การใช้อาร์กอนที่สำคัญห้าประการ

ถ้ามีคนขอให้คุณบอกชื่อก๊าซที่มีมากที่สุดในชั้นบรรยากาศของโลกสามชนิด คุณอาจเลือกออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และไนโตรเจนตามลำดับ ถ้าใช่ คุณพูดถูก - ส่วนใหญ่ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเบื้องหลังไนโตรเจน (N₂) และออกซิเจน (O₂) ก๊าซที่มีปริมาณมากเป็นอันดับสามคืออาร์กอนก๊าซมีตระกูล ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนเพียง 1 เปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบที่มองไม่เห็นในชั้นบรรยากาศ

ก๊าซมีตระกูลทั้ง 6 ได้ชื่อมาจากข้อเท็จจริงที่ว่า จากมุมมองทางเคมี องค์ประกอบเหล่านี้อยู่ห่างกัน หยิ่งผยอง: พวกมันไม่ทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่น ๆ ดังนั้นจึงไม่ผูกมัดกับอะตอมอื่นเพื่อสร้างความซับซ้อนมากขึ้น สารประกอบ แทนที่จะทำให้พวกเขาไร้ประโยชน์ในอุตสาหกรรม แนวโน้มนี้ที่จะคำนึงถึงธุรกิจปรมาณูของตัวเองคือสิ่งที่ทำให้ก๊าซเหล่านี้มีประโยชน์สำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะ การใช้งานหลักห้าประการของอาร์กอน เช่น การจัดวางอาร์กอนในไฟนีออน ความสามารถในการช่วยกำหนดอายุของ สารที่เก่ามาก ใช้เป็นฉนวนในการผลิตโลหะ บทบาทเป็นก๊าซเชื่อม และการใช้งานในรูปแบบสามมิติ การพิมพ์

ก๊าซมีตระกูลทั้งหก ได้แก่ ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน และเรดอน ครอบครองคอลัมน์ขวาสุดในตารางธาตุของธาตุ (การตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีควรมาพร้อมกับตารางธาตุ ดูแหล่งข้อมูลสำหรับตัวอย่างเชิงโต้ตอบ) ความหมายที่แท้จริงของสิ่งนี้คือก๊าซมีตระกูลไม่มีอิเล็กตรอนที่แบ่งปันได้ อาร์กอนและลูกพี่ลูกน้องทั้งห้าของอาร์กอนไม่มีอะตอมเหมือนกล่องปริศนาที่มีจำนวนชิ้นตรงกัน การขาดแคลนที่ต้องแก้ไขด้วยการบริจาคจากองค์ประกอบอื่น ๆ และไม่มีส่วนเพิ่มเติมใด ๆ ที่ลอยอยู่รอบ ๆ เพื่อบริจาค กลับ. คำที่เป็นทางการสำหรับการไม่ทำปฏิกิริยาของก๊าซมีตระกูลนี้คือ "เฉื่อย"

เช่นเดียวกับปริศนาที่เสร็จสมบูรณ์ ก๊าซมีตระกูลมีความเสถียรทางเคมีสูงมาก ซึ่งหมายความว่าเมื่อเทียบกับองค์ประกอบอื่น ๆ เป็นการยากที่จะเคาะอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดจากก๊าซมีตระกูลโดยใช้ลำแสงพลังงาน ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบเหล่านี้ ซึ่งเป็นองค์ประกอบเดียวที่มีอยู่เป็นก๊าซที่อุณหภูมิห้อง ส่วนองค์ประกอบอื่นๆ เป็นของเหลวหรือของแข็ง มีสิ่งที่เรียกว่าพลังงานไอออไนเซชันสูง

ฮีเลียมซึ่งมีโปรตอนหนึ่งตัวและนิวตรอนหนึ่งตัวเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสองในจักรวาลรองจากไฮโดรเจนซึ่งมีเพียงโปรตอนเท่านั้น ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันขนาดยักษ์ที่กำลังดำเนินอยู่ ซึ่งมีหน้าที่ทำให้ดาวฤกษ์เป็นวัตถุที่สว่างมาก super ไม่เกินอะตอมไฮโดรเจนจำนวนนับไม่ถ้วนที่ชนกันเพื่อสร้างอะตอมฮีเลียมในช่วงเวลาหลายพันล้าน ปี.

เมื่อพลังงานไฟฟ้าถูกส่งผ่านก๊าซมีตระกูล แสงจะถูกปล่อยออกมา นี่เป็นพื้นฐานสำหรับป้ายไฟนีออน ซึ่งเป็นคำทั่วไปสำหรับการแสดงผลดังกล่าวที่สร้างขึ้นโดยใช้ก๊าซมีตระกูล

อาร์กอน ย่อมาจาก Ar เป็นธาตุที่ 18 ในตารางธาตุ ทำให้เป็นก๊าซมีตระกูลที่เบาที่สุดเป็นอันดับสามในหกหลังฮีเลียม (เลขอะตอม 2) และนีออน (หมายเลข 10) เนื่องจากเหมาะสมกับองค์ประกอบที่บินอยู่ใต้เรดาร์เคมีและกายภาพ เว้นแต่จะกระตุ้น องค์ประกอบดังกล่าวจึงไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และไม่มีรส มีน้ำหนักโมเลกุล 39.7 กรัมต่อโมล (เรียกอีกอย่างว่าดัลตัน) ในรูปแบบที่เสถียรที่สุด คุณอาจจำได้จากการอ่านอื่น ๆ ว่าองค์ประกอบส่วนใหญ่มาในไอโซโทปซึ่งเป็นองค์ประกอบเดียวกันที่มีตัวเลขต่างกัน ของนิวตรอนและมวลต่างกัน (จำนวนโปรตอนไม่เปลี่ยนแปลง มิฉะนั้น เอกลักษณ์ของธาตุเองจะต้อง เปลี่ยน) สิ่งนี้มีนัยสำคัญในการใช้งานที่สำคัญอย่างหนึ่งของอาร์กอน

แสงนีออน: ตามที่อธิบายไว้ ก๊าซมีตระกูลมีประโยชน์ในการสร้างแสงนีออน ใช้อาร์กอนร่วมกับนีออนและคริปทอนเพื่อจุดประสงค์นี้ เมื่อไฟฟ้าไหลผ่านก๊าซอาร์กอน มันจะกระตุ้นอิเล็กตรอนที่โคจรรอบนอกสุดชั่วคราวและทำให้พวกมันกระโดดไปยัง "เปลือก" หรือระดับพลังงานที่สูงกว่าชั่วครู่ เมื่ออิเล็กตรอนกลับสู่ระดับพลังงานที่คุ้นเคย มันจะปล่อยโฟตอนออกมา ซึ่งเป็นชุดของแสงที่ไร้มวล

การออกเดทไอโซโทปรังสี: สามารถใช้อาร์กอนร่วมกับโพแทสเซียมหรือ K ซึ่งเป็นธาตุที่ 19 ในตารางธาตุ จนถึงปัจจุบันวัตถุที่มีอายุไม่เกิน 4 พันล้านปี กระบวนการทำงานดังนี้:

โดยปกติโพแทสเซียมมี 19 โปรตอนและ 21 นิวตรอน ทำให้มีมวลอะตอมเท่ากับอาร์กอน (ต่ำกว่า 40) แต่มีองค์ประกอบโปรตอนและนิวตรอนต่างกัน เมื่ออนุภาคกัมมันตภาพรังสีที่เรียกว่าอนุภาคเบต้าชนกับโพแทสเซียม มันสามารถแปลงหนึ่งใน one โปรตอนในนิวเคลียสของโพแทสเซียมเป็นนิวตรอน โดยเปลี่ยนอะตอมเป็นอาร์กอน (18 โปรตอน 22 นิวตรอน) สิ่งนี้เกิดขึ้นในอัตราที่คาดการณ์ได้และคงที่เมื่อเวลาผ่านไป และช้ามาก ดังนั้นหากนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบตัวอย่างหินภูเขาไฟ พวกเขาสามารถเปรียบเทียบอัตราส่วนของอาร์กอนกับโพแทสเซียมในตัวอย่างได้ (ซึ่งเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเวลาผ่านไป) เป็นอัตราส่วนที่จะมีอยู่ในตัวอย่าง "ใหม่เอี่ยม" และกำหนดอายุของหิน คือ.

โปรดทราบว่าสิ่งนี้แตกต่างไปจาก "การหาคู่คาร์บอน" ซึ่งเป็นคำที่มักใช้เพื่ออ้างถึงการใช้วิธีการสลายกัมมันตภาพรังสีโดยทั่วไปอย่างไม่ถูกต้องเพื่อนัดหมายกับวัตถุเก่า การออกเดทคาร์บอน ซึ่งเป็นเพียงชนิดของการออกเดทของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี มีประโยชน์สำหรับวัตถุที่ทราบกันว่ามีอายุหลายพันปีเท่านั้น

โล่แก๊สในการเชื่อม: อาร์กอนใช้ในการเชื่อมโลหะผสมชนิดพิเศษ เช่นเดียวกับการเชื่อมโครงรถยนต์ ท่อไอเสีย และชิ้นส่วนยานยนต์อื่นๆ มันถูกเรียกว่าแก๊สป้องกันเพราะไม่ทำปฏิกิริยากับก๊าซและโลหะใดๆ ที่ลอยอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับโลหะที่กำลังเชื่อม มันใช้พื้นที่เพียงและป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาอื่นๆ ที่ไม่ต้องการในบริเวณใกล้เคียงอันเนื่องมาจากก๊าซปฏิกิริยา เช่น ไนโตรเจนและออกซิเจน

การรักษาความร้อน: ในฐานะที่เป็นก๊าซเฉื่อย สามารถใช้อาร์กอนเพื่อให้การตั้งค่าที่ปราศจากออกซิเจนและไนโตรเจนสำหรับกระบวนการบำบัดความร้อน

การพิมพ์สามมิติ: อาร์กอนถูกนำมาใช้ในด้านการพิมพ์สามมิติที่กำลังเติบโต ในระหว่างการให้ความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็วของวัสดุการพิมพ์ ก๊าซจะป้องกันการเกิดออกซิเดชันของโลหะและปฏิกิริยาอื่นๆ และสามารถจำกัดผลกระทบจากความเครียดได้ อาร์กอนยังสามารถผสมกับก๊าซอื่นๆ เพื่อสร้างส่วนผสมพิเศษได้ตามต้องการ

การผลิตโลหะ: เช่นเดียวกับบทบาทในการเชื่อม อาร์กอนสามารถใช้ในการสังเคราะห์โลหะผ่านกระบวนการอื่นๆ เนื่องจากจะป้องกันการเกิดออกซิเดชัน (การเกิดสนิม) และแทนที่ก๊าซที่ไม่ต้องการ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์

อาร์กอนนั้นเฉื่อยทางเคมีไม่ได้หมายความว่าไม่มีอันตรายต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้น ก๊าซอาร์กอนสามารถระคายเคืองผิวหนังและดวงตาเมื่อสัมผัส และในรูปของเหลวอาจทำให้เกิดอาการบวมเป็นน้ำเหลือง (มี การใช้น้ำมันอาร์กอนค่อนข้างน้อย และ "น้ำมันอาร์แกน" ซึ่งเป็นส่วนผสมทั่วไปในเครื่องสำอางนั้น ไม่เหมือนกันแม้แต่น้อย อาร์กอน). ระดับสูงของก๊าซอาร์กอนในอากาศในสภาพแวดล้อมที่ปิดสามารถแทนที่ออกซิเจนและนำไปสู่ปัญหาระบบทางเดินหายใจตั้งแต่เล็กน้อยถึงรุนแรงขึ้นอยู่กับปริมาณอาร์กอนที่มีอยู่ ส่งผลให้มีอาการหายใจไม่ออก ได้แก่ ปวดศีรษะ เวียนศีรษะ สับสน อ่อนแรงและสั่นในขั้นรุนแรง และโคม่าและถึงกับเสียชีวิตได้ในกรณีที่รุนแรงที่สุด

ในกรณีที่เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าผิวหนังหรือดวงตา การล้างและล้างด้วยน้ำอุ่นเป็นวิธีที่แนะนำ เมื่อสูดดมอาร์กอน อาจจำเป็นต้องให้ออกซิเจนในเลือดกลับสู่ระดับปกติ รวมทั้งการเติมออกซิเจนด้วยหน้ากาก การนำผู้ที่ได้รับผลกระทบออกจากสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยอาร์กอนก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน