אם מישהו ביקש ממך למנות את שלושת הגזים הנפוצים ביותר באטמוספירה של כדור הארץ, אתה יכול לבחור, בסדר כלשהו, בחמצן, פחמן דו חמצני וחנקן. אם כן, היית צודק - בעיקר. עובדה לא ידועה היא שמאחורי החנקן (N2) וחמצן (O2), הגז השלישי בשפע הוא ארגון הגז האצילי, המהווה קצת פחות מאחוז אחד מהרכב האטום של האטמוספירה.
ששת הגזים האצילים שואבים את שמם מכיוון שמבחינה כימית היסודות הללו מרוחקים, אפילו מתנשא: הם לא מגיבים עם אלמנטים אחרים, ולכן הם לא נקשרים לאטומים אחרים כדי ליצור מורכבים יותר תרכובות. במקום להפוך אותם לחסרי תועלת בתעשייה, נטייה זו לחשוב על עסק האטומי של עצמכם היא שהופכת חלק מהגזים הללו לשימושים למטרות ספציפיות. חמישה שימושים עיקריים בארגון, למשל, כוללים את מיקומו באורות ניאון, את יכולתו לסייע בקביעת גיל חומרים ישנים מאוד, השימוש בו כמבודד בייצור מתכות, תפקידו כגז ריתוך והשימוש בו בתלת מימד הַדפָּסָה.
יסודות גז אצילי
ששת הגזים האצילים - הליום, ניאון, ארגון, קריפטון, קסנון ורדון - תופסים את העמודה הימנית ביותר בטבלה המחזורית של היסודות. (כל בדיקה של יסוד כימי צריכה להיות מלווה בטבלה מחזורית; ראו משאבים לדוגמא אינטראקטיבית.) ההשלכות של העולם האמיתי הן שלגזים האצילים אין אלקטרונים הניתנים לשיתוף. במקום כמו תיבת פאזל המכילה בדיוק את החלקים הנכונים, בארגון ולחמשת בני הדודים שלו אין שום תת אטומי מחסור שיש לתקן באמצעות תרומות מגורמים אחרים, ואין בו שום תוספות שצפות לתרום תור. המונח הפורמלי לאי-תגובתיות זו של גזים אצילים הוא "אינרטי".
כמו חידה שהושלמה, גז אצילי יציב מאוד מבחינה כימית. משמעות הדבר היא כי בהשוואה לאלמנטים אחרים, קשה לדפוק את האלקטרונים החיצוניים ביותר מגזים אצילים באמצעות קרן אנרגיה. פירוש הדבר שליסודות אלה - היסודות היחידים שקיימים כגזים בטמפרטורת החדר, והשאר כולם נוזלים או מוצקים - יש מה שמכונה אנרגיית יינון גבוהה.
הליום, עם פרוטון אחד וניוטרון אחד, הוא היסוד השני בשפע ביקום שמאחורי מימן, המכיל רק פרוטון. תגובת היתוך גרעינית ענקית ומתמשכת שאחראית לכך שכוכבים הם האובייקטים הבהירים במיוחד שהם הם אינם יותר מאינספור אטומי מימן המתנגשים ליצירת אטומי הליום לאורך תקופה של מיליארדי שנים.
כאשר אנרגיה חשמלית עוברת דרך גז אצילי, נפלט אור. זה הבסיס לשלטי ניאון, שזה מונח כללי לכל תצוגה כזו שנוצרת באמצעות גז אצילי.
מאפייני ארגון
ארגון, המקוצר Ar, הוא יסוד מספר 18 בטבלה המחזורית, מה שהופך אותו לשלישי בקלילות מבין ששת הגזים האצילים שמאחורי הליום (מספר אטומי 2) וניאון (מספר 10). כיאה לאלמנט שעף מתחת לרדאר הכימי והפיזיקלי אלא אם כן מתגרה, הוא חסר צבע, חסר ריח וחסר טעם. יש לו משקל מולקולרי של 39.7 גרם לשומה (המכונה גם דלתונים) בתצורתו היציבה ביותר. אולי תזכרו מקריאה אחרת שרוב האלמנטים מגיעים באיזוטופים, שהם גרסאות של אותו יסוד עם המספרים השונים של נויטרונים וכך מסות שונות (מספר הפרוטונים אינו משתנה, אחרת זהות היסוד עצמו תצטרך שינוי). יש לכך השלכות קריטיות באחד השימושים העיקריים בארגון.
שימושים בארגון
אורות נאון: כמתואר, גזים אצילים שימושיים ליצירת אורות ניאון. ארגון, יחד עם ניאון וקריפטון, משמשים למטרה זו. כאשר חשמל עובר דרך גז הארגון, הוא מלהיב זמנית את האלקטרונים החיצוניים ביותר וגורם להם לקפוץ לזמן קצר ל"קליפה "או רמת אנרגיה גבוהה יותר. כאשר האלקטרון חוזר ואז לרמת האנרגיה הרגילה שלו, הוא פולט פוטון - חבילת אור חסרת מסה.
היכרויות רדיואיזוטופ: ניתן להשתמש בארגון יחד עם אשלגן, או K, שהוא יסוד מספר 19 בטבלה המחזורית, כדי לתארך אובייקטים בני עד 4 מיליארד שנה מדהימים. התהליך עובד כך:
אשלגן מכיל בדרך כלל 19 פרוטונים ו- 21 נויטרונים, מה שמקנה לו בערך אותה מסת אטומית של ארגון (קצת פחות מ- 40) אך עם הרכב שונה של פרוטונים ונויטרונים. כאשר חלקיק רדיואקטיבי המכונה חלקיק בטא מתנגש באשלגן, הוא יכול להמיר את אחד החלקים פרוטונים בגרעין האשלגן לנויטרון, ומשנים את האטום עצמו לארגון (18 פרוטונים, 22 נויטרונים). זה קורה בקצב צפוי וקבוע לאורך זמן, ולאט מאוד. כך שאם מדענים בוחנים מדגם של, למשל, סלע וולקני, הם יכולים להשוות את היחס בין ארגון לאשלגן במדגם (שעולה באופן הדרגתי לאורך זמן) ליחס שהיה קיים במדגם "חדש לגמרי", וקבע בן כמה הסלע הוא.
שים לב שהדבר נבדל מ"תארוך פחמן ", מונח שלעתים קרובות נעשה בו שימוש שגוי להתייחס באופן כללי לשימוש בשיטות ריקבון רדיואקטיבי לתארוך אובייקטים ישנים. תיארוך מפחמן, שהוא סוג ספציפי של תיארוך רדיואיזוטופי, שימושי רק לאובייקטים הידועים בסדר גודל של אלפי שנים.
גז מגן בריתוך: ארגון משמש לריתוך סגסוגות מיוחדות וכן לריתוך מסגרות לרכב, משתיקי קול וחלקי רכב אחרים. זה נקרא גז מגן מכיוון שהוא אינו מגיב עם כל מה שגזים ומתכות מרחפים בסביבות המתכות המולחמות; זה רק תופס מקום ומונע תגובות אחרות ולא רצויות להתרחש בקרבת מקום בגלל גזים תגוביים כמו חנקן וחמצן.
חום בטיפול: כגז אינרטי, ניתן להשתמש בארגון בכדי לספק הגדרה נטולת חמצן וחנקן לתהליכי טיפול בחום.
הדפסת תלת מימד: ארגון משמש לשימוש בתחום המתפתח של הדפסת תלת מימד. במהלך החימום והקירור המהירים של חומר ההדפסה, הגז ימנע חמצון של המתכת ותגובות אחרות ויכול להגביל את השפעת הלחץ. ניתן גם לערבב ארגון עם גזים אחרים כדי ליצור תערובות מיוחדות לפי הצורך.
ייצור מתכות: בדומה לתפקידו בריתוך, ניתן להשתמש בארגון בסינתזה של מתכות באמצעות תהליכים אחרים מכיוון שהוא מונע חמצון (חלודה) ומעקיר גזים לא רצויים כגון פחמן חד חמצני.
הסכנות בארגון
ארגון זה אינרטי מבחינה כימית לא אומר, למרבה הצער, שהוא נקי מסכנות בריאותיות אפשריות. גז ארגון יכול לגרות את העור ואת העיניים במגע, ובצורתו הנוזלית הוא עלול לגרום לכוויות קור (יש מעטים יחסית של שימושים בשמן ארגון, ו"שמן ארגן ", מרכיב נפוץ בקוסמטיקה, אפילו לא זהה לזה של אַרגוֹן). רמות גבוהות של גז ארגון באוויר בסביבה סגורה עלולות לעקור חמצן ולהוביל לבעיות נשימה שנע בין קל לחמור, תלוי בכמות הארגון. התוצאה היא תסמיני מחנק הכוללים כאבי ראש, סחרחורת, בלבול, חולשה ורעד בסוף הקל יותר, ותרדמת ואפילו מוות במקרים הקיצוניים ביותר.
במקרים של חשיפה ידועה לעור או לעיניים, שטיפה ושטיפה במים חמים הוא הטיפול המועדף. כאשר שואפים ארגון, ייתכן שתידרש תמיכה נשימתית סטנדרטית, כולל חמצון באמצעות מסכה, כדי להיות רמות חמצן בדם בחזרה למצב נורמלי; הוצאת האדם המושפע מהסביבה העשירה בארגון היא כמובן הכרחית גם כן.