ARGON: HISTÓRIA, ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Argón je jedným z vzácnych plynov z periodickej tabuľky a tvorí asi 1% zo zeme s atmosférou. Je reprezentovaný chemickým symbolom Ar, prvkom, ktorý má atómovú hmotnosť rovnú 40 pre najhojnejší izotop na Zemi ( ⁴⁰ Ar); ďalšie izotopy sú ³⁶ Ar (najhojnejšie vo vesmíre), ³⁸ Ar a rádioizotop ³⁹ Ar.

Jeho názov je odvodený od gréckeho slova „argos“, čo znamená neaktívne, pomalé alebo nečinné, pretože tvorí merateľnú časť vzduchu, ktorá nereagovala. Dusík a kyslík navzájom reagujú na teplo elektrickej iskry a vytvárajú oxidy dusíka; oxid uhličitý so zásaditým roztokom NaOH; ale Ar, s ničím.

Purpurová žiara charakteristická pre ionizované atómy argónu. Zdroj: Wikigian

Argon je bezfarebný plyn bez zápachu alebo chuti. Je to jeden z mála plynov, ktorý pri kondenzácii nevykazuje zmenu farby, je preto jeho bezfarebnou kvapalinou ako jeho plyn; to isté sa deje s jeho kryštalickou pevnou látkou.

Ďalšou z jej hlavných charakteristík je emisia fialového svetla pri zahrievaní vo vnútri elektrónky (horný obrázok).

Aj keď je to inertný plyn (aj keď nie za zvláštnych podmienok), a tiež mu chýba biologická aktivita, môže vytlačiť kyslík zo vzduchu a spôsobiť udusenie. Niektorí hasiaci prístroj to vlastne využíva vo svoj prospech na potlačenie plameňov tým, že im zbavuje kyslík.

Jeho chemická inertnosť podporuje jeho použitie ako atmosféry pre reakcie, ktorých druhy sú citlivé na kyslík, vodnú paru a dusík. Ponúka tiež prostriedky na skladovanie a výrobu kovov, zliatin alebo polovodičov.

História jeho objavenia

V roku 1785 Henry Cavendish pri skúmaní dusíka vo vzduchu nazývaného „flogistizovaný vzduch“ dospel k záveru, že časť dusíka môže byť inertnou zložkou.

O viac ako storočie neskôr, v roku 1894, britskí vedci Lord Rayleigh a Sir William Ramsey zistili, že dusík pripravený odstránením kyslíka z atmosférického vzduchu bol o 0,5% ťažší ako dusík získaný z niektorých zlúčenín; napríklad amoniak.

Vedci mali podozrenie na prítomnosť iného plynu v atmosférickom vzduchu zmiešanom s dusíkom. Neskôr sa overilo, že zostávajúci plyn po odstránení dusíka z atmosférického vzduchu bol inertný plyn, ktorý sa v súčasnosti nazýva Argon.

Bol to prvý inertný plyn izolovaný na Zemi; preto jeho názov, pretože argón znamená lenivý, neaktívny. Už v roku 1868 sa však spektroskopickými štúdiami zistila prítomnosť hélia na slnku.

F. Newall a WN Hartley v roku 1882 pozorovali emisné vedenia, pravdepodobne zodpovedajúce argónu, ktoré nezodpovedali hodnotám ostatných známych prvkov.

Argonová štruktúra

Argon je vzácny plyn, a preto má úplne naplnené obežné dráhy svojej poslednej energetickej hladiny; to znamená, že jeho valenčný obal má osem elektrónov. Zvýšenie počtu elektrónov však nevyvažuje zvyšujúcu sa príťažlivú silu vyvíjanú jadrom; a preto sú jeho atómy najmenšie z každého obdobia.

Atómy argónu je možné vizualizovať ako „guľky“ s vysoko komprimovanými elektrónovými mrakmi. Elektróny sa pohybujú homogénne cez všetky naplnené orbitály, takže polarizácia je nepravdepodobná; to znamená, že vzniká oblasť s relatívnym nedostatkom elektrónov.

Z tohto dôvodu platí, že rozptylové sily v Londýne platia najmä pre argón, a polarizácia bude prospešná iba vtedy, ak sa zvýši atómový polomer a / alebo atómová hmotnosť. Preto je argón plyn, ktorý kondenzuje pri teplote -186 ° C.

Pri bombardovaní plynu bude zrejmé, že jeho atómy alebo guľky môžu sotva zostať spolu, v neprítomnosti akéhokoľvek typu kovalentných väzieb Ar-Ar. Nedá sa však ignorovať, že takéto guličky môžu dobre interagovať s inými nepolárnymi molekulami; napríklad, CO ₂ , N ₂ , Nie, CH ₄ , všetky prítomné v zložení vzduchu.

kryštály

Atómy argónu sa začínajú spomaľovať, keď teplota klesne na približne -186 ° C; potom dôjde ku kondenzácii. Intermolekulárne sily sa teraz stávajú efektívnejšími, pretože vzdialenosť medzi atómami je menšia a poskytuje čas na vznik niekoľkých okamžitých dipólov alebo polarizácií.

Tento tekutý argón je chaotický a nie je známe, ako presne by sa jeho atómy mohli usporiadať.

Keď teplota klesá ešte ďalej, až na -189 ° C (len o tri stupne nižšie), argón začína kryštalizovať na bezfarebný ľad (nižší obrázok). Možno je termodynamicky ľad stabilnejší ako argónový.

Topenie argónového ľadu. Zdroj: Nebol poskytnutý žiadny strojom čitateľný autor. Deglr6328 ~ commonswiki prevzaté (na základe autorských práv).

V tomto kryštáli ľadu alebo argónu jeho atómy prijímajú usporiadanú kubickú (fcc) štruktúru sústredenú na tvár. To je účinok ich slabých interakcií pri týchto teplotách. Okrem tejto štruktúry môže tiež vytvárať hexagonálne, kompaktnejšie kryštály.

Hexagonálne kryštály sú výhodné pri argón kryštalizuje v prítomnosti malých množstiev O ₂ , N _2, a CO. Keď sa zdeformujú, prechádzajú do kubickej fázy so zameraním na tvár, najstabilnejšej štruktúry pre pevný argón.

Elektronická konfigurácia

Elektrónová konfigurácia pre argón je:

3s ² 3p ⁶

Čo je rovnaké pre všetky izotopy. Všimnite si, že jeho valenčný oktet je kompletný: 2 elektróny v 3s orbitále a 6 v 3p obežnej dráhe, celkovo sa pridá až 8 elektrónov.

Teoreticky a experimentálne môže argón používať svoje 3d orbitaly na vytváranie kovalentných väzieb; „Vynútiť“ to však vyžaduje vysoký tlak.

vlastnosti

Fyzický popis

Je to bezfarebný plyn, ktorý po vystavení elektrickému poľu získa žiarovku fialovej a fialovej.

Atómová hmotnosť

39,79 g / mol

Atómové číslo

18

Bod topenia

83,81 K (-189,34 ° C, -308,81 ° F)

Bod varu

87 302 K (-185 848 ° C, -302 526 ° F)

božstvo

1,784 g / l

Hustota pár

1,38 (vzhľadom na vzduch braný ako 1).

Rozpustnosť vo vode

33,6 cm ³ / kg. Ak argón ako veľmi studený skvapalnený plyn príde do kontaktu s vodou, dochádza k prudkému varu.

Rozpustnosť v organických kvapalinách

Rozpustný.

Teplo fúzie

1,18 kJ / mol

Odparovacie teplo

8,53 kJ / mol

Rozdeľovací koeficient oktanol / voda

Denník P = 0,94

Ionizačná energia

Prvá úroveň: 1 520,6 kJ / mol

Druhá úroveň: 2,665,8 kJ / mol

Tretia úroveň: 3 931 kJ / mol

To znamená energie potrebné na získanie katiónov medzi Ar ⁺ a Ar3 ⁺ v plynnej fáze.

reaktivita

Argon je vzácny plyn, a preto je jeho reaktivita takmer nulová. Fotolýzou fluorovodíka v tuhej matrici argónu pri teplote 7,5 K (veľmi blízka absolútnej nule) sa získa fluórhydrid argónu, HArF.

Môže sa kombinovať s niektorými prvkami, čím sa vytvorí stabilná trieda s beta-hydrochinónom. Ďalej môže tvoriť zlúčeniny s vysoko elektromagnetickými prvkami, ako sú O, F a Cl.

aplikácia

Väčšina aplikácií argónu je založená na skutočnosti, že ako inertný plyn sa môže použiť na vytvorenie prostredia na rozvoj súboru priemyselných činností.

Priemyselný

-Argon sa používa na vytváranie prostredia pre oblúkové zváranie kovov, pričom sa predchádza škodlivému pôsobeniu kyslíka a dusíka. Používa sa tiež ako krycie činidlo pri zušľachťovaní kovov, ako je titán a zirkón.

- Žiarovky sú zvyčajne naplnené argónom, aby chránili svoje vlákna a predlžovali ich životnosť. Používa sa tiež vo žiarivkách podobných neónovým; ale vyžarujú modro-fialové svetlo.

- Používa sa pri procese oduhličovania nehrdzavejúcej ocele a ako hnací plyn v aerosóloch.

- Používa sa v ionizačných komorách a v počítadlách častíc.

-Používa sa aj použitie rôznych prvkov na doping polovodičov.

- Umožňuje vytvárať atmosféru pre rast kryštálov kremíka a germánia, ktoré sa bežne používajú v oblasti elektroniky.

-Je nízka tepelná vodivosť užitočná na použitie ako izolátor medzi sklenenými tabuľami niektorých okien.

- Používa sa na konzerváciu potravín a iných materiálov vystavených baleniu, pretože ich chráni pred kyslíkom a vlhkosťou, ktoré môžu mať škodlivý vplyv na obsah balenia.

Lekári

-Argon sa používa v kryochirurgii na odstránenie rakovinových tkanív. V tomto prípade sa argón správa ako kryogénna kvapalina.

- Používa sa v lekárskych laserových zariadeniach na korekciu rôznych očných defektov, ako sú: krvácanie v krvných cievach, oddelenie sietnice, glaukóm a degenerácia makuly.

V laboratórnych zariadeniach

-Argon sa používa v zmesiach s héliom a neónmi v počítačoch Geigerovej rádioaktivity.

-Používa sa ako stripovací plyn v plynovej chromatografii.

- Rozptyľuje materiály, ktoré pokrývajú vzorku podrobenú skenovacej elektrónovej mikroskopii.

Kde sa to nachádza?

Argon sa nachádza ako súčasť atmosférického vzduchu a tvorí asi 1% atmosférickej hmotnosti. Atmosféra je hlavným priemyselným zdrojom izolácie tohto plynu. Je izolovaný kryogénnou frakčnou destiláciou.

Na druhej strane hviezdy v kozmoch vytvárajú obrovské množstvo argónu počas jadrovej fúzie kremíka. Môže sa tiež nachádzať v atmosfére iných planét, ako sú Venuša a Mars.

Referencie

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) Krištáľové štruktúry argónu a jeho zliatin. In: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (eds) Low Temperature Physics LT9. Springer, Boston, MA.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. marca 2019). 10 Argon Facts - Ar alebo Atómové číslo 18. Získané z: thinkco.com
3. Todd Helmenstine. (31. mája 2015). Argon fakty. Obnovené z: sciencenotes.org
4. Li, X. a kol. (2015). Stabilné zlúčeniny lítium-argónu pod vysokým tlakom. Sci. Rep. 5, 16675; doi: 10,1038 / srep16675.
5. Kráľovská spoločnosť chémie. (2019). Periodická tabuľka: argón. Obnovené z: rsc.org
6. Doug Stewart. (2019). Fakty o argónových prvkoch. Chemicool. Získané z: chemicool.com
7. Cubbon Katherine. (2015, 22. júla). Chémia argónu (Z = 18). Chemistry Libretexts. Obnovené z: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019). Argón. Obnovené z: en.wikipedia.org
9. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Argón. PubChem Database. CID = 23968. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov