hat normalerweise 19 Protonen und 21 Neutronen, was ihm etwa die gleiche Atommasse wie Argon (knapp 40) verleiht, jedoch mit einer anderen Zusammensetzung von Protonen und Neutronen. Wenn ein radioaktives Teilchen, das als Beta-Teilchen bekannt ist, mit Kalium kollidiert, kann es eines der Protonen im Kaliumkern zu einem Neutron, wodurch das Atom selbst in Argon umgewandelt wird (18 Protonen, 22 Neutronen). Dies geschieht mit einer vorhersehbaren und festen Rate im Laufe der Zeit und sehr langsam. Wenn Wissenschaftler also beispielsweise eine Probe von Vulkangestein untersuchen, können sie das Verhältnis von Argon zu Kalium in der Probe vergleichen in (der im Laufe der Zeit schrittweise ansteigt) auf das Verhältnis, das in einer "nagelneuen" Probe vorhanden wäre, und bestimmen Sie, wie alt das Gestein ist ist.

Beachten Sie, dass sich dies von der "Kohlenstoffdatierung" unterscheidet, einem Begriff, der oft fälschlicherweise verwendet wird, um sich allgemein auf die Verwendung radioaktiver Zerfallsmethoden zur Datierung alter Objekte zu beziehen. Die Kohlenstoffdatierung, die nur eine spezielle Art der Radioisotopendatierung ist, ist nur für Objekte nützlich, von denen bekannt ist, dass sie in der Größenordnung von Tausenden von Jahren alt sind.

Schutzgas beim Schweißen: Argon wird beim Schweißen von Speziallegierungen sowie beim Schweißen von Automobilrahmen, Schalldämpfern und anderen Automobilteilen verwendet. Es wird als Schutzgas bezeichnet, weil es nicht mit Gasen und Metallen reagiert, die in der Nähe der zu schweißenden Metalle schweben; es nimmt lediglich Platz ein und verhindert, dass andere, unerwünschte Reaktionen durch reaktive Gase wie Stickstoff und Sauerstoff in der Nähe ablaufen.

Wärmebehandlung: Als Inertgas kann Argon verwendet werden, um Wärmebehandlungsprozesse sauerstoff- und stickstofffrei einzustellen.

3d Drucken: Argon wird im aufstrebenden Bereich des dreidimensionalen Drucks eingesetzt. Während des schnellen Aufheizens und Abkühlens des Druckmaterials verhindert das Gas die Oxidation des Metalls und andere Reaktionen und kann die Belastungswirkung begrenzen. Argon kann auch mit anderen Gasen gemischt werden, um nach Bedarf Spezialmischungen herzustellen.

Metallproduktion: Ähnlich wie beim Schweißen kann Argon auch bei der Synthese von Metallen über andere Verfahren eingesetzt werden, da es Oxidation (Rosten) verhindert und unerwünschte Gase wie Kohlenmonoxid verdrängt.

Dass Argon chemisch inert ist, bedeutet leider nicht, dass es frei von potentiellen Gesundheitsgefahren ist. Argongas kann bei Kontakt Haut und Augen reizen und in flüssiger Form Erfrierungen verursachen (es gibt relativ wenige Verwendungen von Argonöl, und "Arganöl", ein üblicher Inhaltsstoff in Kosmetika, ist nicht einmal im Entferntesten dasselbe wie Argon). Ein hoher Argongehalt in der Luft in einer geschlossenen Umgebung kann Sauerstoff verdrängen und zu leichten bis schweren Atemproblemen führen, je nachdem, wie viel Argon vorhanden ist. Dies führt zu Erstickungssymptomen wie Kopfschmerzen, Schwindel, Verwirrtheit, Schwäche und Zittern am milderen Ende und Koma und in den extremsten Fällen sogar zum Tod.

Bei bekannter Haut- oder Augenexposition ist das Spülen und Spülen mit warmem Wasser die bevorzugte Behandlung. Wenn Argon inhaliert wurde, kann eine normale Atemunterstützung, einschließlich Sauerstoffversorgung durch eine Maske, erforderlich sein, um den Blutsauerstoffspiegel wieder auf den Normalwert zu bringen; Notwendig ist natürlich auch, den Betroffenen aus der argonreichen Umgebung herauszuholen.