Jei kas nors paprašytų įvardyti tris gausiausias dujas Žemės atmosferoje, galite pasirinkti tam tikra tvarka deguonį, anglies dioksidą ir azotą. Jei taip, būsi teisus - dažniausiai. Tai mažai žinomas faktas, kad už azoto (N2) ir deguonies (O2), trečios pagal daugumą dujų yra tauriųjų dujų argonas, sudarantis šiek tiek mažiau nei 1 procentą nematytos atmosferos sudėties.
Šešios tauriųjų dujų pavadinimai kilo dėl to, kad chemijos požiūriu šie elementai yra nuošalūs, net išdidūs: Jie nereaguoja su kitais elementais, todėl nesusijungia su kitais atomais, kad susidarytų sudėtingesni junginiai. Užuot padarius jas nenaudingomis pramonėje, šis polinkis galvoti apie savo atominį verslą yra tas, dėl kurio kai kurios iš šių dujų yra patogios konkretiems tikslams. Pavyzdžiui, penki pagrindiniai argono naudojimo būdai yra jo įdėjimas į neonines lemputes, gebėjimas padėti nustatyti amžių labai senos medžiagos, jo naudojimas kaip izoliatorius gaminant metalus, vaidmuo kaip suvirinimo dujoms ir naudojimas 3D spausdinimas.
Tauriųjų dujų pagrindai
Šešios tauriosios dujos - helis, neonas, argonas, kriptonas, ksenonas ir radonas - užima dešinįjį elementų periodinės lentelės stulpelį. (Atliekant bet kokį cheminio elemento tyrimą turėtų būti pateikiama periodinė lentelė; interaktyvaus pavyzdžio žr. „Resursai“.) Tai realiame pasaulyje reiškia, kad tauriosios dujos neturi dalijamų elektronų. Argonas ir penki jo pusbroliai, kaip ir dėlionės dėžutė, kurioje yra tiksliai tinkamas skaičius vienetų, neturi subatomo trūkumų, kuriuos reikia ištaisyti aukomis iš kitų elementų, ir jame nėra jokių plūduriuojančių priedų, kuriuos būtų galima paaukoti posūkis. Oficialus terminas šiam tauriųjų dujų nereagavimui yra „inertiškas“.
Kaip ir užbaigtas galvosūkis, tauriosios dujos yra labai stabilios chemiškai. Tai reiškia, kad, palyginti su kitais elementais, naudojant energijos pluoštą sunku išmušti tolimiausius elektronus iš tauriųjų dujų. Tai reiškia, kad šie elementai - vieninteliai elementai, egzistuojantys kaip dujos kambario temperatūroje, visi kiti yra skysčiai ar kietosios medžiagos - turi tai, kas vadinama didele jonizacijos energija.
Helis su vienu protonu ir vienu neutronu yra antras pagal dydį visatos elementas už vandenilio, kuriame yra tik protonas. Milžiniška, besitęsianti branduolių sintezės reakcija, atsakinga už tai, kad žvaigždės būtų itin ryškūs objektai yra ne daugiau kaip nesuskaičiuojami vandenilio atomai, susidarantys helio atomai per milijardus metų.
Kai elektros energija praeina per taurias dujas, sklinda šviesa. Tai yra neoninių ženklų, kurie yra bendrinis terminas bet kuriam tokiam vaizdui, sukurtam naudojant taurias dujas, pagrindas.
Argono savybės
Argonas, sutrumpintas Ar, yra periodinės lentelės elemento numeris 18, todėl jis yra trečias lengviausias iš šešių tauriųjų dujų, esančių už helio (atominis skaičius 2) ir neonas (skaičius 10). Kaip ir dera elementui, kuris skrenda po cheminiu ir fiziniu radaru, nebent jis yra išprovokuotas, jis yra bespalvis, bekvapis ir beskonis. Stabiliausios konfigūracijos molekulinė masė yra 39,7 gramai moliui (dar vadinama daltonais). Iš kitų skaitinių galite prisiminti, kad dauguma elementų yra izotopuose, kurie yra to paties elemento versijos su skirtingais skaičiais neutronų ir tokiu būdu skirtingų masių (protonų skaičius nesikeičia, kitaip paties elemento tapatybė pakeisti). Tai turi kritinę reikšmę vienam iš pagrindinių argono naudojimo būdų.
Argono vartojimas
Neoninės šviesos: Kaip aprašyta, tauriosios dujos yra naudingos kuriant neonines lemputes. Tam naudojamas argonas kartu su neonu ir kriptonu. Kai elektra praeina per argono dujas, ji laikinai sužadina tolimiausius orbitoje esančius elektronus ir priverčia juos trumpam šokti į aukštesnį „apvalkalą“ arba energijos lygį. Kai elektronas grįš į įprastą energijos lygį, jis skleidžia fotoną - be masės šviesos paketą.
Pažintys radioizotopu: Argonas gali būti naudojamas kartu su kaliu arba K, kuris yra elementas Nr. 19 periodinėje lentelėje, iki šiol stulbinančių 4 milijardų metų senumo objektams. Procesas veikia taip:
Kalis paprastai turi 19 protonų ir 21 neutroną, todėl jo atominė masė yra maždaug tokia pati kaip argono (šiek tiek mažiau nei 40), tačiau skiriasi protonų ir neutronų sudėtis. Kai radioaktyvioji dalelė, žinoma kaip beta dalelė, susiduria su kaliu, ji gali konvertuoti vieną iš kalio branduolyje esantys protonai iki neutrono, o pats atomas keičiamas į argoną (18 protonų, 22 neutronai). Tai vyksta nuspėjama ir fiksuota norma per tam tikrą laiką ir labai lėtai. Taigi, jei mokslininkai ištirs, tarkime, vulkaninės uolienos mėginį, jie galės palyginti argono ir kalio santykį mėginyje (kuris laikui bėgant didėja palaipsniui) iki santykio, kuris egzistuotų „visiškai naujame“ pavyzdyje, ir nustatykite, kiek metų uola yra.
Atkreipkite dėmesį, kad tai skiriasi nuo „anglies datavimo“ - termino, kuris dažnai neteisingai vartojamas norint apskritai naudoti radioaktyvaus skilimo metodus senų objektų datai. Anglies datos, kuri yra tik specifinė radijo izotopų datavimo rūšis, yra naudinga tik objektams, kurie, kaip žinoma, yra tūkstančių metų senumo.
Skydinės dujos suvirinant: Argonas naudojamas suvirinant specialius lydinius, taip pat suvirinant automobilių rėmus, duslintuvus ir kitas automobilių dalis. Jos vadinamos apsauginėmis dujomis, nes nereaguoja su jokiomis dujomis ir metalais, kurie sklinda šalia suvirinamų metalų; jis tik užima vietą ir užkerta kelią kitoms nepageidaujamoms reakcijoms netoliese atsirasti dėl reaktyvių dujų, tokių kaip azotas ir deguonis.
Terminis apdorojimas: Kaip inertines dujas, argoną galima naudoti terminio apdorojimo procesams nustatyti be deguonies ir azoto.
3D spausdinimas: Argonas naudojamas augančiame erdvinio spausdinimo lauke. Sparčiai kaitinant ir atvėsinant spausdinimo medžiagą, dujos neleis oksiduotis metalui ir kitoms reakcijoms bei gali sumažinti įtampą. Argoną taip pat galima sumaišyti su kitomis dujomis, jei reikia, sukurti specialius mišinius.
Metalo gamyba: Panašiai kaip jo vaidmuo suvirinant, argonas gali būti naudojamas metalų sintezei naudojant kitus procesus, nes jis užkerta kelią oksidacijai (rūdijimui) ir išstumia nepageidaujamas dujas, tokias kaip anglies monoksidas.
Argono pavojai
Tai, kad argonas yra chemiškai inertiškas, deja, nereiškia, kad jame nėra jokių galimų pavojų sveikatai. Argono dujos kontaktuodamos gali dirginti odą ir akis, o skystos - nušalti (yra palyginti nedaug argono aliejaus ir „argano aliejus“, kuris yra įprastas kosmetikos ingredientas, net nėra tolygus argonas). Didelis argono dujų kiekis ore uždaroje aplinkoje gali išstumti deguonį ir sukelti kvėpavimo sutrikimų, svyruojančių nuo lengvų iki sunkių, priklausomai nuo argono kiekio. Tai sukelia uždusimo simptomus, įskaitant galvos skausmą, galvos svaigimą, sumišimą, silpnumą ir drebulį švelnesnėje gale, o komą ir net mirtį kraštutiniais atvejais.
Esant žinomam odos ar akių poveikiui, pirmenybė teikiama skalavimui ir praplovimui šiltu vandeniu. Įkvėpus argono, gali prireikti standartinės kvėpavimo sistemos palaikymo, įskaitant deguonies prisotinimą kauke, kad deguonies kiekis kraujyje būtų normalus; be abejo, taip pat būtina paveikti nukentėjusįjį iš argono turinčios aplinkos.