Ja kāds lūdza nosaukt trīs visvairāk sastopamās gāzes Zemes atmosfērā, jūs varētu noteiktā secībā izvēlēties skābekli, oglekļa dioksīdu un slāpekli. Ja tā, jums būtu taisnība - galvenokārt. Tas ir maz zināms fakts, ka aiz slāpekļa (N2) un skābeklis (O2), trešā bagātākā gāze ir cēlgāzes argons, kas veido nedaudz mazāk par 1 procentu no atmosfēras neredzētā sastāva.
Sešas cēlās gāzes cēlušās no tā, ka no ķīmijas viedokļa šie elementi ir savrupi, pat augstprātīgs: Viņi nereaģē ar citiem elementiem, tāpēc tie nesaistās ar citiem atomiem, veidojot sarežģītāku savienojumi. Tā vietā, lai padarītu tos bezjēdzīgus rūpniecībā, šī tendence domāt par savu atomu biznesu ir tas, kas dažas no šīm gāzēm padara parocīgiem īpašiem mērķiem. Piemēram, piecos galvenajos argona izmantošanas veidos ietilpst tā ievietošana neona gaismās, tā spēja palīdzēt noteikt vecumu ļoti vecas vielas, tā izmantošana par izolatoru metālu ražošanā, metināšanas gāzes loma un izmantošana 3D druka.
Cēlās gāzes pamati
Sešas cēlās gāzes - hēlijs, neons, argons, kriptons, ksenons un radons - aizņem elementu periodiskās tabulas labāko kolonnu. (Jebkurai ķīmiskā elementa pārbaudei jāpievieno periodiskā tabula; Skatīt resursu interaktīvu piemēru.) Tas reāli ietekmē to, ka cēlām gāzēm nav dalāmu elektronu. Argonam un tā piecām māsīcām, piemēram, mīklu kastītei, kurā ir precīzi pareizais gabalu skaits, nav subatomu trūkums, kas jālabo ar ziedojumiem no citiem elementiem, un tam nav nevienas ekstras, kas varētu peldēt pagriezties. Formālais termins šai cēlgāzu nereaktivitātei ir "inerts".
Tāpat kā pabeigta mīkla, cēla gāze ir ķīmiski ļoti stabila. Tas nozīmē, ka, salīdzinot ar citiem elementiem, ir grūti izsist attālākos elektronus no cēlgāzēm, izmantojot enerģijas staru. Tas nozīmē, ka šiem elementiem - vienīgajiem elementiem, kas istabas temperatūrā eksistē kā gāzes, visi pārējie ir šķidrumi vai cietas vielas - ir tā saucamā augsta jonizācijas enerģija.
Hēlijs ar vienu protonu un vienu neitronu ir otrais visumā visbagātākais elements aiz ūdeņraža, kas satur tikai protonu. Milzīga, notiekoša kodolsintēzes reakcija, kas ir atbildīga par to, lai zvaigznes būtu īpaši spoži objekti, ko viņi veido ir ne vairāk kā neskaitāmi ūdeņraža atomi, kas miljardu USD laikā saduras, veidojot hēlija atomus gadiem.
Kad elektriskā enerģija tiek izvadīta caur cēlgāzi, izstaro gaismu. Tas ir pamats neona zīmēm, kas ir vispārējs termins jebkuram šādam displejam, kas izveidots, izmantojot cēlgāzi.
Argona īpašības
Argons, saīsināti Ar, ir periodiskās tabulas elementa numurs 18, padarot to par trešo vieglāko no sešām cēlgāzēm aiz hēlija (atoma skaitlis 2) un neona (skaitlis 10). Kā tas pienākas elementam, kas lido zem ķīmiskā un fizikālā radara, ja vien tas nav provocēts, tas ir bezkrāsains, bez smaržas un bez garšas. Tā stabilākā konfigurācija ir molekulmasa 39,7 grami uz vienu molu (pazīstama arī kā daltoni). Varat atcerēties no citiem lasījumiem, ka lielākā daļa elementu ir izotopos, kas ir viena un tā paša elementa versijas ar dažādiem skaitļiem neitronu un līdz ar to dažādu masu (protonu skaits nemainās, jo citādi būtu jāmaina paša elementa identitāte izmaiņas). Tam ir kritiska nozīme vienā no galvenajiem argona lietojumiem.
Argona lietošana
Neona gaismas: Kā aprakstīts, cēlās gāzes ir noderīgas, lai izveidotu neona gaismas. Šim nolūkam tiek izmantots argons kopā ar neonu un kriptonu. Kad elektrība iziet cauri argona gāzei, tā īslaicīgi uzbudina attālākos orbītā esošos elektronus un liek tiem īslaicīgi pāriet uz augstāku "apvalku" jeb enerģijas līmeni. Kad elektrons pēc tam atgriežas ierastajā enerģijas līmenī, tas izstaro fotonu - bezmasas gaismas paketi.
Radioizotopu iepazīšanās: Argonu var izmantot kopā ar kāliju vai K, kas ir periodiskās tabulas elements 19. numurs, lai datētu objektus līdz satriecošiem 4 miljardiem gadu. Process darbojas šādi:
Kālijam parasti ir 19 protoni un 21 neitrons, kas nodrošina apmēram tādu pašu atomu masu kā argons (nedaudz mazāk par 40), bet ar atšķirīgu protonu un neitronu sastāvu. Kad radioaktīvā daļiņa, kas pazīstama kā beta daļiņa, saduras ar kāliju, tā var pārveidot vienu no protoni kālija kodolā uz neitronu, pats atoms tiek mainīts uz argonu (18 protoni, 22 neitroni). Tas notiek ar prognozējamu un fiksētu ātrumu laika gaitā un ļoti lēni. Tātad, ja zinātnieki pārbauda, teiksim, vulkānisko iežu paraugu, viņi var salīdzināt argona un kālija attiecību paraugā (kas laika gaitā pieaug pakāpeniski) līdz attiecībai, kāda būtu "pavisam jaunā" izlasē, un nosakiet, cik vecs ir klints ir.
Ņemiet vērā, ka tas atšķiras no "oglekļa datēšanas", termina, kuru bieži nepareizi lieto, lai vispārīgi apzīmētu radioaktīvās sabrukšanas metožu izmantošanu veco objektu datēšanai. Oglekļa datēšana, kas ir tikai īpašs radioizotopu datēšanas veids, ir noderīga tikai objektiem, par kuriem zināms, ka to vecums ir tūkstošiem gadu.
Aizsarggāze metināšanā: Argonu izmanto īpašu sakausējumu metināšanai, kā arī automašīnu rāmju, izpūtēju un citu automobiļu detaļu metināšanai. To sauc par aizsarggāzi, jo tā nereaģē ar metināmo metālu tuvumā esošajām gāzēm un metāliem; tas tikai aizņem vietu un novērš citu nevēlamu reakciju rašanos tuvumā tādu reaktīvo gāzu kā slāpeklis un skābeklis dēļ.
Termiskā apstrāde: Kā inerto gāzi argonu var izmantot, lai nodrošinātu termiskās apstrādes procesus bez skābekļa un slāpekļa.
3D drukāšana: Argons tiek izmantots trīsdimensiju drukāšanas jomā. Drukas materiāla ātras karsēšanas un atdzesēšanas laikā gāze novērsīs metāla oksidēšanu un citas reakcijas un var ierobežot stresa ietekmi. Argonu var arī sajaukt ar citām gāzēm, lai pēc vajadzības izveidotu īpašus maisījumus.
Metāla ražošana: Līdzīgi kā lomai metināšanā, argonu var izmantot metālu sintēzē, izmantojot citus procesus, jo tas novērš oksidēšanu (rūsēšanu) un izspiež nevēlamas gāzes, piemēram, oglekļa monoksīdu.
Argona briesmas
Tas, ka argons ir ķīmiski inerts, diemžēl nenozīmē, ka tajā nav iespējamu veselības apdraudējumu. Argona gāze, saskaroties, var kairināt ādu un acis, un šķidrā veidā var izraisīt apsaldējumus (ir samērā maz argona eļļas lietojumu un "argāna eļļa", kas ir izplatīta kosmētikas sastāvdaļa, pat attālināti nav tas pats, kas argons). Augsts argona gāzes daudzums gaisā slēgtā vidē var izspiest skābekli un izraisīt elpošanas problēmas, sākot no vieglas līdz smagas, atkarībā no tā, cik daudz argona ir klāt. Tā rezultātā rodas nosmakšanas simptomi, tostarp galvassāpes, reibonis, apjukums, vājums un trīce maigākā galā, kā arī koma un pat nāve ārkārtējos gadījumos.
Zināmas iedarbības gadījumā uz ādu vai acīm priekšroka tiek dota skalošanai un skalošanai ar siltu ūdeni. Kad argons ir ieelpots, var būt nepieciešams standarta elpošanas atbalsts, ieskaitot skābekli ar masku, lai asinīs skābekļa līmenis normalizētos; Protams, ir nepieciešama arī cietušās personas izkļūšana no argonu saturošās vides.