Menu

آرگون

آرگون با علامت اختصاری Ar در جدول عناصر دارای شماره اتمی ۱۸ است. این عنصر در گروه ۱۸ (گازهای نجیب) قرار دارد. از این رو، هیچ ترکیبی از آن به صورت طبیعی وجود ندارد. گاز آرگون در اتمسفر زمین تا حدود ٪۱ موجود است. بیشتر این حجم آرگون، آرگون-۴۰ است که ازواپاشی پتاسیم-۴۰ در جو بر اثر پرتوهای کیهانی تولید شده‌است. در جهان، آرگون-۳۶ بسیار فراوان‌تر از آرگون-۴۰ است. زیرا از محصولاتسنتز هسته‌ای ستاره‌ای در ابرنواخترها می‌باشد.

آرگون از واژه‌ای یونانی به معنی تنبل یا غیرفعال گرفته شده‌است. دلیل این نام‌گذاری، بی‌اثر بودن آرگون و عدم فعالیت شیمیایی آن است. برای استفاده صنعتی، آرگون را به روش تقطیر جزء به جزء، از هوای مایع جداسازی می‌کنند. آرگون برای به وجود آوردن نورهای زنده استفاده می‌شود. همچنین دارای مصارفی در صنایع جوشکاری، طیف‌بینی و تولید تیتانیوم نیز می‌باشد.

محتویات

  • ۱مشخصات
  • ۲تاریخچه
  • ۳فراوانی
  • ۴ایزوتوپ‌ها
  • ۵ترکیبات
  • ۶طرز تهیه
  • ۷احتیاط
  • ۸کاربرد
  • ۹نگارخانه
  • ۱۰منابع

مشخصات

انحلال‌پذیری آرگون در آب، تقریباً مشابه اکسیژن است. در هر دمایی، بی‌رنگ و بی‌بو، غیرآتش‌گیر و غیر سمّی است.[۲] آرگون در شرایط معمول، واکنش شیمیایی انجام نمی‌دهد و هیچ ترکیب شیمیایی پایدار تأیید شده‌ای در دمای اتاق، شکل نمی‌دهد.

در سال ۲۰۰۰ پژوهش‌گرانی از دانشگاه هلسینکی، نخستین مشاهده تشکیل ترکیب شیمیایی توسط آرگون را گزارش دادند. در این پژوهش، ماده آرگون فلوروهیدرید (HArF) ساخته شد که در دمای پایین‌تر از ۱۷ کلوین پایدار بود.[۳] بر پایه محاسبات نظری، پیش‌بینی می‌شود که بعضی از ترکیبات شیمیایی دارای آرگون می‌توانند در شرایط معمول، پایدار باشند.[۴] ولی تاکنون روشی برای تولید این ترکیبات ارائه نشده‌است.

تاریخچه

هنری کاوندیش در سال ۱۷۸۵ احتمال وجود آرگون در هوا را گزارش کرد. ولی برای نخستین بار، جان استرات و ویلیام رمزی در ۱۸۹۴ توانستند آرگون را از هوا جداسازی کنند.[۵] در این آزمایش، آن‌ها همه نیتروژن، اکسیژن، کربن دی‌اکسید و آب موجود در هوا را از یکدیگر جدا کردند و به این نتیجه رسیدند که نیتروژن موجود در هوا، ۱٫۵٪ سنگین‌تر از نیتروژن تولید شده از ترکیب‌های شیمیایی است. این تفاوت غیرقابل توجه، توجه آن‌ها را به خود جلب کرد و پس از چند ماه، نتیجه گرفتند که گاز دیگری در هوا وجود دارد که با نیتروژن مخلوط شده‌است.[۶] پیش از آن، در سال ۱۸۸۲ اثر آرگون در دو پژوهش جداگانه توسط نوال و هارتلی مشاهده شد. هر دو نفر، خط‌های جدیدی در طیف جذبی هوا مشاهده کردند، ولی نتوانستند عنصر سازنده این خط‌ها را شناسایی کنند. آرگون نخستین گاز نجیبی بود که شناسایی شد.

فراوانی

آرگون ۰٫۹۳۴٪ حجمی و ۱٫۲۸۸٪ جرمی اتمسفر زمین را تشکیل می‌دهد.[۷] به همین دلیل در صنعت، هوا ماده اولیه برای تهیه آرگون خالص است. آرگون معمولاً به روش تقطیر جزء به جزء، جداسازی می‌شود. از این روش برای جداسازی سایر گازهای موجود در هوا مانند نیتروژن، اکسیژن، نئون، کریپتون و زنون نیز استفاده می‌کنند.[۸] غلظت آرگون موجود در پوسته زمین و آب دریا به ترتیب ۱٫۲ و ۰٫۴۵ جزء در میلیون است.[۹]

ایزوتوپ‌ها

نوشتار اصلی: ایزوتوپ‌های آرگون

آرگون سه ایزوتوپ پایدار دارد که از میان آن‌ها، آرگون-۴۰ (با فراوانی نسبی ۹۹٫۶٪) فراوان‌ترین ایزوتوپ است. ایزوتوپ دیرینه پتاسیم-۴۰ با نیمه‌عمر ۱٫۲۵ میلیارد سال به روش گیراندازی الکترون یا نشر پوزیترون به ایزوتوپ پایدار آرگون-۴۰ (با احتمال ۱۱٫۲٪) و به روش واپاشی بتا به ایزوتوپ پایدار کلسیم-۴۰ (با احتمال ۸۸٫۸٪) واپاشی می‌کند. پژوهش‌گران، این ویژگی‌ها و نسبت‌ها را برای تعیین سن سنگ‌ها به روش تاریخ‌گذاری پتاسیم و آرگون به کار می‌گیرند.[۹][۱۰]

فراوانی ایزوتوپ‌های آرگون در مکان‌های مختلف منظومه شمسی، متفاوت است. در مکان‌هایی مانند زمین که پتاسیم-۴۰ در سنگ‌ها به آرگون-۴۰ تبدیل می‌شود، آرگون-۴۰ فراوان‌ترین ایزوتوپ است. ولی در آرگون تولید شده در سنتز هسته‌ای ستاره‌ای، آرگون-۳۶ (که در فرایند آلفا ساخته می‌شود) بیشترین فراوانی را دارد. به همین دلیل، فراوانی نسبی آرگون-۳۶ در بادهای خورشیدی ۸۴٫۶٪ اندازه‌گیری شده‌است.[۱۱] در سیارات سنگی دیگر مانند مریخ و عطارد نیز آرگون-۴۰ فراوانی بسیار بیشتری نسبت به آرگون-۳۶ دارد.

ترکیبات

ظرفیت آخرین لایه الکترونی آرگون کامل است. از این رو، آرگون بسیار پایدار است و در برابر تشکیل پیوند شیمیایی مقاومت می‌کند. شیمی‌دانان تا میانه سده بیستم میلادی چنین می‌پنداشتند که گازهای نجیب مانند آرگون، هیچ ترکیب شیمیایی تشکیل نمی‌دهند. ولی پس از آن، ترکیب‌های شیمیایی گازهای نجیب سنگین‌تر ساخته‌شد. در سال ۲۰۰۰ میلادی، نخستین ترکیب شیمیایی آرگون توسط پژوهش‌گرانی در دانشگاه هلسینکی تولید شد. با تاباندن نور فرابنفش به آرگون منجمد شده محتوی مقدار کمی هیدروژن فلوئورید در مجاورت سدیم یدید، آرگون فلوروهیدرید تشکیل شد.[۱۲] این ماده تا دمای ۴۰ کلوین پایدار است. یون کم‌ثبات +۲
۲ArCF نیز در ۲۰۱۰ مشاهده شد.[۱۳]

طرز تهیه

  • تقطیر جزء به جزء هوای مایع
  • واپاشی هسته‌ای پتاسیم-۴۰

احتیاط

گازی به شدت خفه‌کننده

کاربرد

پرکردن حبابهای لامپها و پنجره‌های دوجداره، تصفیه زیرکنیوم، شستن فلزهای مذاب تا گازهای حل شده را از آن جدا کند، در لوله‌هایشمارشگر گایگر٬ لیزرها، کربن‌گیری از فولاد ضدزنگ و همچنین در جوشکاری ارگون به عنوان گاز محافظ قوس الکتریکی به منظور ایجاد محیط خنثی در محل الکترود تنگستنی به کار می‌رود. این گاز برخی خواص پزشکی نیز دارد که بیشتر در عمل‌های جراحی مورد استفاده قرار می‌گیرد که امروزه به آن سیستم آرگون پلاسما گفته می‌شود.[۱۴]

نگارخانه

  • طیف لامپ تخلیه پر شده توسط گاز نجیب آرگون

ظاهر
گاز بی‌رنگ، در یک میدان الکتریکی با ولتاژ بالا قرار گرفته شده، به رنگ یاسی/بنفش به نمایش در آمده است.
Vial containing a violet glowing gas

خطوط طیفی آرگون.
ویژگی‌های کلی
نام، نماد، عددآرگون، Ar، 18
تلفظ به انگلیسی‎/ˈɑːrɡɒn/‎
نام گروهی برای عناصر مشابهگازهای نجیب
گروه، دوره، بلوک۱۸، ۳، p
جرم اتمی استاندارد39.948 گرم بر مول
آرایش الکترونی[Ne] 3s2 3p6
الکترون به لایه2, 8, 8
ویژگی‌های فیزیکی
حالتگاز
چگالی(0 °C، 101.325 kPa)
1.784 g/L
چگالی مایع در نقطه جوش1.40 g·cm−۳
نقطه ذوب83.80 K،‎ −189.35 °C،‎ −308.83 °F
نقطه جوش87.30 K،‎ −185.85 °C،‎ −302.53 °F
نقطه سه‌گانه83.8058 K (-189°C) ،‎ 69 kPa
نقطه بحرانی150.87 K، 4.898 MPa
گرمای هم‌جوشی1.18 کیلوژول بر مول
گرمای تبخیر6.43 کیلوژول بر مول
ظرفیت گرمایی5R/2 = 20.786 کیلوژول بر مول
فشار بخار
فشار (پاسکال)۱۱۰۱۰۰۱k۱۰k۱۰۰k
دما (کلوین)4753617187
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن0
الکترونگاتیویno data (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونش
(more)
نخستین: 1520.6 کیلوژول بر مول
دومین: 2665.8 کیلوژول بر مول
سومین: 3931 کیلوژول بر مول
شعاع کووالانسی106±10 pm
شعاع واندروالانسی188 pm
متفرقه
ساختار کریستالیface-centered cubic
مغناطیسدیامغناطیس[۱]
رسانایی گرمایی(300 K) 17.72×10-3 W·m−1·K−1
سرعت صوت(gas, 27 °C) 323 m/s
عدد کاس7440–37–1
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های آرگون
ایزوتوپNAنیمه‌عمرDMDE(MeV)DP
36Ar0.337%36Ar ایزوتوپ پایدار است که 18نوترون دارد
37Arsyn35 dε0.81337Cl
38Ar0.063%38Ar ایزوتوپ پایدار است که 20نوترون دارد
39Arایزوتوپ پرتوزای ناچیز269 yβ0.56539K
40Ar99.600%40Ar ایزوتوپ پایدار است که 22نوترون دارد
41Arsyn109.34 minβ2.4941K
42Arsyn32.9 yβ0.60042K

منابع

  1.  Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2.  Material Safety Data Sheet Gaseous Argon, Universal Industrial Gases, Inc. Retrieved 14 October 2013.
  3.  Leonid Khriachtchev; Mika Pettersson; Nino Runeberg; Jan Lundell; et al. (2000). “A stable argon compound”. Nature406: 874–876. doi:10.1038/35022551PMID 10972285.
  4.  Cohen, A.; Lundell, J.; Gerber, R. B. (2003). “First compounds with argon–carbon and argon–silicon chemical bonds”. Journal of Chemical Physics119 (13): 6415. Bibcode:2003JChPh.119.6415Cdoi:10.1063/1.1613631.
  5.  Lord RayleighRamsay, William (1894–1895). “Argon, a New Constituent of the Atmosphere”. Proceedings of the Royal Society57 (1): 265–287. doi:10.1098/rspl.1894.0149JSTOR 115394.
  6.  “About Argon, the Inert; The New Element Supposedly Found in the Atmosphere”The New York Times. 3 March 1895. Retrieved 1 February 2009.
  7.  “Encyclopædia Britannica Online, s.v. “argon (Ar)””. Retrieved 14 January 2014.
  8.  “Argon, Ar”. Etacude.com. Retrieved 8 March 2007.
  9. ↑ پرش به بالا به:۹٫۰ ۹٫۱ Emsley, J. (2001). Nature’s Building BlocksOxford University Press. pp. 44–45.ISBN 978-0-19-960563-7.
  10.  40Ar/39Ar dating and errors”. Archived from the original on 9 May 2007. Retrieved 7 March 2007.
  11.  Lodders, K. (2008). “The solar argon abundance”. The Astrophysical Journal674: 607.arXiv:0710.4523Bibcode:2008ApJ…674..607Ldoi:10.1086/524725.
  12.  Kean, Sam (2011). “Chemistry Way, Way Below Zero”. The Disappearing Spoon. Black Bay Books.
  13.  Lockyear, JF; Douglas, K; Price, SD; Karwowska, M; et al. (2010). “Generation of the ArCF22+ Dication”. Journal of Physical Chemistry Letters1: 358. doi:10.1021/jz900274p.
  14.  چشر، جرارد. جدول تناوبی عناصر(مندلیف). انتشارات شباهنگ، ۱۳۹۱.شابک ‎۹۷۸-۹۶۴-۶۱۲۷-۸۲-۱.
  • آقاپور مقدم، سید رضا، فرهنگ عناصر.

https://fa.wikipedia.org/wiki/

USAIran