АРГОН: ИСТОРИЯ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2026

Аргон является одним из благородных газов периодической таблицы и составляет около 1% от земной «с атмосферой. Он представлен химическим символом Ar, элементом с атомной массой, равной 40 для его самого распространенного изотопа на Земле ( ⁴⁰ Ar); другие изотопы - это ³⁶ Ar (самый распространенный во Вселенной), ³⁸ Ar и радиоизотоп ³⁹ Ar.

Его название происходит от греческого слова «аргос», что означает «бездействующий», «медленный» или «холостой ход», поскольку он составлял измеримую часть воздуха, который не реагировал. Азот и кислород реагируют друг с другом под воздействием тепла электрической искры, образуя оксиды азота; диоксид углерода с щелочным раствором NaOH; но Ар, ни с чем.

Пурпурный тлеющий разряд, характерный для ионизированных атомов аргона. Источник: Wikigian

Аргон - бесцветный газ без запаха и вкуса. Это один из немногих газов, который не меняет цвет при конденсации, поэтому он является бесцветной жидкостью, как и его газ; то же самое происходит с его кристаллическим твердым телом.

Еще одна его основная характеристика - это излучение фиолетового света при нагревании внутри электроразрядной трубки (верхнее изображение).

Несмотря на то, что это инертный газ (хотя и не в особых условиях) и что он также не обладает биологической активностью, он может вытеснять кислород из воздуха, вызывая удушье. Некоторые огнетушители фактически используют это в своих интересах, чтобы подавить пламя, лишив его кислорода.

Его химическая инертность способствует его использованию в качестве атмосферы для реакций, в которых частицы чувствительны к кислороду, водяному пару и азоту. Он также предлагает средства хранения и производства металлов, сплавов или полупроводников.

История его открытия

В 1785 году Генри Кавендиш, исследуя азот в воздухе, названный «флогистизированным воздухом», пришел к выводу, что часть азота может быть инертным компонентом.

Более века спустя, в 1894 году, британские ученые лорд Рэлей и сэр Уильям Рэмси обнаружили, что азот, полученный путем удаления кислорода из атмосферного воздуха, на 0,5% тяжелее азота, полученного из некоторых соединений; например аммиак.

Исследователи заподозрили присутствие в атмосферном воздухе другого газа, смешанного с азотом. Позже было подтверждено, что оставшийся после удаления азота из атмосферного воздуха газ был инертным газом, который теперь известен как аргон.

Это был первый инертный газ, выделенный на Земле; отсюда и его название, поскольку аргон означает ленивый, неактивный. Однако уже в 1868 г. присутствие гелия на Солнце было обнаружено спектроскопическими исследованиями.

Ф. Ньюолл и У. Н. Хартли в 1882 г. наблюдали эмиссионные линии, возможно, соответствующие аргону, которые не соответствовали линиям излучения других известных элементов.

Структура аргона

Аргон - благородный газ, и, следовательно, его орбитали последнего энергетического уровня полностью заполнены; то есть его валентная оболочка состоит из восьми электронов. Однако увеличение количества электронов не противодействует возрастающей силе притяжения, оказываемой ядром; и поэтому его атомы наименьшие из каждого периода.

Тем не менее, атомы аргона можно визуализировать как «шарики» с сильно сжатыми электронными облаками. Электроны движутся однородно по всем заполненным орбиталям, что делает поляризацию маловероятной; то есть возникает область с относительным дефицитом электронов.

Из-за этого силы лондонского рассеяния особенно актуальны для аргона, и поляризация только выиграет, если атомный радиус и / или атомная масса увеличатся. Вот почему аргон - это газ, который конденсируется при -186ºC.

Обстреливая газ, можно увидеть, что его атомы или шарики с трудом могут оставаться вместе в отсутствие каких-либо ковалентных связей Ar-Ar. Однако нельзя игнорировать, что такие шарики могут хорошо взаимодействовать с другими аполярными молекулами; например, CO ₂ , N ₂ , Ne, CH ₄ , все присутствующие в составе воздуха.

Кристаллы

Атомы аргона начинают замедляться, когда температура падает примерно до -186 ° C; затем происходит конденсация. Теперь межмолекулярные силы становятся более эффективными, потому что расстояние между атомами меньше, и это дает время для появления нескольких мгновенных диполей или поляризаций.

Этот жидкий аргон грязный, и неизвестно, как именно могут быть расположены его атомы.

Когда температура падает еще больше, до -189ºC (всего на три градуса ниже), аргон начинает кристаллизоваться в бесцветный лед (нижнее изображение). Возможно, термодинамически лед более устойчив, чем лед аргона.

Таяние аргонового льда. Источник: Машиночитаемый автор не предоставлен. Deglr6328 ~ commonswiki предполагается (на основании заявлений об авторских правах).

В этом кристалле льда или аргона его атомы действительно принимают упорядоченную гранецентрированную кубическую (ГЦК) структуру. Таков эффект их слабого взаимодействия при этих температурах. В дополнение к этой структуре он также может образовывать гексагональные более компактные кристаллы.

Гексагональные кристаллы предпочтительны, когда аргон кристаллизуется в присутствии небольших количеств O ₂ , N ₂ и CO. При деформации они переходят в гранецентрированную кубическую фазу, наиболее устойчивую структуру для твердого аргона.

Электронная конфигурация

Электронная конфигурация аргона:

3с ² 3п ⁶

Что одинаково для всех изотопов. Обратите внимание, что его октет валентности является полным: 2 электрона на 3s-орбитали и 6 на 3p-орбитали, всего в сумме получается 8 электронов.

Теоретически и экспериментально аргон может использовать свои 3d-орбитали для образования ковалентных связей; но требуется большое давление, чтобы "заставить" его.

свойства

Физическое описание

Это бесцветный газ, который при воздействии электрического поля приобретает лилово-лиловое свечение.

Атомный вес

39,79 г / моль

Атомный номер

18

Температура плавления

83,81 К (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Точка кипения

87 302 К (-185 848 ºC, -302 526 ºF)

божественность

1,784 г / л

Плотность паров

1,38 (относительно воздуха, принятого за 1).

Растворимость газа в воде

33,6 см ³ / кг. Если аргон, как очень холодный сжиженный газ, вступает в контакт с водой, происходит бурное кипение.

Растворимость в органических жидкостях

Растворимый.

Теплота плавления

1,18 кДж / моль

Теплота испарения

8,53 кДж / моль

Коэффициент разделения октанол / вода

Лог P = 0,94

Энергия ионизации

Первый уровень: 1520,6 кДж / моль

Второй уровень: 2665,8 кДж / моль

Третий уровень: 3931 кДж / моль

То есть энергии, необходимые для получения катионов между Ar ⁺ и Ar ³⁺ в газовой фазе.

Реактивность

Аргон - благородный газ, поэтому его реакционная способность практически равна нулю. Фотолиз фтороводорода в твердой матрице аргона при температуре 7,5 К (очень близкой к абсолютному нулю) дает фторгидрид аргона, HArF.

Его можно комбинировать с некоторыми элементами для получения стабильного класса с бета-гидрохиноном. Кроме того, он может образовывать соединения с высокоэлектромагнитными элементами, такими как O, F и Cl.

Приложения

Большинство применений аргона основано на том факте, что, будучи инертным газом, он может использоваться для создания среды для развития ряда промышленных видов деятельности.

промышленные

-Аргон используется для создания условий для дуговой сварки металлов, избегая вредного воздействия, которое может вызвать присутствие кислорода и азота. Он также используется в качестве покрывающего агента при очистке металлов, таких как титан и цирконий.

-Лампочки накаливания обычно наполнены аргоном, чтобы защитить нити накала и продлить срок их службы. Он также используется в люминесцентных лампах, подобных неоновым; но они излучают сине-пурпурный свет.

-Он используется в процессе обезуглероживания нержавеющей стали и в качестве пропеллента в аэрозолях.

-Он используется в ионизационных камерах и счетчиках частиц.

-Также в использовании различных элементов для легирования полупроводников.

-Это позволяет создать атмосферу для роста кристаллов кремния и германия, широко используемых в области электроники.

-Его низкая теплопроводность позволяет использовать его в качестве изолятора между листами стекла некоторых окон.

-Он используется для сохранения пищевых продуктов и других материалов, подлежащих упаковке, поскольку защищает их от кислорода и влажности, которые могут оказать вредное воздействие на содержимое упаковки.

Врачи

-Аргон используется в криохирургии для удаления раковых тканей. В этом случае аргон ведет себя как криогенная жидкость.

-Он используется в медицинском лазерном оборудовании для коррекции различных дефектов глаз, таких как кровотечение в кровеносных сосудах, отслоение сетчатки, глаукома и дегенерация желтого пятна.

В лабораторном оборудовании

-Аргон используется в смесях с гелием и неоном в счетчиках радиоактивности Гейгера.

-Он используется в качестве отпарного газа в газовой хроматографии.

-Распыляет материалы, покрывающие образец, подвергнутый сканирующей электронной микроскопии.

Где она находится?

Аргон содержится в атмосферном воздухе, составляя около 1% от его массы. Атмосфера является основным промышленным источником изоляции этого газа. Его выделяют методом криогенной фракционной перегонки.

С другой стороны, в Космосе звезды производят огромное количество аргона во время ядерного синтеза кремния. Он также может находиться в атмосферах других планет, например, Венеры и Марса.

Ссылки

1. Барретт С.С., Мейер Л. (1965) Кристаллические структуры аргона и его сплавов. В: Даунт Дж. Г., Эдвардс Д. О., Милфорд Ф. Дж., Якуб М. (ред.) Физика низких температур LT9. Спрингер, Бостон, Массачусетс.
2. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (21 марта 2019 г.). 10 фактов об аргоне - Ar или атомное число 18. Получено с: thinkco.com
3. Тодд Хелменстайн. (31 мая 2015 г.). Факты об аргоне. Получено с: sciencenotes.org
4. Li, X. et al. (2015). Стабильные соединения лития-аргона под высоким давлением. Sci. Rep. 5, 16675; DOI: 10,1038 / srep16675.
5. Королевское химическое общество. (2019). Таблица Менделеева: аргон. Получено с: rsc.org
6. Доктор Дуг Стюарт. (2019). Факты об элементе аргона. Chemicool. Получено с: chemicool.com
7. Каббон Кэтрин. (2015, 22 июля). Химия аргона (Z = 18). Химия Libretexts. Получено с: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019). Аргон. Получено с: en.wikipedia.org
9. Национальный центр биотехнологической информации. (2019). Аргон. База данных PubChem. CID = 23968. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov