Hvis noen ba deg om å nevne de tre mest gasser i jordens atmosfære, kan du i noen rekkefølge velge oksygen, karbondioksid og nitrogen. I så fall ville du ha rett - for det meste. Det er lite kjent at bak nitrogen (N2) og oksygen (O2), den tredje mest rikelig gassen er edelgassargonet, som står for i underkant av 1 prosent av atmosfærens usynlige sammensetning.
De seks edelgassene henter navnet sitt fra det faktum at, fra et kjemisk synspunkt, er disse elementene avsides, jevn hovmodige: De reagerer ikke med andre elementer, så de blir ikke bundet til andre atomer for å danne seg mer komplekse forbindelser. I stedet for å gjøre dem ubrukelige i industrien, er imidlertid denne tendensen til å tenke på sin egen atomvirksomhet det som gjør noen av disse gassene nyttige for spesifikke formål. Fem hovedanvendelser av argon inkluderer for eksempel plassering i neonlys, dets evne til å bestemme alderen på veldig gamle stoffer, dets bruk som isolator ved produksjon av metaller, dens rolle som sveisegass og bruk i 3-D printing.
Grunnleggende om edle gasser
De seks edelgassene - helium, neon, argon, krypton, xenon og radon - okkuperer den høyre kolonnen i elementets periodiske system. (Enhver undersøkelse av et kjemisk element bør ledsages av et periodisk system; se Ressurser for et interaktivt eksempel.) Den virkelige implikasjonen av dette er at edelgasser ikke har delbare elektroner. I stedet for en puslespillboks som inneholder nøyaktig riktig antall biter, har ikke argon og dets fem fettere noen subatomære mangel som må endres ved donasjoner fra andre elementer, og det har ikke noe ekstra som flyter rundt for å donere i sving. Den formelle betegnelsen for denne ikke-reaktiviteten av edelgasser er "inert".
Som et fullført puslespill er en edelgass veldig stabil kjemisk. Dette betyr at det, i forhold til andre elementer, er vanskelig å banke de ytterste elektronene fra edelgasser ved hjelp av en energistråle. Dette betyr at disse elementene - de eneste elementene som eksisterer som gasser ved romtemperatur, de andre alle er væsker eller faste stoffer - har det som kalles høy ioniseringsenergi.
Helium, med ett proton og ett nøytron, er det nest mest utbredte elementet i universet bak hydrogen, som bare inneholder en proton. Den gigantiske, pågående kjernefusjonsreaksjonen som er ansvarlig for at stjernene er de superlyse objektene de er er ikke mer enn utallige hydrogenatomer som kolliderer for å danne heliumatomer over en periode på milliarder av år.
Når elektrisk energi føres gjennom edelgass, sendes det ut lys. Dette er grunnlaget for neonskilt, som er et generelt begrep for en slik visning laget med edelgass.
Egenskaper til Argon
Argon, forkortet Ar, er element nummer 18 på det periodiske systemet, noe som gjør det til det tredje letteste av de seks edelgassene bak helium (atomnummer 2) og neon (nummer 10). Som det passer et element som flyr under den kjemiske og fysiske radaren, med mindre det er provosert, er det fargeløst, luktfritt og smakløst. Den har en molekylvekt på 39,7 gram per mol (også kjent som dalton) i sin mest stabile konfigurasjon. Du husker kanskje fra annen lesning at de fleste elementene kommer i isotoper, som er versjoner av det samme elementet med de forskjellige tallene av nøytroner og dermed forskjellige masser (antall protoner endres ikke, ellers må identiteten til selve elementet være endring). Dette har kritiske implikasjoner i en av de viktigste bruken av argon.
Bruk av argon
Neon lys: Som beskrevet er edelgasser nyttige for å skape neonlys. Argon, sammen med neon og krypton, brukes til dette formålet. Når elektrisitet passerer gjennom argongassen, vekker den midlertidig de ytre elektronene i bane og får dem til å hoppe kort til et høyere "skall" eller energinivå. Når elektronet deretter går tilbake til sitt vante energinivå, avgir det et foton - en masseløs pakke med lys.
Radioisotop Dating: Argon kan brukes sammen med kalium, eller K, som er element nummer 19 i det periodiske systemet, til å datere gjenstander opp til svimlende 4 milliarder år gamle. Prosessen fungerer slik:
Kalium har vanligvis 19 protoner og 21 nøytroner, noe som gir den omtrent samme atommasse som argon (i underkant av 40), men med en annen sammensetning av protoner og nøytroner. Når en radioaktiv partikkel kjent som en beta-partikkel kolliderer med kalium, kan den omdanne en av protoner i kaliumkjernen til et nøytron, og endrer selve atomet til argon (18 protoner, 22 nøytroner). Dette skjer med en forutsigbar og fast hastighet over tid, og veldig sakte. Så hvis forskere undersøker et utvalg av for eksempel vulkansk bergart, kan de sammenligne forholdet mellom argon og kalium i prøven (som stiger gradvis over tid) til forholdet som ville eksistere i en "splitter ny" prøve, og bestem hvor gammel bergarten er.
Merk at dette skiller seg fra "karbondatering", et begrep som ofte blir brukt feilaktig for å referere generisk til å bruke radioaktive forfallsmetoder for å datere gamle gjenstander. Karbondatering, som bare er en bestemt type datering av radioisotoper, er bare nyttig for gjenstander som er kjent i størrelsesorden tusenvis av år gamle.
Skjoldgass i sveising: Argon brukes til sveising av spesiallegeringer så vel som til sveising av bilrammer, lyddempere og andre bildeler. Det kalles skjoldgass fordi det ikke reagerer med det som gasser og metaller svever i nærheten av metallene som sveises. det tar bare plass og forhindrer at andre uønskede reaksjoner oppstår i nærheten på grunn av reaktive gasser som nitrogen og oksygen.
Varmebehandling: Som en inert gass kan argon brukes til å gi en oksygen- og nitrogenfri innstilling for varmebehandlingsprosesser.
3-D utskrift: Argon brukes i det spirende feltet for tredimensjonal utskrift. Under hurtig oppvarming og avkjøling av trykkmaterialet vil gassen forhindre oksidasjon av metallet og andre reaksjoner, og kan begrense belastningen. Argon kan også blandes med andre gasser for å skape spesialblandinger etter behov.
Metallproduksjon: I likhet med sin rolle i sveising, kan argon brukes i syntesen av metaller via andre prosesser fordi det forhindrer oksidasjon (rusting) og fortrenger uønskede gasser som karbonmonoksid.
Farene ved Argon
At argon er kjemisk inert, betyr dessverre ikke at det er fritt for potensielle helsefarer. Argongass kan irritere huden og øynene ved kontakt, og i flytende form kan den forårsake forfrysninger (det er relativt få bruksområder av argonolje, og "arganolje", en vanlig ingrediens i kosmetikk, er ikke engang eksternt det samme som argon). Høye nivåer av argongass i luften i et lukket miljø kan fortrenge oksygen og føre til luftveisproblemer fra mild til alvorlig, avhengig av hvor mye argon som er tilstede. Dette resulterer i symptomer på kvelning, inkludert hodepine, svimmelhet, forvirring, svakhet og skjelving i den mildere enden, og koma og til og med død i de mest ekstreme tilfellene.
I tilfeller av kjent eksponering for hud eller øyne, er skylling og spyling med varmt vann den foretrukne behandlingen. Når argon har blitt inhalert, kan det være nødvendig med standard åndedrettsstøtte, inkludert oksygenering med maske, for å være oksygennivået i blodet tilbake til det normale; å få den berørte personen ut av det argonrike miljøet er selvfølgelig nødvendig også.