Pet glavnih uporab argona

Če bi vas kdo prosil, da poimenujete tri najpogostejše pline v zemeljski atmosferi, lahko izberete po določenem vrstnem redu kisik, ogljikov dioksid in dušik. Če je tako, bi imeli prav - večinoma. Malo znano dejstvo je, da je za dušikom (N₂) in kisika (O.₂), tretji največji plin je plemeniti plin argon, ki predstavlja nekaj manj kot 1 odstotek nevidne sestave ozračja.

Šest žlahtnih plinov je ime dobilo po tem, da so s kemijskega stališča ti elementi oddaljeni, celo oholi: ne reagirajo z drugimi elementi, zato ne postanejo vezani na druge atome, da tvorijo bolj zapletene spojine. Namesto da bi bili v industriji neuporabni, je ta nagnjenost k lastnemu atomskemu poslu tisto, zaradi česar so nekateri od teh plinov priročni za posebne namene. Pet glavnih uporab argona na primer vključuje njegovo namestitev v neonske luči in njegovo sposobnost določanja starosti zelo stare snovi, njegova uporaba kot izolator pri izdelavi kovin, njegova vloga varilnega plina in njegova uporaba v 3-D tiskanje.

Šest žlahtnih plinov - helij, neon, argon, kripton, ksenon in radon - zasedajo najbolj desni stolpec v periodnem sistemu elementov. (Vsak pregled kemičnega elementa mora spremljati periodni sistem; glej vire za interaktivni primer.) Resnične posledice tega so, da plemeniti plini nimajo delljivih elektronov. Argon in njegovih pet bratrancev, tako kot sestavljanka, ki vsebuje natančno pravo število kosov, nima nobenega subatomskega pomanjkanje, ki ga je treba popraviti z donacijami drugih elementov, in nima nobenih statistov, ki bi plavali naokoli obrat. Formalni izraz za to nereaktivnost žlahtnih plinov je "inerten".

Tako kot izpolnjena uganka je tudi plemeniti plin kemično zelo stabilen. To pomeni, da je v primerjavi z drugimi elementi z udarnim snopom težko odbiti najbolj oddaljene elektrone iz plemenitih plinov. To pomeni, da imajo ti elementi - edini elementi, ki obstajajo kot plini pri sobni temperaturi, ostali pa so tekočine ali trdne snovi - tako imenovano visoko ionizacijsko energijo.

Helij je z enim protonom in enim nevtronom drugi najpogostejši element v vesolju za vodikom, ki vsebuje samo proton. Ogromna, tekoča jedrska fuzijska reakcija, ki je odgovorna za to, da so zvezde nadasvetleči predmeti are ne več kot nešteto atomov vodika, ki trčijo v helijeve atome v obdobju milijard letih.

Ko električna energija prehaja skozi žlahten plin, se oddaja svetloba. To je osnova za neonske napise, kar je splošni izraz za vsak tak zaslon, ustvarjen z žlahtnim plinom.

Argon, okrajšan Ar, je element številke 18 na periodnem sistemu, zaradi česar je tretji najlažji od šestih žlahtnih plinov za helijem (atomsko številko 2) in neonom (številka 10). Kot se za element, ki leti pod kemijskim in fizikalnim radarjem, razen če ga izzovemo, je brez barve, vonja in okusa. V najbolj stabilni konfiguraciji ima molekulsko maso 39,7 grama na mol (znan tudi kot dalton). V drugih branjih se lahko spomnite, da večina elementov prihaja v izotopih, ki so različice istega elementa z različnimi številkami nevtronov in s tem različnih mas (število protonov se ne spremeni ali pa bi identiteta samega elementa morala sprememba). To ima kritične posledice pri eni glavnih uporabe argona.

Neonske luči: Kot je opisano, so plemeniti plini priročni za ustvarjanje neonskih luči. V ta namen se skupaj z neonom in kriptonom uporablja argon. Ko elektrika prehaja skozi plin argon, ta začasno vzbudi najbolj oddaljene elektrone, ki krožijo, in povzroči, da na kratko skočijo na višjo "lupino" ali energijski nivo. Ko se elektron nato vrne na svoj običajni nivo energije, odda se foton - paket brez svetlobe.

Zmenki z radioizotopi: Argon lahko uporabljamo skupaj s kalijem ali K, ki je element številka 19 na periodnem sistemu, za dajanje predmetov, starih do neverjetnih 4 milijard let. Postopek deluje tako:

Kalij ima običajno 19 protonov in 21 nevtronov, kar mu daje približno enako atomsko maso kot argon (nekaj manj kot 40), vendar z drugačno sestavo protonov in nevtronov. Ko radioaktivni delci, znani kot beta delci, trčijo s kalijem, lahko pretvorijo enega od protoni v jedru kalija v nevtron, pri čemer se atom spremeni v argon (18 protonov, 22 nevtroni). To se zgodi s predvidljivo in fiksno hitrostjo skozi čas in zelo počasi. Če torej znanstveniki preučijo vzorec recimo vulkanske kamnine, lahko primerjajo razmerje med argonom in kalijem v vzorcu (ki se sčasoma postopoma povečuje) do razmerja, ki bi obstajalo v "povsem novem" vzorcu, in določite, kako stara je kamnina je.

Upoštevajte, da se to razlikuje od "datiranja ogljika", izraza, ki se pogosto napačno uporablja za splošno uporabo metod radioaktivnega razpada za datiranje starih predmetov. Zmenki z ogljikom, ki so le posebna vrsta radioizotopskih zmenkov, so uporabni samo za predmete, za katere je znano, da so stari tisoč let.

Zaščitni plin pri varjenju: Argon se uporablja pri varjenju specialnih zlitin, pa tudi pri varjenju avtomobilskih okvirjev, dušilcev in drugih avtomobilskih delov. Imenujemo ga zaščitni plin, ker ne reagira s plini in kovinami, ki lebdijo v bližini varjenih kovin; zgolj zavzame prostor in preprečuje, da bi se v bližini pojavile druge, neželene reakcije zaradi reaktivnih plinov, kot sta dušik in kisik.

Toplotna obdelava: Kot inertni plin se lahko argon uporablja za zagotavljanje nastavitve brez kisika in dušika za postopke toplotne obdelave.

3-D tiskanje: Argon se uporablja na rastočem področju tridimenzionalnega tiska. Med hitrim segrevanjem in hlajenjem tiskarskega materiala bo plin preprečil oksidacijo kovine in druge reakcije ter lahko omejil vpliv stresa. Argon lahko mešamo tudi z drugimi plini, da po potrebi ustvarimo posebne mešanice.

Proizvodnja kovin: Podobno kot njegovo vlogo pri varjenju se lahko tudi argon uporablja pri sintezi kovin z drugimi postopki, ker preprečuje oksidacijo (rjavljenje) in izpodriva neželene pline, kot je ogljikov monoksid.

Da je argon kemično inerten, žal ne pomeni, da je brez potencialnih nevarnosti za zdravje. Plin argon lahko pri stiku draži kožo in oči, v tekoči obliki pa lahko povzroči ozebline (obstajajo razmeroma malo uporabe argonovega olja in "arganovo olje", pogosta sestavina kozmetike, niti približno ni enako kot argon). Visoke ravni plina argona v zraku v zaprtem okolju lahko izpodrinejo kisik in povzročijo težave z dihanjem, od blagih do hudih, odvisno od tega, koliko argona je. Posledica tega so simptomi zadušitve, vključno z glavobolom, omotico, zmedenostjo, šibkostjo in tresenjem na blažjem koncu, v najbolj skrajnih primerih pa tudi komo in celo smrt.

V primerih znane izpostavljenosti kože ali oči je izpiranje in izpiranje s toplo vodo prednostno zdravljenje. Pri vdihavanju argona bo morda potrebna običajna podpora za dihanje, vključno z oksigenacijo z masko, da se koncentracija kisika v krvi vrne v normalno stanje; seveda je nujno tudi izvlečenje prizadete osebe iz okolja, bogatega z argonom.