Cinci utilizări majore ale argonului

Dacă cineva v-ar cere să numiți cele mai abundente trei gaze din atmosfera Pământului, ați putea alege, într-o anumită ordine, oxigen, dioxid de carbon și azot. Dacă da, ai avea dreptate - mai ales. Este un fapt puțin cunoscut că în spatele azotului (N₂) și oxigen (O₂), al treilea cel mai abundent gaz este argonul gazului nobil, reprezentând puțin sub 1% din compoziția nevăzută a atmosferei.

Cele șase gaze nobile își derivă numele din faptul că, din punct de vedere chimic, aceste elemente sunt chiar distante trufaș: Nu reacționează cu alte elemente, deci nu se leagă de alți atomi pentru a forma mai complexe compuși. În loc să le facă inutile în industrie, această tendință de a ne gândi la propria activitate atomică este ceea ce face ca unele dintre aceste gaze să fie la îndemână în scopuri specifice. Cinci utilizări majore ale argonului, de exemplu, includ plasarea sa în luminile de neon, capacitatea sa de a ajuta la determinarea vârstei substanțe foarte vechi, utilizarea sa ca izolator în fabricarea metalelor, rolul său de gaz de sudură și utilizarea sa în 3-D tipărire.

Cele șase gaze nobile - heliu, neon, argon, kripton, xenon și radon - ocupă coloana din dreapta din tabelul periodic al elementelor. (Orice examinare a unui element chimic ar trebui să fie însoțită de un tabel periodic; a se vedea Resurse pentru un exemplu interactiv.) Implicațiile lumii reale ale acestui fapt sunt că gazele nobile nu au electroni care pot fi partajați. Mai degrabă ca o cutie de puzzle care conține exact numărul corect de piese, argonul și cei cinci veri ai săi nu au niciun subatomic deficiențe care trebuie modificate prin donații din alte elemente și nu are niciun extra care să plutească pentru a dona întoarce. Termenul formal pentru această non-reactivitate a gazelor nobile este „inert”.

Ca un puzzle completat, un gaz nobil este foarte stabil din punct de vedere chimic. Aceasta înseamnă că, în comparație cu alte elemente, este dificil să scoți electronii cei mai exteriori din gazele nobile folosind un fascicul de energie. Aceasta înseamnă că aceste elemente - singurele elemente care există ca gaze la temperatura camerei, celelalte fiind lichide sau solide - au ceea ce se numește o energie de ionizare ridicată.

Heliul, cu un proton și un neutron, este al doilea cel mai abundent element din univers în spatele hidrogenului, care conține doar un proton. Reacția de fuziune nucleară uriașă, în curs de desfășurare, care este responsabilă de faptul că stelele sunt obiectele super-strălucitoare pe care ei sunt nu mai mult de nenumărați atomi de hidrogen care se ciocnesc pentru a forma atomi de heliu pe o perioadă de miliarde de ani.

Când energia electrică este trecută printr-un gaz nobil, se emite lumină. Aceasta este baza pentru semnele de neon, care este un termen generic pentru orice astfel de afișaj creat folosind un gaz nobil.

Argonul, abreviat Ar, este elementul numărul 18 pe tabelul periodic, făcându-l al treilea cel mai ușor dintre cele șase gaze nobile din spatele heliului (numărul atomic 2) și neon (numărul 10). Așa cum se potrivește unui element care zboară sub radarul chimic și fizic, cu excepția cazului în care este provocat, este incolor, inodor și insipid. Are o greutate moleculară de 39,7 grame pe mol (cunoscută și sub numele de daltoni) în configurația sa cea mai stabilă. Vă puteți aminti din altă lectură că majoritatea elementelor apar în izotopi, care sunt versiuni ale aceluiași element cu numere diferite de neutroni și astfel de mase diferite (numărul de protoni nu se schimbă sau altfel identitatea elementului în sine ar trebui să Schimbare). Acest lucru are implicații critice într-una dintre utilizările majore ale argonului.

Lumini neon: Așa cum s-a descris, gazele nobile sunt la îndemână pentru crearea luminilor de neon. Argonul, împreună cu neonul și criptonul, este utilizat în acest scop. Când electricitatea trece prin gazul argon, excită temporar electronii care orbitează cel mai exterior și îi determină să sară scurt la o „coajă” sau nivel de energie mai înalt. Atunci când electronul revine la nivelul său obișnuit de energie, acesta emite un foton - un pachet de lumină fără masă.

Întâlniri cu radioizotopi: Argonul poate fi folosit împreună cu potasiul sau K, care este elementul numărul 19 din tabelul periodic, pentru a data obiecte cu o vechime uluitoare de 4 miliarde de ani. Procesul funcționează astfel:

Potasiul are în mod obișnuit 19 protoni și 21 de neutroni, dându-i aproximativ aceeași masă atomică ca și argonul (puțin sub 40), dar cu o compoziție diferită de protoni și neutroni. Când o particulă radioactivă cunoscută sub numele de beta-particulă se ciocnește cu potasiu, poate transforma una dintre protoni din nucleul de potasiu în neutron, schimbând atomul în sine în argon (18 protoni, 22 neutroni). Acest lucru are loc într-un ritm previzibil și fix în timp și foarte lent. Deci, dacă oamenii de știință examinează un eșantion de, de exemplu, rocă vulcanică, pot compara raportul dintre argon și potasiu din eșantion (care crește progresiv în timp) la raportul care ar exista într-un eșantion „nou-nouț” și stabiliți cât de vechi este stânca este.

Rețineți că acest lucru este distinct de „datarea cu carbon”, un termen care este adesea folosit în mod greșit pentru a se referi generic la utilizarea metodelor de dezintegrare radioactivă pentru datarea obiectelor vechi. Datarea cu carbon, care este doar un tip specific de datare cu radioizotopi, este utilă numai pentru obiectele despre care se știe că sunt de ordinul vechilor mii de ani.

Gaz de protecție în sudare: Argonul este utilizat la sudarea aliajelor de specialitate, precum și la sudarea cadrelor, tobei de eșapament și a altor piese auto. Se numește gaz de protecție, deoarece nu reacționează cu gazele și metalele care plutesc în apropierea metalelor sudate; ocupă doar spațiu și împiedică alte reacții nedorite să apară în apropiere datorită gazelor reactive precum azotul și oxigenul.

Tratament termic: Ca gaz inert, argonul poate fi folosit pentru a oferi un cadru fără oxigen și azot pentru procesele de tratare termică.

printare 3d: Argonul este folosit în domeniul înfloritor al tipăririi tridimensionale. În timpul încălzirii și răcirii rapide a materialului de imprimare, gazul va preveni oxidarea metalului și alte reacții și poate limita impactul la stres. Argonul poate fi, de asemenea, amestecat cu alte gaze pentru a crea amestecuri de specialitate, după cum este necesar.

Producția de metal: Similar rolului său în sudare, argonul poate fi utilizat în sinteza metalelor prin alte procese, deoarece previne oxidarea (ruginirea) și deplasează gazele nedorite, cum ar fi monoxidul de carbon.

Că argonul este inert din punct de vedere chimic nu înseamnă, din păcate, că este lipsit de potențiale pericole pentru sănătate. Gazul cu argon poate irita pielea și ochii la contact, iar în forma sa lichidă poate provoca degerături (există relativ puține utilizări de ulei de argon și „ulei de argan”, un ingredient obișnuit în produse cosmetice, nu este nici măcar la distanță același argon). Nivelurile ridicate de gaz argon din aer într-un mediu închis pot deplasa oxigenul și pot duce la probleme respiratorii de la ușoare la severe, în funcție de cât de mult argon este prezent. Acest lucru duce la simptome de sufocare, inclusiv dureri de cap, amețeli, confuzie, slăbiciune și tremurături la capătul mai blând și comă și chiar moarte în cele mai extreme cazuri.

În cazurile de expunere cunoscută a pielii sau a ochilor, clătirea și spălarea cu apă caldă este tratamentul preferat. Atunci când argonul a fost inhalat, este posibil să fie necesar un suport respirator standard, inclusiv oxigenarea cu mască, pentru ca nivelul de oxigen din sânge să revină la normal; scoaterea persoanei afectate din mediul bogat în argon este, desigur, necesară.