П’ять основних застосувань аргону

Якщо хтось попросив вас назвати три найпоширеніші гази в атмосфері Землі, ви можете вибрати в певному порядку кисень, вуглекислий газ та азот. Якщо так, то ви мали б рацію - переважно. Маловідомий факт, що за азотом (N₂) та кисню (O₂), третім за кількістю газом є благородний газ аргон, який становить трохи менше 1 відсотка невидимого складу атмосфери.

Шість благородних газів отримали свою назву від того, що з точки зору хімії ці елементи осторонь, навіть пихатий: вони не реагують з іншими елементами, тому не зв’язуються з іншими атомами, утворюючи складніші сполуки. Однак замість того, щоб зробити їх марними в промисловості, ця тенденція до уваги до власного атомного бізнесу є тим, що робить деякі з цих газів зручними для конкретних цілей. Наприклад, п'ять основних видів використання аргону включають його розміщення в неонових променях, його здатність допомогти визначити вік дуже старі речовини, його використання як ізолятора у виробництві металів, його роль зварювального газу та його використання в 3-D друк.

Шість благородних газів - гелій, неон, аргон, криптон, ксенон і радон - займають саму праву колонку в періодичній таблиці елементів. (Будь-яке дослідження хімічного елемента повинно супроводжуватися періодичною системою; див. Ресурси для інтерактивного прикладу.) Справжні наслідки цього полягають у тому, що благородні гази не мають спільних електронів. Навпаки, як головоломка, що містить точно потрібну кількість штук, аргон та його п'ять кузенів не мають субатомних дефіцит, який потребує виправлення за рахунок пожертв інших елементів, і в ньому немає додаткових додаткових засобів, які можна пожертвувати повернути. Формальний термін такої нереактивності благородних газів - "інертний".

Подібно до завершеної головоломки, благородний газ дуже стабільний у хімічному відношенні. Це означає, що порівняно з іншими елементами важко вибити найдальші електрони з благородних газів, використовуючи пучок енергії. Це означає, що ці елементи - єдині елементи, що існують як гази при кімнатній температурі, а інші - рідини або тверді речовини - мають так звану енергію високої іонізації.

Гелій з одним протоном і одним нейтроном є другим за поширеністю елементом у Всесвіті за воднем, який містить лише протон. Гігантська, що триває реакція ядерного синтезу, яка відповідає за те, що зірки є надяскравими об'єктами є не більше ніж незліченні атоми водню, що стикаються, утворюючи атоми гелію протягом мільярдів років років.

Коли електрична енергія проходить через благородний газ, випромінюється світло. Це основа для неонових вивісок, що є загальним терміном для будь-якого такого дисплея, створеного за допомогою благородного газу.

Аргон, скорочено Ar, є елементом номер 18 періодичної таблиці, що робить його третім найлегшим із шести благородних газів позаду гелію (атомний номер 2) і неону (номер 10). Як і личить елементу, який летить під хімічним та фізичним радаром, якщо його не спровокувати, він без кольору, запаху та смаку. Він має молекулярну масу 39,7 грам на моль (також відомий як дальтон) у своїй найбільш стабільній конфігурації. Ви можете згадати з іншого прочитання, що більшість елементів приходять в ізотопах, які є версіями одного і того ж елемента з різними числами нейтронів і, отже, різних мас (кількість протонів не змінюється, інакше ідентичність самого елемента повинна зміни). Це має критичне значення для одного з основних видів використання аргону.

Неонове світло: Як описано, благородні гази зручні для створення неонових вогнів. Для цього використовується поряд з неоном і криптоном аргон. Коли електроенергія проходить через газ аргон, вона тимчасово збуджує крайні навколо електрони, що обертаються, і змушує їх ненадовго перестрибувати на вищий рівень «оболонки» або енергетичного рівня. Коли електрон повертається до звичного енергетичного рівня, він випромінює фотон - безмасову пачку світла.

Радіоізотопні знайомства: Аргон можна використовувати разом з калієм або K, який є елементом номер 19 періодичної таблиці, для датування об'єктів віком до 4 мільярдів років. Процес працює так:

У калії зазвичай 19 протонів і 21 нейтрон, що дає йому приблизно таку ж атомну масу, як і аргон (трохи менше 40), але з різним складом протонів і нейтронів. Коли радіоактивна частинка, відома як бета-частинка, стикається з калієм, вона може перетворити одну з них протони в ядрі калію на нейтрон, змінюючи сам атом на аргон (18 протонів, 22 нейтрони). Це відбувається із передбачуваною та фіксованою швидкістю з часом і дуже повільно. Отже, якщо вчені досліджують зразок, скажімо, вулканічної породи, вони можуть порівняти відношення аргону до калію у цій пробі (яке зростає з часом поступово) до співвідношення, яке існувало б у "абсолютно новому" зразку, і визначити, скільки років породі є.

Зверніть увагу, що це відрізняється від "датування вуглецю", терміну, який часто неправильно використовується для загального позначення методів радіоактивного розпаду для датування старих об'єктів. Вуглецеве датування, яке є лише певним видом радіоізотопного датування, корисне лише для об’єктів, яким, як відомо, віком близько тисяч років.

Щитовий газ при зварюванні: Аргон застосовується при зварюванні спеціальних сплавів, а також при зварюванні каркасів автомобілів, глушників та інших автомобільних деталей. Його називають захисним газом, оскільки він не реагує з тими газами та металами, які зависають в районі зварюваних металів; він просто займає простір і запобігає появі інших небажаних реакцій поблизу через реакційноздатні гази, такі як азот та кисень.

Термічна обробка: Як інертний газ аргон може використовуватися для забезпечення вмісту безкисневого та азотного середовища для процесів термообробки.

Тривимірний друк: Аргон застосовується у зростаючому полі тривимірного друку. Під час швидкого нагрівання та охолодження друкованого матеріалу газ запобіжить окисленню металу та іншим реакціям та може обмежити вплив напруги. Аргон також можна змішувати з іншими газами для створення спеціальних сумішей за потреби.

Виробництво металу: Подібно до своєї ролі у зварюванні, аргон може використовуватися в синтезі металів за допомогою інших процесів, оскільки він запобігає окисленню (іржавінню) і витісняє небажані гази, такі як окис вуглецю.

Те, що аргон хімічно інертний, на жаль, не означає, що він не містить потенційних небезпек для здоров’я. Газ аргон може подразнювати шкіру та очі при контакті, а в рідкому вигляді він може спричинити обмороження (є порівняно невелика кількість використання аргонової олії та "арганової олії", поширеного інгредієнта косметичних засобів, навіть не зовсім те саме, що аргон). Високий рівень газу аргону в повітрі в закритому середовищі може витіснити кисень і призвести до проблем з диханням від легких до важких, залежно від кількості аргону. Це призводить до симптомів задухи, включаючи головний біль, запаморочення, сплутаність свідомості, слабкість і тремтіння в більш м’якому кінці, а також кому і навіть смерть у найекстремальніших випадках.

У випадках відомого впливу шкіри та очей переважним лікуванням є промивання та промивання теплою водою. Коли вдихають аргон, може знадобитися стандартна підтримка дихання, включаючи оксигенацію за допомогою маски, щоб нормалізувати рівень кисню в крові; Звісно, ​​необхідно також вивести уражену людину із середовища, багатого аргоном.