Зміст
Якщо хтось попросить вас назвати три найпоширеніші гази в атмосфері Землі, ви можете в якомусь порядку вибрати кисень, вуглекислий газ та азот. Якщо так, то ви були б праві - переважно. Маловідомий факт, що за азотом (N2) і кисню (О2), третій за чисельністю газ - це благородний газовий аргон, що становить трохи менше 1 відсотка атмосфери небаченого складу.
Шість благородних газів отримали свою назву від того, що, з точки зору хімії, ці елементи є остороньми, навіть нахабними: вони не реагують з іншими елементами, тому не стають зв’язаними з іншими атомами, утворюючи більш складні сполуки. Замість того, щоб зробити їх марними у промисловості, однак, ця тенденція мати на увазі власний атомний бізнес - це те, що робить деякі з цих газів зручними для конкретних цілей. П'ять основних напрямків використання аргону, наприклад, включають його розміщення в неонових вогнях, його здатність допомагати визначити вік дуже старих речовин, його використання в якості ізолятора у виробництві металів, його роль як зварювального газу та використання в 3-D інж.
Основи благородного газу
Шість благородних газів - гелій, неон, аргон, криптон, ксенон і радон - займають найправіший стовпчик у періодичній таблиці елементів. (Будь-яке обстеження хімічного елемента повинно супроводжуватися періодичною таблицею; див. Ресурси для інтерактивного прикладу.) Насправді наслідки цього полягають у тому, що благородні гази не мають змінних електронів. Навпаки, як коробочка-головоломка, яка містить точно потрібну кількість штук, аргон та його п’ять двоюрідних братів не мають субатомних дефіцитів, які потребують поправок за рахунок пожертвувань інших елементів, і у нього немає жодних додатків, що плавають навколо, щоб пожертвувати по черзі. Формальний термін цієї нереактивності благородних газів - "інертний".
Як і завершена головоломка, благородний газ хімічно дуже стійкий. Це означає, що порівняно з іншими елементами важко вибити найдавніші електрони з благородних газів, використовуючи пучок енергії. Це означає, що ці елементи - єдині елементи, що існують у вигляді газів при кімнатній температурі, інші - рідини або тверді речовини - мають те, що називається високою енергією іонізації.
Гелій, з одним протоном і одним нейтроном, є другим найпоширенішим елементом у Всесвіті позаду водню, який містить лише протон. Гігантська, тривала реакція ядерного синтезу, відповідальна за те, що зірки є надсвітлими об'єктами, якими вони є, є не більше ніж незліченними атомами водню, що стикаються, утворюючи атоми гелію протягом мільярдів років.
Коли електрична енергія передається через благородний газ, випромінюється світло. Це основа для неонових знаків, що є загальним терміном для будь-якого такого відображення, створеного за допомогою благородного газу.
Властивості аргону
Аргон, скорочено Ar, є елементом №18 періодичної таблиці, що робить його третім найлегшим із шести благородних газів позаду гелію (атомний номер 2) та неону (№10). Як не годиться елемент, який летить під хімічним і фізичним радаром, якщо його не провокують, він безбарвний, без запаху і без смаку. Він має молекулярну масу 39,7 грам на моль (також відомий як дальтон) у своїй найбільш стійкій конфігурації. Ви можете згадати з іншого читання, що більшість елементів надходять в ізотопах, що представляють собою версії одного і того ж елемента з різною кількістю нейтронів і, отже, різною масою (кількість протонів не змінюється, інакше має змінитися ідентичність самого елемента ). Це має критичне значення в одному з основних напрямків використання аргону.
Використання аргону
Неонове світло: Як описано, благородні гази зручні для створення неонових вогнів. Для цього використовується аргон разом з неоном і криптоном. Коли електроенергія проходить через аргоновий газ, вона тимчасово збуджує найбільш віддалені орбіти електронів і змушує їх ненадовго перейти до більш високої "оболонки" або енергетичного рівня. Коли електрон повернеться до звичного енергетичного рівня, він випромінює фотон - безмасштабний пакет світла.
Радіоізотопні знайомства: Аргон може використовуватися разом з калієм, або K, що є елементом № 19 в періодичній таблиці, для датування об'єктів до приголомшливих 4 мільярдів років. Процес працює так:
У калії зазвичай є 19 протонів і 21 нейтронів, що дає йому приблизно таку ж атомну масу, як аргон (трохи менше 40), але з іншим складом протонів і нейтронів. Коли радіоактивна частинка, відома як бета-частинка, стикається з калієм, вона може перетворити один з протонів ядра калію в нейтрон, змінивши сам атом на аргон (18 протонів, 22 нейтрони). Це відбувається з передбачуваною і фіксованою швидкістю з часом, і дуже повільно. Отже, якщо вчені вивчають зразок, скажімо, вулканічної породи, вони можуть порівняти відношення аргону до калію у зразку (яке зростає з часом поступово) із співвідношенням, яке існувало б у "абсолютно новому" зразку, і визначити, як стара скеля.
Зауважте, що це відмінне від терміна "датування вуглецю", термін, який часто неправильно вживається для посилання на використання методів радіоактивного розпаду для датування старих об'єктів. Вуглецеві побачення, що є лише специфічним видом радіоізотопних побачень, корисні лише для об'єктів, які, як відомо, мають порядки тисячі років.
Газовий щит при зварюванні: Аргон застосовується при зварюванні спеціальних сплавів, а також при зварюванні автомобільних рамок, глушників та інших автомобільних деталей. Його називають щитовим газом, оскільки він не реагує з будь-якими газами та металами, що зависають поблизу зварюваних металів; він просто займає простір і запобігає виникненню поблизу інших небажаних реакцій через реактивні гази, такі як азот та кисень.
Термообробка: Як інертний газ, аргон може бути використаний для забезпечення безкисневого та азотного налаштування для процесів термічної обробки.
3-річне інжинірування: Аргон застосовується для використання в росте поле тривимірних інг. Під час швидкого нагрівання та охолодження первинного матеріалу газ запобігає окисленню металу та інших реакцій та може обмежити вплив стресу. Аргон також можна змішувати з іншими газами для створення спеціальних сумішей за необхідності.
Виробництво металу: Аналогічно своїй ролі в зварюванні аргон може використовуватися в синтезі металів за допомогою інших процесів, оскільки він перешкоджає окисленню (іржі) і витісняє небажані гази, такі як оксид вуглецю.
Небезпеки Аргону
Те, що аргон є хімічно інертним, на жаль, не означає, що він не містить потенційних небезпек для здоров'я. Газ аргону може подразнювати шкіру та очі при контакті, а в рідкій формі він може спричинити обмороження (використання аргонової олії порівняно мало, а «арганова олія», поширений інгредієнт в косметиці, навіть не віддалено така ж, як аргон). Високий рівень газу аргону в повітрі в закритому середовищі може витіснити кисень і призвести до респіраторних проблем, починаючи від легкої до важкої, залежно від кількості аргону. Це призводить до появи симптомів задухи, включаючи головний біль, запаморочення, сплутаність свідомості, слабкість і тремор в більш м'яких кінцях, а також кома і навіть смерть у самих крайніх випадках.
У випадках відомого впливу шкіри або очей кращим способом лікування є промивання та промивання теплою водою. Після вдихання аргону може знадобитися стандартна підтримка дихання, включаючи оксигенацію маскою, щоб рівень кисню в крові повернувся до нормального; Звичайно, необхідне також вийти з ураженої людини із багатого аргоном середовища.