Аргон в таблице менделеева номер

Not to be confused with Aragon.

Argon, 18Ar

Vial containing a violet glowing gas
Argon
Pronunciation (AR-gon)
Appearance colorless gas exhibiting a lilac/violet glow when placed in an electric field
Standard atomic weight Ar°(Ar)
  • [39.79239.963]
  • 39.95±0.16 (abridged)[1]
Argon in the periodic table
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Ne

Ar

Kr
chlorine ← argon → potassium
Atomic number (Z) 18
Group group 18 (noble gases)
Period period 3
Block   p-block
Electron configuration [Ne] 3s2 3p6
Electrons per shell 2, 8, 8
Physical properties
Phase at STP gas
Melting point 83.81 K ​(−189.34 °C, ​−308.81 °F)
Boiling point 87.302 K ​(−185.848 °C, ​−302.526 °F)
Density (at STP) 1.784 g/L
when liquid (at b.p.) 1.3954 g/cm3
Triple point 83.8058 K, ​68.89 kPa[2]
Critical point 150.687 K, 4.863 MPa[2]
Heat of fusion 1.18 kJ/mol
Heat of vaporization 6.53 kJ/mol
Molar heat capacity 20.85[3] J/(mol·K)
Vapor pressure

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K)   47 53 61 71 87
Atomic properties
Oxidation states 0
Electronegativity Pauling scale: no data
Ionization energies
  • 1st: 1520.6 kJ/mol
  • 2nd: 2665.8 kJ/mol
  • 3rd: 3931 kJ/mol
  • (more)
Covalent radius 106±10 pm
Van der Waals radius 188 pm

Color lines in a spectral range

Spectral lines of argon

Other properties
Natural occurrence primordial
Crystal structure ​face-centered cubic (fcc)

Face-centered cubic crystal structure for argon

Speed of sound 323 m/s (gas, at 27 °C)
Thermal conductivity 17.72×10−3  W/(m⋅K)
Magnetic ordering diamagnetic[4]
Molar magnetic susceptibility −19.6×10−6 cm3/mol[5]
CAS Number 7440-37-1
History
Discovery and first isolation Lord Rayleigh and William Ramsay (1894)
Main isotopes of argon

  • v
  • e

Iso­tope Decay
abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct
36Ar 0.334% stable
37Ar syn 35 d ε 37Cl
38Ar 0.063% stable
39Ar trace 268(8) y β 39K
40Ar 99.604% stable
41Ar syn 109.34 min β 41K
42Ar syn 32.9 y β 42K
 Category: Argon

  • view
  • talk
  • edit

| references

Argon is a chemical element with the symbol Ar and atomic number 18. It is in group 18 of the periodic table and is a noble gas.[6] Argon is the third-most abundant gas in Earth’s atmosphere, at 0.934% (9340 ppmv). It is more than twice as abundant as water vapor (which averages about 4000 ppmv, but varies greatly), 23 times as abundant as carbon dioxide (400 ppmv), and more than 500 times as abundant as neon (18 ppmv). Argon is the most abundant noble gas in Earth’s crust, comprising 0.00015% of the crust.

Nearly all of the argon in Earth’s atmosphere is radiogenic argon-40, derived from the decay of potassium-40 in Earth’s crust. In the universe, argon-36 is by far the most common argon isotope, as it is the most easily produced by stellar nucleosynthesis in supernovas.

The name «argon» is derived from the Greek word ἀργόν, neuter singular form of ἀργός meaning ‘lazy’ or ‘inactive’, as a reference to the fact that the element undergoes almost no chemical reactions. The complete octet (eight electrons) in the outer atomic shell makes argon stable and resistant to bonding with other elements. Its triple point temperature of 83.8058 K is a defining fixed point in the International Temperature Scale of 1990.

Argon is extracted industrially by the fractional distillation of liquid air. Argon is mostly used as an inert shielding gas in welding and other high-temperature industrial processes where ordinarily unreactive substances become reactive; for example, an argon atmosphere is used in graphite electric furnaces to prevent the graphite from burning. Argon is also used in incandescent, fluorescent lighting, and other gas-discharge tubes. Argon makes a distinctive blue-green gas laser. Argon is also used in fluorescent glow starters.

Characteristics

A small piece of rapidly melting solid argon

Argon has approximately the same solubility in water as oxygen and is 2.5 times more soluble in water than nitrogen. Argon is colorless, odorless, nonflammable and nontoxic as a solid, liquid or gas.[7] Argon is chemically inert under most conditions and forms no confirmed stable compounds at room temperature.

Although argon is a noble gas, it can form some compounds under various extreme conditions. Argon fluorohydride (HArF), a compound of argon with fluorine and hydrogen that is stable below 17 K (−256.1 °C; −429.1 °F), has been demonstrated.[8][9] Although the neutral ground-state chemical compounds of argon are presently limited to HArF, argon can form clathrates with water when atoms of argon are trapped in a lattice of water molecules.[10] Ions, such as ArH+
, and excited-state complexes, such as ArF, have been demonstrated. Theoretical calculation predicts several more argon compounds that should be stable[11] but have not yet been synthesized.

History

A: test-tube, B: dilute alkali, C: U-shaped glass tube, D: platinum electrode

Argon (Greek ἀργόν, neuter singular form of ἀργός meaning «lazy» or «inactive») is named in reference to its chemical inactivity. This chemical property of this first noble gas to be discovered impressed the namers.[12][13] An unreactive gas was suspected to be a component of air by Henry Cavendish in 1785.[14]

Argon was first isolated from air in 1894 by Lord Rayleigh and Sir William Ramsay at University College London by removing oxygen, carbon dioxide, water, and nitrogen from a sample of clean air.[15][16][17] They first accomplished this by replicating an experiment of Henry Cavendish’s. They trapped a mixture of atmospheric air with additional oxygen in a test-tube (A) upside-down over a large quantity of dilute alkali solution (B), which in Cavendish’s original experiment was potassium hydroxide,[14] and conveyed a current through wires insulated by U-shaped glass tubes (CC) which sealed around the platinum wire electrodes, leaving the ends of the wires (DD) exposed to the gas and insulated from the alkali solution. The arc was powered by a battery of five Grove cells and a Ruhmkorff coil of medium size. The alkali absorbed the oxides of nitrogen produced by the arc and also carbon dioxide. They operated the arc until no more reduction of volume of the gas could be seen for at least an hour or two and the spectral lines of nitrogen disappeared when the gas was examined. The remaining oxygen was reacted with alkaline pyrogallate to leave behind an apparently non-reactive gas which they called argon.

Before isolating the gas, they had determined that nitrogen produced from chemical compounds was 0.5% lighter than nitrogen from the atmosphere. The difference was slight, but it was important enough to attract their attention for many months. They concluded that there was another gas in the air mixed in with the nitrogen.[18] Argon was also encountered in 1882 through independent research of H. F. Newall and W. N. Hartley.[19] Each observed new lines in the emission spectrum of air that did not match known elements.

Until 1957, the symbol for argon was «A», but now it is «Ar».[20]

Occurrence

Argon constitutes 0.934% by volume and 1.288% by mass of Earth’s atmosphere.[21] Air is the primary industrial source of purified argon products. Argon is isolated from air by fractionation, most commonly by cryogenic fractional distillation, a process that also produces purified nitrogen, oxygen, neon, krypton and xenon.[22] Earth’s crust and seawater contain 1.2 ppm and 0.45 ppm of argon, respectively.[23]

Isotopes

The main isotopes of argon found on Earth are 40
Ar
(99.6%), 36
Ar
(0.34%), and 38
Ar
(0.06%). Naturally occurring 40
K
, with a half-life of 1.25×109 years, decays to stable 40
Ar
(11.2%) by electron capture or positron emission, and also to stable 40
Ca
(88.8%) by beta decay. These properties and ratios are used to determine the age of rocks by K–Ar dating.[23][24]

In Earth’s atmosphere, 39
Ar
is made by cosmic ray activity, primarily by neutron capture of 40
Ar
followed by two-neutron emission. In the subsurface environment, it is also produced through neutron capture by 39
K
, followed by proton emission. 37
Ar
is created from the neutron capture by 40
Ca
followed by an alpha particle emission as a result of subsurface nuclear explosions. It has a half-life of 35 days.[24]

Between locations in the Solar System, the isotopic composition of argon varies greatly. Where the major source of argon is the decay of 40
K
in rocks, 40
Ar
will be the dominant isotope, as it is on Earth. Argon produced directly by stellar nucleosynthesis is dominated by the alpha-process nuclide 36
Ar
. Correspondingly, solar argon contains 84.6% 36
Ar
(according to solar wind measurements),[25] and the ratio of the three isotopes 36Ar : 38Ar : 40Ar in the atmospheres of the outer planets is 8400 : 1600 : 1.[26] This contrasts with the low abundance of primordial 36
Ar
in Earth’s atmosphere, which is only 31.5 ppmv (= 9340 ppmv × 0.337%), comparable with that of neon (18.18 ppmv) on Earth and with interplanetary gasses, measured by probes.

The atmospheres of Mars, Mercury and Titan (the largest moon of Saturn) contain argon, predominantly as 40
Ar
, and its content may be as high as 1.93% (Mars).[27]

The predominance of radiogenic 40
Ar
is the reason the standard atomic weight of terrestrial argon is greater than that of the next element, potassium, a fact that was puzzling when argon was discovered. Mendeleev positioned the elements on his periodic table in order of atomic weight, but the inertness of argon suggested a placement before the reactive alkali metal. Henry Moseley later solved this problem by showing that the periodic table is actually arranged in order of atomic number (see History of the periodic table).

Compounds

Argon’s complete octet of electrons indicates full s and p subshells. This full valence shell makes argon very stable and extremely resistant to bonding with other elements. Before 1962, argon and the other noble gases were considered to be chemically inert and unable to form compounds; however, compounds of the heavier noble gases have since been synthesized. The first argon compound with tungsten pentacarbonyl, W(CO)5Ar, was isolated in 1975. However, it was not widely recognised at that time.[28] In August 2000, another argon compound, argon fluorohydride (HArF), was formed by researchers at the University of Helsinki, by shining ultraviolet light onto frozen argon containing a small amount of hydrogen fluoride with caesium iodide. This discovery caused the recognition that argon could form weakly bound compounds, even though it was not the first.[9][29][30] It is stable up to 17 kelvins (−256 °C). The metastable ArCF2+
2
dication, which is valence-isoelectronic with carbonyl fluoride and phosgene, was observed in 2010.[31] Argon-36, in the form of argon hydride (argonium) ions, has been detected in interstellar medium associated with the Crab Nebula supernova; this was the first noble-gas molecule detected in outer space.[32][33]

Solid argon hydride (Ar(H2)2) has the same crystal structure as the MgZn2 Laves phase. It forms at pressures between 4.3 and 220 GPa, though Raman measurements suggest that the H2 molecules in Ar(H2)2 dissociate above 175 GPa.[34]

Production

Industrial

Argon is extracted industrially by the fractional distillation of liquid air in a cryogenic air separation unit; a process that separates liquid nitrogen, which boils at 77.3 K, from argon, which boils at 87.3 K, and liquid oxygen, which boils at 90.2 K. About 700,000 tonnes of argon are produced worldwide every year.[23][35]

In radioactive decays

40Ar, the most abundant isotope of argon, is produced by the decay of 40K with a half-life of 1.25×109 years by electron capture or positron emission. Because of this, it is used in potassium–argon dating to determine the age of rocks.

Applications

Cylinders containing argon gas for use in extinguishing fire without damaging server equipment

Argon has several desirable properties:

  • Argon is a chemically inert gas.
  • Argon is the cheapest alternative when nitrogen is not sufficiently inert.
  • Argon has low thermal conductivity.
  • Argon has electronic properties (ionization and/or the emission spectrum) desirable for some applications.

Other noble gases would be equally suitable for most of these applications, but argon is by far the cheapest. Argon is inexpensive, since it occurs naturally in air and is readily obtained as a byproduct of cryogenic air separation in the production of liquid oxygen and liquid nitrogen: the primary constituents of air are used on a large industrial scale. The other noble gases (except helium) are produced this way as well, but argon is the most plentiful by far. The bulk of argon applications arise simply because it is inert and relatively cheap.

Industrial processes

Argon is used in some high-temperature industrial processes where ordinarily non-reactive substances become reactive. For example, an argon atmosphere is used in graphite electric furnaces to prevent the graphite from burning.

For some of these processes, the presence of nitrogen or oxygen gases might cause defects within the material. Argon is used in some types of arc welding such as gas metal arc welding and gas tungsten arc welding, as well as in the processing of titanium and other reactive elements. An argon atmosphere is also used for growing crystals of silicon and germanium.

Argon is used in the poultry industry to asphyxiate birds, either for mass culling following disease outbreaks, or as a means of slaughter more humane than electric stunning. Argon is denser than air and displaces oxygen close to the ground during inert gas asphyxiation.[36][37] Its non-reactive nature makes it suitable in a food product, and since it replaces oxygen within the dead bird, argon also enhances shelf life.[38]

Argon is sometimes used for extinguishing fires where valuable equipment may be damaged by water or foam.[39]

Scientific research

Liquid argon is used as the target for neutrino experiments and direct dark matter searches. The interaction between the hypothetical WIMPs and an argon nucleus produces scintillation light that is detected by photomultiplier tubes. Two-phase detectors containing argon gas are used to detect the ionized electrons produced during the WIMP–nucleus scattering. As with most other liquefied noble gases, argon has a high scintillation light yield (about 51 photons/keV[40]), is transparent to its own scintillation light, and is relatively easy to purify. Compared to xenon, argon is cheaper and has a distinct scintillation time profile, which allows the separation of electronic recoils from nuclear recoils. On the other hand, its intrinsic beta-ray background is larger due to 39
Ar
contamination, unless one uses argon from underground sources, which has much less 39
Ar
contamination. Most of the argon in Earth’s atmosphere was produced by electron capture of long-lived 40
K
(40
K
+ e40
Ar
+ ν) present in natural potassium within Earth. The 39
Ar
activity in the atmosphere is maintained by cosmogenic production through the knockout reaction 40
Ar
(n,2n)39
Ar
and similar reactions. The half-life of 39
Ar
is only 269 years. As a result, the underground Ar, shielded by rock and water, has much less 39
Ar
contamination.[41] Dark-matter detectors currently operating with liquid argon include DarkSide, WArP, ArDM, microCLEAN and DEAP. Neutrino experiments include ICARUS and MicroBooNE, both of which use high-purity liquid argon in a time projection chamber for fine grained three-dimensional imaging of neutrino interactions.

At Linköping University, Sweden, the inert gas is being utilized in a vacuum chamber in which plasma is introduced to ionize metallic films.[42] This process results in a film usable for manufacturing computer processors. The new process would eliminate the need for chemical baths and use of expensive, dangerous and rare materials.

Preservative

A sample of caesium is packed under argon to avoid reactions with air

Argon is used to displace oxygen- and moisture-containing air in packaging material to extend the shelf-lives of the contents (argon has the European food additive code E938). Aerial oxidation, hydrolysis, and other chemical reactions that degrade the products are retarded or prevented entirely. High-purity chemicals and pharmaceuticals are sometimes packed and sealed in argon.[43]

In winemaking, argon is used in a variety of activities to provide a barrier against oxygen at the liquid surface, which can spoil wine by fueling both microbial metabolism (as with acetic acid bacteria) and standard redox chemistry.

Argon is sometimes used as the propellant in aerosol cans.

Argon is also used as a preservative for such products as varnish, polyurethane, and paint, by displacing air to prepare a container for storage.[44]

Since 2002, the American National Archives stores important national documents such as the Declaration of Independence and the Constitution within argon-filled cases to inhibit their degradation. Argon is preferable to the helium that had been used in the preceding five decades, because helium gas escapes through the intermolecular pores in most containers and must be regularly replaced.[45]

Laboratory equipment

Gloveboxes are often filled with argon, which recirculates over scrubbers to maintain an oxygen-, nitrogen-, and moisture-free atmosphere

Argon may be used as the inert gas within Schlenk lines and gloveboxes. Argon is preferred to less expensive nitrogen in cases where nitrogen may react with the reagents or apparatus.

Argon may be used as the carrier gas in gas chromatography and in electrospray ionization mass spectrometry; it is the gas of choice for the plasma used in ICP spectroscopy. Argon is preferred for the sputter coating of specimens for scanning electron microscopy. Argon gas is also commonly used for sputter deposition of thin films as in microelectronics and for wafer cleaning in microfabrication.

Medical use

Cryosurgery procedures such as cryoablation use liquid argon to destroy tissue such as cancer cells. It is used in a procedure called «argon-enhanced coagulation», a form of argon plasma beam electrosurgery. The procedure carries a risk of producing gas embolism and has resulted in the death of at least one patient.[46]

Blue argon lasers are used in surgery to weld arteries, destroy tumors, and correct eye defects.[23]

Argon has also been used experimentally to replace nitrogen in the breathing or decompression mix known as Argox, to speed the elimination of dissolved nitrogen from the blood.[47]

Lighting

Incandescent lights are filled with argon, to preserve the filaments at high temperature from oxidation. It is used for the specific way it ionizes and emits light, such as in plasma globes and calorimetry in experimental particle physics. Gas-discharge lamps filled with pure argon provide lilac/violet light; with argon and some mercury, blue light. Argon is also used for blue and green argon-ion lasers.

Miscellaneous uses

Argon is used for thermal insulation in energy-efficient windows.[48] Argon is also used in technical scuba diving to inflate a dry suit because it is inert and has low thermal conductivity.[49]

Argon is used as a propellant in the development of the Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket (VASIMR). Compressed argon gas is allowed to expand, to cool the seeker heads of some versions of the AIM-9 Sidewinder missile and other missiles that use cooled thermal seeker heads. The gas is stored at high pressure.[50]

Argon-39, with a half-life of 269 years, has been used for a number of applications, primarily ice core and ground water dating. Also, potassium–argon dating and related argon-argon dating are used to date sedimentary, metamorphic, and igneous rocks.[23]

Argon has been used by athletes as a doping agent to simulate hypoxic conditions. In 2014, the World Anti-Doping Agency (WADA) added argon and xenon to the list of prohibited substances and methods, although at this time there is no reliable test for abuse.[51]

Safety

Although argon is non-toxic, it is 38% more dense than air and therefore considered a dangerous asphyxiant in closed areas. It is difficult to detect because it is colorless, odorless, and tasteless. A 1994 incident, in which a man was asphyxiated after entering an argon-filled section of oil pipe under construction in Alaska, highlights the dangers of argon tank leakage in confined spaces and emphasizes the need for proper use, storage and handling.[52]

See also

  • Industrial gas
  • Oxygen–argon ratio, a ratio of two physically similar gases, which has importance in various sectors.

References

  1. ^ «Standard Atomic Weights: Argon». CIAAW. 2017.
  2. ^ a b Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. 4.121. ISBN 1-4398-5511-0.
  3. ^ Shuen-Chen Hwang, Robert D. Lein, Daniel A. Morgan (2005). «Noble Gases». Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley. pp. 343–383. doi:10.1002/0471238961.0701190508230114.a01.
  4. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  5. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  6. ^ In older versions of the periodic table, the noble gases were identified as Group VIIIA or as Group 0. See Group (periodic table).
  7. ^ «Material Safety Data Sheet Gaseous Argon». UIGI.com. Universal Industrial Gases, Inc. Retrieved 14 October 2013.
  8. ^
  9. ^ a b
    Perkins, S. (26 August 2000). «HArF! Argon’s not so noble after all – researchers make argon fluorohydride». Science News.
  10. ^
    Belosludov, V. R.; Subbotin, O. S.; Krupskii, D. S.; Prokuda, O. V.; et al. (2006). «Microscopic model of clathrate compounds». Journal of Physics: Conference Series. 29 (1): 1–7. Bibcode:2006JPhCS..29….1B. doi:10.1088/1742-6596/29/1/001.
  11. ^
    Cohen, A.; Lundell, J.; Gerber, R. B. (2003). «First compounds with argon–carbon and argon–silicon chemical bonds». Journal of Chemical Physics. 119 (13): 6415. Bibcode:2003JChPh.119.6415C. doi:10.1063/1.1613631. S2CID 95850840.
  12. ^
    Hiebert, E. N. (1963). «In Noble-Gas Compounds». In Hyman, H. H. (ed.). Historical Remarks on the Discovery of Argon: The First Noble Gas. University of Chicago Press. pp. 3–20.
  13. ^
    Travers, M. W. (1928). The Discovery of the Rare Gases. Edward Arnold & Co. pp. 1–7.
  14. ^ a b Cavendish, Henry (1785). «Experiments on Air». Philosophical Transactions of the Royal Society. 75: 372–384. Bibcode:1785RSPT…75..372C. doi:10.1098/rstl.1785.0023.
  15. ^
    Lord Rayleigh; Ramsay, William (1894–1895). «Argon, a New Constituent of the Atmosphere». Proceedings of the Royal Society. 57 (1): 265–287. doi:10.1098/rspl.1894.0149. JSTOR 115394.
  16. ^
    Lord Rayleigh; Ramsay, William (1895). «VI. Argon: A New Constituent of the Atmosphere». Philosophical Transactions of the Royal Society A. 186: 187–241. Bibcode:1895RSPTA.186..187R. doi:10.1098/rsta.1895.0006. JSTOR 90645.
  17. ^
    Ramsay, W. (1904). «Nobel Lecture». The Nobel Foundation.
  18. ^
    «About Argon, the Inert; The New Element Supposedly Found in the Atmosphere». The New York Times. 3 March 1895. Retrieved 1 February 2009.
  19. ^ Emsley, John (2003). Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. p. 36. ISBN 0198503407. Retrieved 12 June 2020.
  20. ^
    Holden, N. E. (12 March 2004). «History of the Origin of the Chemical Elements and Their Discoverers». National Nuclear Data Center.
  21. ^
    «Argon (Ar)». Encyclopædia Britannica. Retrieved 14 January 2014.
  22. ^
    «Argon, Ar». Etacude.com. Archived from the original on 7 October 2008. Retrieved 8 March 2007.{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
  23. ^ a b c d e Emsley, J. (2001). Nature’s Building Blocks. Oxford University Press. pp. 44–45. ISBN 978-0-19-960563-7.
  24. ^ a b
    «40Ar/39Ar dating and errors». Archived from the original on 9 May 2007. Retrieved 7 March 2007.
  25. ^
    Lodders, K. (2008). «The solar argon abundance». Astrophysical Journal. 674 (1): 607–611. arXiv:0710.4523. Bibcode:2008ApJ…674..607L. doi:10.1086/524725. S2CID 59150678.
  26. ^ Cameron, A. G. W. (1973). «Elemental and isotopic abundances of the volatile elements in the outer planets». Space Science Reviews. 14 (3–4): 392–400. Bibcode:1973SSRv…14..392C. doi:10.1007/BF00214750. S2CID 119861943.
  27. ^ Mahaffy, P. R.; Webster, C. R.; Atreya, S. K.; Franz, H.; Wong, M.; Conrad, P. G.; Harpold, D.; Jones, J. J.; Leshin, L. A.; Manning, H.; Owen, T.; Pepin, R. O.; Squyres, S.; Trainer, M.; Kemppinen, O.; Bridges, N.; Johnson, J. R.; Minitti, M.; Cremers, D.; Bell, J. F.; Edgar, L.; Farmer, J.; Godber, A.; Wadhwa, M.; Wellington, D.; McEwan, I.; Newman, C.; Richardson, M.; Charpentier, A.; et al. (2013). «Abundance and Isotopic Composition of Gases in the Martian Atmosphere from the Curiosity Rover». Science. 341 (6143): 263–6. Bibcode:2013Sci…341..263M. doi:10.1126/science.1237966. PMID 23869014. S2CID 206548973.
  28. ^ Young, Nigel A. (March 2013). «Main group coordination chemistry at low temperatures: A review of matrix isolated Group 12 to Group 18 complexes». Coordination Chemistry Reviews. 257 (5–6): 956–1010. doi:10.1016/j.ccr.2012.10.013.
  29. ^ Kean, Sam (2011). «Chemistry Way, Way Below Zero». The Disappearing Spoon. Black Bay Books.
  30. ^
    Bartlett, Neil (8 September 2003). «The Noble Gases». Chemical & Engineering News. 81 (36): 32–34. doi:10.1021/cen-v081n036.p032.
  31. ^
    Lockyear, JF; Douglas, K; Price, SD; Karwowska, M; et al. (2010). «Generation of the ArCF22+ Dication». Journal of Physical Chemistry Letters. 1: 358. doi:10.1021/jz900274p.
  32. ^
    Barlow, M. J.; et al. (2013). «Detection of a Noble Gas Molecular Ion, 36ArH+, in the Crab Nebula». Science. 342 (6164): 1343–1345. arXiv:1312.4843. Bibcode:2013Sci…342.1343B. doi:10.1126/science.1243582. PMID 24337290. S2CID 37578581.
  33. ^ Quenqua, Douglas (13 December 2013). «Noble Molecules Found in Space». The New York Times. Archived from the original on 1 January 2022. Retrieved 13 December 2013.
  34. ^ Kleppe, Annette K.; Amboage, Mónica; Jephcoat, Andrew P. (2014). «New high-pressure van der Waals compound Kr(H2)4 discovered in the krypton-hydrogen binary system». Scientific Reports. 4: 4989. Bibcode:2014NatSR…4E4989K. doi:10.1038/srep04989.
  35. ^
    «Periodic Table of Elements: Argon – Ar». Environmentalchemistry.com. Retrieved 12 September 2008.
  36. ^
    Fletcher, D. L. «Slaughter Technology» (PDF). Symposium: Recent Advances in Poultry Slaughter Technology. Archived from the original (PDF) on 24 July 2011. Retrieved 1 January 2010.
  37. ^ Shields, Sara J.; Raj, A. B. M. (2010). «A Critical Review of Electrical Water-Bath Stun Systems for Poultry Slaughter and Recent Developments in Alternative Technologies». Journal of Applied Animal Welfare Science. 13 (4): 281–299. CiteSeerX 10.1.1.680.5115. doi:10.1080/10888705.2010.507119. ISSN 1088-8705. PMID 20865613. S2CID 11301328.
  38. ^ Fraqueza, M. J.; Barreto, A. S. (2009). «The effect on turkey meat shelf life of modified-atmosphere packaging with an argon mixture». Poultry Science. 88 (9): 1991–1998. doi:10.3382/ps.2008-00239. ISSN 0032-5791. PMID 19687286.
  39. ^ Su, Joseph Z.; Kim, Andrew K.; Crampton, George P.; Liu, Zhigang (2001). «Fire Suppression with Inert Gas Agents». Journal of Fire Protection Engineering. 11 (2): 72–87. doi:10.1106/X21V-YQKU-PMKP-XGTP. ISSN 1042-3915.
  40. ^
    Gastler, Dan; Kearns, Ed; Hime, Andrew; Stonehill, Laura C.; et al. (2012). «Measurement of scintillation efficiency for nuclear recoils in liquid argon». Physical Review C. 85 (6): 065811. arXiv:1004.0373. Bibcode:2012PhRvC..85f5811G. doi:10.1103/PhysRevC.85.065811. S2CID 6876533.
  41. ^
    Xu, J.; Calaprice, F.; Galbiati, C.; Goretti, A.; Guray, G.; et al. (26 April 2012). «A Study of the Residual 39
    Ar
    Content in Argon from Underground Sources». Astroparticle Physics. 66 (2015): 53–60. arXiv:1204.6011. Bibcode:2015APh….66…53X. doi:10.1016/j.astropartphys.2015.01.002. S2CID 117711599.
  42. ^ «Plasma electrons can be used to produce metallic films». Phys.org. 7 May 2020. Retrieved 8 May 2020.
  43. ^ Ilouga PE, Winkler D, Kirchhoff C, Schierholz B, Wölcke J (November 2007). «Investigation of 3 industry-wide applied storage conditions for compound libraries». Journal of Biomolecular Screening. 12 (1): 21–32. doi:10.1177/1087057106295507. PMID 17099243.
  44. ^ Zawalick, Steven Scott «Method for preserving an oxygen sensitive liquid product» U.S. Patent 6,629,402 Issue date: 7 October 2003.
  45. ^
    «Schedule for Renovation of the National Archives Building». Retrieved 7 July 2009.
  46. ^
    «Fatal Gas Embolism Caused by Overpressurization during Laparoscopic Use of Argon Enhanced Coagulation». MDSR. 24 June 1994.
  47. ^
    Pilmanis Andrew A.; Balldin U. I.; Webb James T.; Krause K. M. (2003). «Staged decompression to 3.5 psi using argon–oxygen and 100% oxygen breathing mixtures». Aviation, Space, and Environmental Medicine. 74 (12): 1243–1250. PMID 14692466.
  48. ^
    «Energy-Efficient Windows». FineHomebuilding.com. February 1998. Retrieved 1 August 2009.
  49. ^ Nuckols M. L.; Giblo J.; Wood-Putnam J. L. (15–18 September 2008). «Thermal Characteristics of Diving Garments When Using Argon as a Suit Inflation Gas». Proceedings of the Oceans 08 MTS/IEEE Quebec, Canada Meeting. Archived from the original on 21 July 2009. Retrieved 2 March 2009.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  50. ^ «Description of Aim-9 Operation». planken.org. Archived from the original on 22 December 2008. Retrieved 1 February 2009.
  51. ^ «WADA amends Section S.2.1 of 2014 Prohibited List». 31 August 2014. Archived from the original on 27 April 2021. Retrieved 1 September 2014.
  52. ^
    Alaska FACE Investigation 94AK012 (23 June 1994). «Welder’s Helper Asphyxiated in Argon-Inerted Pipe – Alaska (FACE AK-94-012)». State of Alaska Department of Public Health. Retrieved 29 January 2011.

Further reading

  • Brown, T. L.; Bursten, B. E.; LeMay, H. E. (2006). J. Challice; N. Folchetti (eds.). Chemistry: The Central Science (10th ed.). Pearson Education. pp. 276& 289. ISBN 978-0-13-109686-8.
  • Lide, D. R. (2005). «Properties of the Elements and Inorganic Compounds; Melting, boiling, triple, and critical temperatures of the elements». CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). CRC Press. §4. ISBN 978-0-8493-0486-6. On triple point pressure at 69 kPa.
  • Preston-Thomas, H. (1990). «The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90)». Metrologia. 27 (1): 3–10. Bibcode:1990Metro..27….3P. doi:10.1088/0026-1394/27/1/002. S2CID 250785635. On triple point pressure at 83.8058 K.

External links

  • Argon at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
  • USGS Periodic Table – Argon
  • Diving applications: Why Argon?

Not to be confused with Aragon.

Argon, 18Ar

Vial containing a violet glowing gas
Argon
Pronunciation (AR-gon)
Appearance colorless gas exhibiting a lilac/violet glow when placed in an electric field
Standard atomic weight Ar°(Ar)
  • [39.79239.963]
  • 39.95±0.16 (abridged)[1]
Argon in the periodic table
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Ne

Ar

Kr
chlorine ← argon → potassium
Atomic number (Z) 18
Group group 18 (noble gases)
Period period 3
Block   p-block
Electron configuration [Ne] 3s2 3p6
Electrons per shell 2, 8, 8
Physical properties
Phase at STP gas
Melting point 83.81 K ​(−189.34 °C, ​−308.81 °F)
Boiling point 87.302 K ​(−185.848 °C, ​−302.526 °F)
Density (at STP) 1.784 g/L
when liquid (at b.p.) 1.3954 g/cm3
Triple point 83.8058 K, ​68.89 kPa[2]
Critical point 150.687 K, 4.863 MPa[2]
Heat of fusion 1.18 kJ/mol
Heat of vaporization 6.53 kJ/mol
Molar heat capacity 20.85[3] J/(mol·K)
Vapor pressure

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K)   47 53 61 71 87
Atomic properties
Oxidation states 0
Electronegativity Pauling scale: no data
Ionization energies
  • 1st: 1520.6 kJ/mol
  • 2nd: 2665.8 kJ/mol
  • 3rd: 3931 kJ/mol
  • (more)
Covalent radius 106±10 pm
Van der Waals radius 188 pm

Color lines in a spectral range

Spectral lines of argon

Other properties
Natural occurrence primordial
Crystal structure ​face-centered cubic (fcc)

Face-centered cubic crystal structure for argon

Speed of sound 323 m/s (gas, at 27 °C)
Thermal conductivity 17.72×10−3  W/(m⋅K)
Magnetic ordering diamagnetic[4]
Molar magnetic susceptibility −19.6×10−6 cm3/mol[5]
CAS Number 7440-37-1
History
Discovery and first isolation Lord Rayleigh and William Ramsay (1894)
Main isotopes of argon

  • v
  • e

Iso­tope Decay
abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct
36Ar 0.334% stable
37Ar syn 35 d ε 37Cl
38Ar 0.063% stable
39Ar trace 268(8) y β 39K
40Ar 99.604% stable
41Ar syn 109.34 min β 41K
42Ar syn 32.9 y β 42K
 Category: Argon

  • view
  • talk
  • edit

| references

Argon is a chemical element with the symbol Ar and atomic number 18. It is in group 18 of the periodic table and is a noble gas.[6] Argon is the third-most abundant gas in Earth’s atmosphere, at 0.934% (9340 ppmv). It is more than twice as abundant as water vapor (which averages about 4000 ppmv, but varies greatly), 23 times as abundant as carbon dioxide (400 ppmv), and more than 500 times as abundant as neon (18 ppmv). Argon is the most abundant noble gas in Earth’s crust, comprising 0.00015% of the crust.

Nearly all of the argon in Earth’s atmosphere is radiogenic argon-40, derived from the decay of potassium-40 in Earth’s crust. In the universe, argon-36 is by far the most common argon isotope, as it is the most easily produced by stellar nucleosynthesis in supernovas.

The name «argon» is derived from the Greek word ἀργόν, neuter singular form of ἀργός meaning ‘lazy’ or ‘inactive’, as a reference to the fact that the element undergoes almost no chemical reactions. The complete octet (eight electrons) in the outer atomic shell makes argon stable and resistant to bonding with other elements. Its triple point temperature of 83.8058 K is a defining fixed point in the International Temperature Scale of 1990.

Argon is extracted industrially by the fractional distillation of liquid air. Argon is mostly used as an inert shielding gas in welding and other high-temperature industrial processes where ordinarily unreactive substances become reactive; for example, an argon atmosphere is used in graphite electric furnaces to prevent the graphite from burning. Argon is also used in incandescent, fluorescent lighting, and other gas-discharge tubes. Argon makes a distinctive blue-green gas laser. Argon is also used in fluorescent glow starters.

Characteristics

A small piece of rapidly melting solid argon

Argon has approximately the same solubility in water as oxygen and is 2.5 times more soluble in water than nitrogen. Argon is colorless, odorless, nonflammable and nontoxic as a solid, liquid or gas.[7] Argon is chemically inert under most conditions and forms no confirmed stable compounds at room temperature.

Although argon is a noble gas, it can form some compounds under various extreme conditions. Argon fluorohydride (HArF), a compound of argon with fluorine and hydrogen that is stable below 17 K (−256.1 °C; −429.1 °F), has been demonstrated.[8][9] Although the neutral ground-state chemical compounds of argon are presently limited to HArF, argon can form clathrates with water when atoms of argon are trapped in a lattice of water molecules.[10] Ions, such as ArH+
, and excited-state complexes, such as ArF, have been demonstrated. Theoretical calculation predicts several more argon compounds that should be stable[11] but have not yet been synthesized.

History

A: test-tube, B: dilute alkali, C: U-shaped glass tube, D: platinum electrode

Argon (Greek ἀργόν, neuter singular form of ἀργός meaning «lazy» or «inactive») is named in reference to its chemical inactivity. This chemical property of this first noble gas to be discovered impressed the namers.[12][13] An unreactive gas was suspected to be a component of air by Henry Cavendish in 1785.[14]

Argon was first isolated from air in 1894 by Lord Rayleigh and Sir William Ramsay at University College London by removing oxygen, carbon dioxide, water, and nitrogen from a sample of clean air.[15][16][17] They first accomplished this by replicating an experiment of Henry Cavendish’s. They trapped a mixture of atmospheric air with additional oxygen in a test-tube (A) upside-down over a large quantity of dilute alkali solution (B), which in Cavendish’s original experiment was potassium hydroxide,[14] and conveyed a current through wires insulated by U-shaped glass tubes (CC) which sealed around the platinum wire electrodes, leaving the ends of the wires (DD) exposed to the gas and insulated from the alkali solution. The arc was powered by a battery of five Grove cells and a Ruhmkorff coil of medium size. The alkali absorbed the oxides of nitrogen produced by the arc and also carbon dioxide. They operated the arc until no more reduction of volume of the gas could be seen for at least an hour or two and the spectral lines of nitrogen disappeared when the gas was examined. The remaining oxygen was reacted with alkaline pyrogallate to leave behind an apparently non-reactive gas which they called argon.

Before isolating the gas, they had determined that nitrogen produced from chemical compounds was 0.5% lighter than nitrogen from the atmosphere. The difference was slight, but it was important enough to attract their attention for many months. They concluded that there was another gas in the air mixed in with the nitrogen.[18] Argon was also encountered in 1882 through independent research of H. F. Newall and W. N. Hartley.[19] Each observed new lines in the emission spectrum of air that did not match known elements.

Until 1957, the symbol for argon was «A», but now it is «Ar».[20]

Occurrence

Argon constitutes 0.934% by volume and 1.288% by mass of Earth’s atmosphere.[21] Air is the primary industrial source of purified argon products. Argon is isolated from air by fractionation, most commonly by cryogenic fractional distillation, a process that also produces purified nitrogen, oxygen, neon, krypton and xenon.[22] Earth’s crust and seawater contain 1.2 ppm and 0.45 ppm of argon, respectively.[23]

Isotopes

The main isotopes of argon found on Earth are 40
Ar
(99.6%), 36
Ar
(0.34%), and 38
Ar
(0.06%). Naturally occurring 40
K
, with a half-life of 1.25×109 years, decays to stable 40
Ar
(11.2%) by electron capture or positron emission, and also to stable 40
Ca
(88.8%) by beta decay. These properties and ratios are used to determine the age of rocks by K–Ar dating.[23][24]

In Earth’s atmosphere, 39
Ar
is made by cosmic ray activity, primarily by neutron capture of 40
Ar
followed by two-neutron emission. In the subsurface environment, it is also produced through neutron capture by 39
K
, followed by proton emission. 37
Ar
is created from the neutron capture by 40
Ca
followed by an alpha particle emission as a result of subsurface nuclear explosions. It has a half-life of 35 days.[24]

Between locations in the Solar System, the isotopic composition of argon varies greatly. Where the major source of argon is the decay of 40
K
in rocks, 40
Ar
will be the dominant isotope, as it is on Earth. Argon produced directly by stellar nucleosynthesis is dominated by the alpha-process nuclide 36
Ar
. Correspondingly, solar argon contains 84.6% 36
Ar
(according to solar wind measurements),[25] and the ratio of the three isotopes 36Ar : 38Ar : 40Ar in the atmospheres of the outer planets is 8400 : 1600 : 1.[26] This contrasts with the low abundance of primordial 36
Ar
in Earth’s atmosphere, which is only 31.5 ppmv (= 9340 ppmv × 0.337%), comparable with that of neon (18.18 ppmv) on Earth and with interplanetary gasses, measured by probes.

The atmospheres of Mars, Mercury and Titan (the largest moon of Saturn) contain argon, predominantly as 40
Ar
, and its content may be as high as 1.93% (Mars).[27]

The predominance of radiogenic 40
Ar
is the reason the standard atomic weight of terrestrial argon is greater than that of the next element, potassium, a fact that was puzzling when argon was discovered. Mendeleev positioned the elements on his periodic table in order of atomic weight, but the inertness of argon suggested a placement before the reactive alkali metal. Henry Moseley later solved this problem by showing that the periodic table is actually arranged in order of atomic number (see History of the periodic table).

Compounds

Argon’s complete octet of electrons indicates full s and p subshells. This full valence shell makes argon very stable and extremely resistant to bonding with other elements. Before 1962, argon and the other noble gases were considered to be chemically inert and unable to form compounds; however, compounds of the heavier noble gases have since been synthesized. The first argon compound with tungsten pentacarbonyl, W(CO)5Ar, was isolated in 1975. However, it was not widely recognised at that time.[28] In August 2000, another argon compound, argon fluorohydride (HArF), was formed by researchers at the University of Helsinki, by shining ultraviolet light onto frozen argon containing a small amount of hydrogen fluoride with caesium iodide. This discovery caused the recognition that argon could form weakly bound compounds, even though it was not the first.[9][29][30] It is stable up to 17 kelvins (−256 °C). The metastable ArCF2+
2
dication, which is valence-isoelectronic with carbonyl fluoride and phosgene, was observed in 2010.[31] Argon-36, in the form of argon hydride (argonium) ions, has been detected in interstellar medium associated with the Crab Nebula supernova; this was the first noble-gas molecule detected in outer space.[32][33]

Solid argon hydride (Ar(H2)2) has the same crystal structure as the MgZn2 Laves phase. It forms at pressures between 4.3 and 220 GPa, though Raman measurements suggest that the H2 molecules in Ar(H2)2 dissociate above 175 GPa.[34]

Production

Industrial

Argon is extracted industrially by the fractional distillation of liquid air in a cryogenic air separation unit; a process that separates liquid nitrogen, which boils at 77.3 K, from argon, which boils at 87.3 K, and liquid oxygen, which boils at 90.2 K. About 700,000 tonnes of argon are produced worldwide every year.[23][35]

In radioactive decays

40Ar, the most abundant isotope of argon, is produced by the decay of 40K with a half-life of 1.25×109 years by electron capture or positron emission. Because of this, it is used in potassium–argon dating to determine the age of rocks.

Applications

Cylinders containing argon gas for use in extinguishing fire without damaging server equipment

Argon has several desirable properties:

  • Argon is a chemically inert gas.
  • Argon is the cheapest alternative when nitrogen is not sufficiently inert.
  • Argon has low thermal conductivity.
  • Argon has electronic properties (ionization and/or the emission spectrum) desirable for some applications.

Other noble gases would be equally suitable for most of these applications, but argon is by far the cheapest. Argon is inexpensive, since it occurs naturally in air and is readily obtained as a byproduct of cryogenic air separation in the production of liquid oxygen and liquid nitrogen: the primary constituents of air are used on a large industrial scale. The other noble gases (except helium) are produced this way as well, but argon is the most plentiful by far. The bulk of argon applications arise simply because it is inert and relatively cheap.

Industrial processes

Argon is used in some high-temperature industrial processes where ordinarily non-reactive substances become reactive. For example, an argon atmosphere is used in graphite electric furnaces to prevent the graphite from burning.

For some of these processes, the presence of nitrogen or oxygen gases might cause defects within the material. Argon is used in some types of arc welding such as gas metal arc welding and gas tungsten arc welding, as well as in the processing of titanium and other reactive elements. An argon atmosphere is also used for growing crystals of silicon and germanium.

Argon is used in the poultry industry to asphyxiate birds, either for mass culling following disease outbreaks, or as a means of slaughter more humane than electric stunning. Argon is denser than air and displaces oxygen close to the ground during inert gas asphyxiation.[36][37] Its non-reactive nature makes it suitable in a food product, and since it replaces oxygen within the dead bird, argon also enhances shelf life.[38]

Argon is sometimes used for extinguishing fires where valuable equipment may be damaged by water or foam.[39]

Scientific research

Liquid argon is used as the target for neutrino experiments and direct dark matter searches. The interaction between the hypothetical WIMPs and an argon nucleus produces scintillation light that is detected by photomultiplier tubes. Two-phase detectors containing argon gas are used to detect the ionized electrons produced during the WIMP–nucleus scattering. As with most other liquefied noble gases, argon has a high scintillation light yield (about 51 photons/keV[40]), is transparent to its own scintillation light, and is relatively easy to purify. Compared to xenon, argon is cheaper and has a distinct scintillation time profile, which allows the separation of electronic recoils from nuclear recoils. On the other hand, its intrinsic beta-ray background is larger due to 39
Ar
contamination, unless one uses argon from underground sources, which has much less 39
Ar
contamination. Most of the argon in Earth’s atmosphere was produced by electron capture of long-lived 40
K
(40
K
+ e40
Ar
+ ν) present in natural potassium within Earth. The 39
Ar
activity in the atmosphere is maintained by cosmogenic production through the knockout reaction 40
Ar
(n,2n)39
Ar
and similar reactions. The half-life of 39
Ar
is only 269 years. As a result, the underground Ar, shielded by rock and water, has much less 39
Ar
contamination.[41] Dark-matter detectors currently operating with liquid argon include DarkSide, WArP, ArDM, microCLEAN and DEAP. Neutrino experiments include ICARUS and MicroBooNE, both of which use high-purity liquid argon in a time projection chamber for fine grained three-dimensional imaging of neutrino interactions.

At Linköping University, Sweden, the inert gas is being utilized in a vacuum chamber in which plasma is introduced to ionize metallic films.[42] This process results in a film usable for manufacturing computer processors. The new process would eliminate the need for chemical baths and use of expensive, dangerous and rare materials.

Preservative

A sample of caesium is packed under argon to avoid reactions with air

Argon is used to displace oxygen- and moisture-containing air in packaging material to extend the shelf-lives of the contents (argon has the European food additive code E938). Aerial oxidation, hydrolysis, and other chemical reactions that degrade the products are retarded or prevented entirely. High-purity chemicals and pharmaceuticals are sometimes packed and sealed in argon.[43]

In winemaking, argon is used in a variety of activities to provide a barrier against oxygen at the liquid surface, which can spoil wine by fueling both microbial metabolism (as with acetic acid bacteria) and standard redox chemistry.

Argon is sometimes used as the propellant in aerosol cans.

Argon is also used as a preservative for such products as varnish, polyurethane, and paint, by displacing air to prepare a container for storage.[44]

Since 2002, the American National Archives stores important national documents such as the Declaration of Independence and the Constitution within argon-filled cases to inhibit their degradation. Argon is preferable to the helium that had been used in the preceding five decades, because helium gas escapes through the intermolecular pores in most containers and must be regularly replaced.[45]

Laboratory equipment

Gloveboxes are often filled with argon, which recirculates over scrubbers to maintain an oxygen-, nitrogen-, and moisture-free atmosphere

Argon may be used as the inert gas within Schlenk lines and gloveboxes. Argon is preferred to less expensive nitrogen in cases where nitrogen may react with the reagents or apparatus.

Argon may be used as the carrier gas in gas chromatography and in electrospray ionization mass spectrometry; it is the gas of choice for the plasma used in ICP spectroscopy. Argon is preferred for the sputter coating of specimens for scanning electron microscopy. Argon gas is also commonly used for sputter deposition of thin films as in microelectronics and for wafer cleaning in microfabrication.

Medical use

Cryosurgery procedures such as cryoablation use liquid argon to destroy tissue such as cancer cells. It is used in a procedure called «argon-enhanced coagulation», a form of argon plasma beam electrosurgery. The procedure carries a risk of producing gas embolism and has resulted in the death of at least one patient.[46]

Blue argon lasers are used in surgery to weld arteries, destroy tumors, and correct eye defects.[23]

Argon has also been used experimentally to replace nitrogen in the breathing or decompression mix known as Argox, to speed the elimination of dissolved nitrogen from the blood.[47]

Lighting

Incandescent lights are filled with argon, to preserve the filaments at high temperature from oxidation. It is used for the specific way it ionizes and emits light, such as in plasma globes and calorimetry in experimental particle physics. Gas-discharge lamps filled with pure argon provide lilac/violet light; with argon and some mercury, blue light. Argon is also used for blue and green argon-ion lasers.

Miscellaneous uses

Argon is used for thermal insulation in energy-efficient windows.[48] Argon is also used in technical scuba diving to inflate a dry suit because it is inert and has low thermal conductivity.[49]

Argon is used as a propellant in the development of the Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket (VASIMR). Compressed argon gas is allowed to expand, to cool the seeker heads of some versions of the AIM-9 Sidewinder missile and other missiles that use cooled thermal seeker heads. The gas is stored at high pressure.[50]

Argon-39, with a half-life of 269 years, has been used for a number of applications, primarily ice core and ground water dating. Also, potassium–argon dating and related argon-argon dating are used to date sedimentary, metamorphic, and igneous rocks.[23]

Argon has been used by athletes as a doping agent to simulate hypoxic conditions. In 2014, the World Anti-Doping Agency (WADA) added argon and xenon to the list of prohibited substances and methods, although at this time there is no reliable test for abuse.[51]

Safety

Although argon is non-toxic, it is 38% more dense than air and therefore considered a dangerous asphyxiant in closed areas. It is difficult to detect because it is colorless, odorless, and tasteless. A 1994 incident, in which a man was asphyxiated after entering an argon-filled section of oil pipe under construction in Alaska, highlights the dangers of argon tank leakage in confined spaces and emphasizes the need for proper use, storage and handling.[52]

See also

  • Industrial gas
  • Oxygen–argon ratio, a ratio of two physically similar gases, which has importance in various sectors.

References

  1. ^ «Standard Atomic Weights: Argon». CIAAW. 2017.
  2. ^ a b Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. 4.121. ISBN 1-4398-5511-0.
  3. ^ Shuen-Chen Hwang, Robert D. Lein, Daniel A. Morgan (2005). «Noble Gases». Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley. pp. 343–383. doi:10.1002/0471238961.0701190508230114.a01.
  4. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  5. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  6. ^ In older versions of the periodic table, the noble gases were identified as Group VIIIA or as Group 0. See Group (periodic table).
  7. ^ «Material Safety Data Sheet Gaseous Argon». UIGI.com. Universal Industrial Gases, Inc. Retrieved 14 October 2013.
  8. ^
  9. ^ a b
    Perkins, S. (26 August 2000). «HArF! Argon’s not so noble after all – researchers make argon fluorohydride». Science News.
  10. ^
    Belosludov, V. R.; Subbotin, O. S.; Krupskii, D. S.; Prokuda, O. V.; et al. (2006). «Microscopic model of clathrate compounds». Journal of Physics: Conference Series. 29 (1): 1–7. Bibcode:2006JPhCS..29….1B. doi:10.1088/1742-6596/29/1/001.
  11. ^
    Cohen, A.; Lundell, J.; Gerber, R. B. (2003). «First compounds with argon–carbon and argon–silicon chemical bonds». Journal of Chemical Physics. 119 (13): 6415. Bibcode:2003JChPh.119.6415C. doi:10.1063/1.1613631. S2CID 95850840.
  12. ^
    Hiebert, E. N. (1963). «In Noble-Gas Compounds». In Hyman, H. H. (ed.). Historical Remarks on the Discovery of Argon: The First Noble Gas. University of Chicago Press. pp. 3–20.
  13. ^
    Travers, M. W. (1928). The Discovery of the Rare Gases. Edward Arnold & Co. pp. 1–7.
  14. ^ a b Cavendish, Henry (1785). «Experiments on Air». Philosophical Transactions of the Royal Society. 75: 372–384. Bibcode:1785RSPT…75..372C. doi:10.1098/rstl.1785.0023.
  15. ^
    Lord Rayleigh; Ramsay, William (1894–1895). «Argon, a New Constituent of the Atmosphere». Proceedings of the Royal Society. 57 (1): 265–287. doi:10.1098/rspl.1894.0149. JSTOR 115394.
  16. ^
    Lord Rayleigh; Ramsay, William (1895). «VI. Argon: A New Constituent of the Atmosphere». Philosophical Transactions of the Royal Society A. 186: 187–241. Bibcode:1895RSPTA.186..187R. doi:10.1098/rsta.1895.0006. JSTOR 90645.
  17. ^
    Ramsay, W. (1904). «Nobel Lecture». The Nobel Foundation.
  18. ^
    «About Argon, the Inert; The New Element Supposedly Found in the Atmosphere». The New York Times. 3 March 1895. Retrieved 1 February 2009.
  19. ^ Emsley, John (2003). Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. p. 36. ISBN 0198503407. Retrieved 12 June 2020.
  20. ^
    Holden, N. E. (12 March 2004). «History of the Origin of the Chemical Elements and Their Discoverers». National Nuclear Data Center.
  21. ^
    «Argon (Ar)». Encyclopædia Britannica. Retrieved 14 January 2014.
  22. ^
    «Argon, Ar». Etacude.com. Archived from the original on 7 October 2008. Retrieved 8 March 2007.{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
  23. ^ a b c d e Emsley, J. (2001). Nature’s Building Blocks. Oxford University Press. pp. 44–45. ISBN 978-0-19-960563-7.
  24. ^ a b
    «40Ar/39Ar dating and errors». Archived from the original on 9 May 2007. Retrieved 7 March 2007.
  25. ^
    Lodders, K. (2008). «The solar argon abundance». Astrophysical Journal. 674 (1): 607–611. arXiv:0710.4523. Bibcode:2008ApJ…674..607L. doi:10.1086/524725. S2CID 59150678.
  26. ^ Cameron, A. G. W. (1973). «Elemental and isotopic abundances of the volatile elements in the outer planets». Space Science Reviews. 14 (3–4): 392–400. Bibcode:1973SSRv…14..392C. doi:10.1007/BF00214750. S2CID 119861943.
  27. ^ Mahaffy, P. R.; Webster, C. R.; Atreya, S. K.; Franz, H.; Wong, M.; Conrad, P. G.; Harpold, D.; Jones, J. J.; Leshin, L. A.; Manning, H.; Owen, T.; Pepin, R. O.; Squyres, S.; Trainer, M.; Kemppinen, O.; Bridges, N.; Johnson, J. R.; Minitti, M.; Cremers, D.; Bell, J. F.; Edgar, L.; Farmer, J.; Godber, A.; Wadhwa, M.; Wellington, D.; McEwan, I.; Newman, C.; Richardson, M.; Charpentier, A.; et al. (2013). «Abundance and Isotopic Composition of Gases in the Martian Atmosphere from the Curiosity Rover». Science. 341 (6143): 263–6. Bibcode:2013Sci…341..263M. doi:10.1126/science.1237966. PMID 23869014. S2CID 206548973.
  28. ^ Young, Nigel A. (March 2013). «Main group coordination chemistry at low temperatures: A review of matrix isolated Group 12 to Group 18 complexes». Coordination Chemistry Reviews. 257 (5–6): 956–1010. doi:10.1016/j.ccr.2012.10.013.
  29. ^ Kean, Sam (2011). «Chemistry Way, Way Below Zero». The Disappearing Spoon. Black Bay Books.
  30. ^
    Bartlett, Neil (8 September 2003). «The Noble Gases». Chemical & Engineering News. 81 (36): 32–34. doi:10.1021/cen-v081n036.p032.
  31. ^
    Lockyear, JF; Douglas, K; Price, SD; Karwowska, M; et al. (2010). «Generation of the ArCF22+ Dication». Journal of Physical Chemistry Letters. 1: 358. doi:10.1021/jz900274p.
  32. ^
    Barlow, M. J.; et al. (2013). «Detection of a Noble Gas Molecular Ion, 36ArH+, in the Crab Nebula». Science. 342 (6164): 1343–1345. arXiv:1312.4843. Bibcode:2013Sci…342.1343B. doi:10.1126/science.1243582. PMID 24337290. S2CID 37578581.
  33. ^ Quenqua, Douglas (13 December 2013). «Noble Molecules Found in Space». The New York Times. Archived from the original on 1 January 2022. Retrieved 13 December 2013.
  34. ^ Kleppe, Annette K.; Amboage, Mónica; Jephcoat, Andrew P. (2014). «New high-pressure van der Waals compound Kr(H2)4 discovered in the krypton-hydrogen binary system». Scientific Reports. 4: 4989. Bibcode:2014NatSR…4E4989K. doi:10.1038/srep04989.
  35. ^
    «Periodic Table of Elements: Argon – Ar». Environmentalchemistry.com. Retrieved 12 September 2008.
  36. ^
    Fletcher, D. L. «Slaughter Technology» (PDF). Symposium: Recent Advances in Poultry Slaughter Technology. Archived from the original (PDF) on 24 July 2011. Retrieved 1 January 2010.
  37. ^ Shields, Sara J.; Raj, A. B. M. (2010). «A Critical Review of Electrical Water-Bath Stun Systems for Poultry Slaughter and Recent Developments in Alternative Technologies». Journal of Applied Animal Welfare Science. 13 (4): 281–299. CiteSeerX 10.1.1.680.5115. doi:10.1080/10888705.2010.507119. ISSN 1088-8705. PMID 20865613. S2CID 11301328.
  38. ^ Fraqueza, M. J.; Barreto, A. S. (2009). «The effect on turkey meat shelf life of modified-atmosphere packaging with an argon mixture». Poultry Science. 88 (9): 1991–1998. doi:10.3382/ps.2008-00239. ISSN 0032-5791. PMID 19687286.
  39. ^ Su, Joseph Z.; Kim, Andrew K.; Crampton, George P.; Liu, Zhigang (2001). «Fire Suppression with Inert Gas Agents». Journal of Fire Protection Engineering. 11 (2): 72–87. doi:10.1106/X21V-YQKU-PMKP-XGTP. ISSN 1042-3915.
  40. ^
    Gastler, Dan; Kearns, Ed; Hime, Andrew; Stonehill, Laura C.; et al. (2012). «Measurement of scintillation efficiency for nuclear recoils in liquid argon». Physical Review C. 85 (6): 065811. arXiv:1004.0373. Bibcode:2012PhRvC..85f5811G. doi:10.1103/PhysRevC.85.065811. S2CID 6876533.
  41. ^
    Xu, J.; Calaprice, F.; Galbiati, C.; Goretti, A.; Guray, G.; et al. (26 April 2012). «A Study of the Residual 39
    Ar
    Content in Argon from Underground Sources». Astroparticle Physics. 66 (2015): 53–60. arXiv:1204.6011. Bibcode:2015APh….66…53X. doi:10.1016/j.astropartphys.2015.01.002. S2CID 117711599.
  42. ^ «Plasma electrons can be used to produce metallic films». Phys.org. 7 May 2020. Retrieved 8 May 2020.
  43. ^ Ilouga PE, Winkler D, Kirchhoff C, Schierholz B, Wölcke J (November 2007). «Investigation of 3 industry-wide applied storage conditions for compound libraries». Journal of Biomolecular Screening. 12 (1): 21–32. doi:10.1177/1087057106295507. PMID 17099243.
  44. ^ Zawalick, Steven Scott «Method for preserving an oxygen sensitive liquid product» U.S. Patent 6,629,402 Issue date: 7 October 2003.
  45. ^
    «Schedule for Renovation of the National Archives Building». Retrieved 7 July 2009.
  46. ^
    «Fatal Gas Embolism Caused by Overpressurization during Laparoscopic Use of Argon Enhanced Coagulation». MDSR. 24 June 1994.
  47. ^
    Pilmanis Andrew A.; Balldin U. I.; Webb James T.; Krause K. M. (2003). «Staged decompression to 3.5 psi using argon–oxygen and 100% oxygen breathing mixtures». Aviation, Space, and Environmental Medicine. 74 (12): 1243–1250. PMID 14692466.
  48. ^
    «Energy-Efficient Windows». FineHomebuilding.com. February 1998. Retrieved 1 August 2009.
  49. ^ Nuckols M. L.; Giblo J.; Wood-Putnam J. L. (15–18 September 2008). «Thermal Characteristics of Diving Garments When Using Argon as a Suit Inflation Gas». Proceedings of the Oceans 08 MTS/IEEE Quebec, Canada Meeting. Archived from the original on 21 July 2009. Retrieved 2 March 2009.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  50. ^ «Description of Aim-9 Operation». planken.org. Archived from the original on 22 December 2008. Retrieved 1 February 2009.
  51. ^ «WADA amends Section S.2.1 of 2014 Prohibited List». 31 August 2014. Archived from the original on 27 April 2021. Retrieved 1 September 2014.
  52. ^
    Alaska FACE Investigation 94AK012 (23 June 1994). «Welder’s Helper Asphyxiated in Argon-Inerted Pipe – Alaska (FACE AK-94-012)». State of Alaska Department of Public Health. Retrieved 29 January 2011.

Further reading

  • Brown, T. L.; Bursten, B. E.; LeMay, H. E. (2006). J. Challice; N. Folchetti (eds.). Chemistry: The Central Science (10th ed.). Pearson Education. pp. 276& 289. ISBN 978-0-13-109686-8.
  • Lide, D. R. (2005). «Properties of the Elements and Inorganic Compounds; Melting, boiling, triple, and critical temperatures of the elements». CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). CRC Press. §4. ISBN 978-0-8493-0486-6. On triple point pressure at 69 kPa.
  • Preston-Thomas, H. (1990). «The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90)». Metrologia. 27 (1): 3–10. Bibcode:1990Metro..27….3P. doi:10.1088/0026-1394/27/1/002. S2CID 250785635. On triple point pressure at 83.8058 K.

External links

  • Argon at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
  • USGS Periodic Table – Argon
  • Diving applications: Why Argon?
Аргон
Инертный газ без цвета, вкуса и запаха
Аргон

Жидкий аргон в сосуде

Название, символ, номер Арго́н / Argon (Ar), 18
Атомная масса
(молярная масса)
39,948(1) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Ne] 3s2 3p6
Радиус атома ? (71) пм
Ковалентный радиус 106 пм
Радиус иона 154 пм
Электроотрицательность 4,3 (шкала Полинга)
Электродный потенциал 0
Степени окисления 0
Энергия ионизации
(первый электрон)
 1519,6(15,76) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.) 1,784⋅10−3 г/см³
Плотность при т. п. 1,40 г/см³
Температура плавления 83,8 K (-189,35 °C)
Температура кипения 87,3 K (-185,85 °C)
Уд. теплота плавления 7,05 кДж/моль
Уд. теплота испарения 6,45 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 20,79 Дж/(K·моль)
Молярный объём 24,2 см³/моль
Структура решётки кубическая гранецентрированая
Параметры решётки 5,260 Å
Температура Дебая 85 K
Теплопроводность (300 K) 0,0164 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-37-1

Аргон — химический элемент 18-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VIII группы) третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 18. Обозначается символом Ar (лат. Argon). Третий по распространённости элемент в земной атмосфере (после азота и кислорода) — 0,93 % по объёму. Простое вещество аргон — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

Содержание

  • 1 История
    • 1.1 Происхождение названия
  • 2 Распространённость
    • 2.1 Во Вселенной
    • 2.2 Распространение в природе
  • 3 Определение
  • 4 Физические свойства
  • 5 Химические свойства
  • 6 Изотопы
  • 7 Получение
  • 8 Применение
  • 9 Биологическая роль

Аргон

История

История открытия аргона начинается в 1785 году, когда английский физик и химик Генри Кавендиш, изучая состав воздуха, решил установить, весь ли азот воздуха окисляется. В течение многих недель он подвергал воздействию электрического разряда смесь воздуха с кислородом в U-образных трубках, в результате чего в них образовывались всё новые порции бурых оксидов азота, которые исследователь периодически растворял в щёлочи. Через некоторое время образование окислов прекратилось, но после связывания оставшегося кислорода остался пузырёк газа, объём которого не уменьшался при длительном воздействии электрических разрядов в присутствии кислорода. Кавендиш оценил объём оставшегося газового пузыря в 1/120 от первоначального объёма воздуха. Разгадать загадку пузыря Кавендиш не смог, поэтому прекратил своё исследование и даже не опубликовал его результатов. Только спустя много лет английский физик Джеймс Максвелл собрал и опубликовал неизданные рукописи и лабораторные записки Кавендиша.

Дальнейшая история открытия аргона связана с именем Рэлея, который несколько лет посвятил исследованиям плотности газов, особенно азота. Оказалось, что литр азота, полученного из воздуха, весил больше литра «химического» азота (полученного путём разложения какого-либо азотистого соединения, например, закиси азота, окиси азота, аммиака, мочевины или селитры) на 1,6 мг (вес первого был равен 1,2521, а второго — 1,2505 г). Эта разница была не так уж мала, чтобы можно было её отнести на счет ошибки опыта. К тому же она постоянно повторялась независимо от источника получения химического азота.

Не придя к разгадке, осенью 1892 года Рэлей в журнале «Nature» опубликовал письмо к учёным, с просьбой дать объяснение тому факту, что в зависимости от способа выделения азота он получал разные величины плотности. Письмо прочли многие учёные, однако никто не был в состоянии ответить на поставленный в нём вопрос.

У известного уже в то время английского химика Уильяма Рамзая также не было готового ответа, но он предложил Рэлею своё сотрудничество. Интуиция побудила Рамзая предположить, что азот воздуха содержит примеси неизвестного и более тяжёлого газа, а Дьюар обратил внимание Рэлея на описание старинных опытов Кавендиша (которые уже были к этому времени опубликованы).

Пытаясь выделить из воздуха скрытую составную часть, каждый из учёных пошёл своим путём. Рэлей повторил опыт Кавендиша в увеличенном масштабе и на более высоком техническом уровне. Трансформатор под напряжением 6000 вольт посылал в 50-литровый колокол, заполненный азотом, сноп электрических искр. Специальная турбина создавала в колоколе фонтан брызг раствора щёлочи, поглощающих окислы азота и примесь углекислоты. Оставшийся газ Рэлей высушил, и пропустил через фарфоровую трубку с нагретыми медными опилками, задерживающими остатки кислорода. Опыт длился несколько дней.

Рамзай воспользовался открытой им способностью нагретого металлического магния поглощать азот, образуя твёрдый нитрид магния. Многократно пропускал он несколько литров азота через собранный им прибор. Через 10 дней объём газа перестал уменьшаться, следовательно, весь азот оказался связанным. Одновременно путём соединения с медью был удалён кислород, присутствовавший в качестве примеси к азоту. Этим способом Рамзаю в первом же опыте удалось выделить около 100 см³ нового газа.

Итак, был открыт новый элемент. Стало известно, что он тяжелее азота почти в полтора раза и составляет 1/80 часть объёма воздуха. Рамзай при помощи акустических измерений нашёл, что молекула нового газа состоит из одного атома — до этого подобные газы в устойчивом состоянии не встречались. Отсюда следовал очень важный вывод — раз молекула одноатомна, то, очевидно, новый газ представляет собой не сложное химическое соединение, а простое вещество.

Много времени затратили Рамзай и Рэлей на изучение его реакционной способности по отношению ко многим химически активным веществам. Но, как и следовало ожидать, пришли к выводу: их газ совершенно недеятелен. Это было ошеломляюще — до той поры не было известно ни одного настолько инертного вещества.

Большую роль в изучении нового газа сыграл спектральный анализ. Спектр выделенного из воздуха газа с его характерными оранжевыми, синими и зелёными линиями резко отличался от спектров уже известных газов. Уильям Крукс, один из виднейших спектроскопистов того времени, насчитал в его спектре почти 200 линий. Уровень развития спектрального анализа на то время не дал возможности определить, одному или нескольким элементам принадлежал наблюдаемый спектр. Несколько лет спустя выяснилось, что Рамзай и Рэлей держали в своих руках не одного незнакомца, а нескольких — целую плеяду инертных газов.

7 августа 1894 года в Оксфорде, на собрании Британской ассоциации физиков, химиков и естествоиспытателей, было сделано сообщение об открытии нового элемента, который был назван аргоном. В своём докладе Рэлей утверждал, что в каждом кубическом метре воздуха присутствует около 15 г открытого газа (1,288 вес. %). Слишком невероятен был тот факт, что несколько поколений учёных не заметили составной части воздуха, да ещё и в количестве целого процента! В считанные дни десятки естествоиспытателей из разных стран проверили опыты Рамзая и Рэлея. Сомнений не оставалось: воздух содержит аргон.

Через 10 лет, в 1904 году, Рэлей за исследования плотностей наиболее распространённых газов и открытие аргона получает Нобелевскую премию по физике, а Рамзай за открытие в атмосфере различных инертных газов — Нобелевскую премию по химии.

Происхождение названия

По предложению доктора Медана (председателя заседания, на котором был сделан доклад об открытии) Рэлей и Рамзай дали новому газу имя «аргон» (от др.-греч. ἀργός — ленивый, медленный, неактивный). Это название подчёркивало важнейшее свойство элемента — его химическую неактивность.

Распространённость

Во Вселенной

Содержание аргона в мировой материи мало и оценивается приблизительно в 0,02 % по массе.

Аргон (вместе с неоном) наблюдается на некоторых звёздах и в планетарных туманностях. В целом его в космосе больше, чем кальция, фосфора, хлора, в то время как на Земле существуют обратные отношения.

Аргон

Распространение в природе

Аргон — третий по содержанию после азота и кислорода компонент воздуха, его среднестатистическое содержание в атмосфере Земли составляет 0,934 % по объёму и 1,288 % по массе, его запасы в атмосфере оцениваются в 4⋅1014 т. Аргон — самый распространённый инертный газ в земной атмосфере, в 1 м³ воздуха содержится 9,34 л аргона (для сравнения: в том же объёме воздуха содержится 18,2 см³ неона, 5,2 см³ гелия, 1,1 см³ криптона, 0,09 см³ ксенона).

Содержание аргона в литосфере — 4⋅10−6 % по массе. В каждом литре морской воды растворено 0,3 см³ аргона, в пресной воде его содержится 5,5⋅10−5 — 9,7⋅10−5 %. Его содержание в Мировом океане оценивается в 7,5⋅1011 т, а в изверженных породах земной оболочки — 16,5⋅1011 т.

Определение

Качественно аргон обнаруживают с помощью эмиссионного спектрального анализа, основные характеристические линии — 434,80 и 811,53 нм. При количественном определении сопутствующие газы (O2, N2, H2, CO2) связываются специфичными реагентами (Ca, Cu, MnO, CuO, NaOH) или отделяются с помощью поглотителей (например, водных растворов органических и неорганических сульфатов). Отделение от других инертных газов основано на различной адсорбируемости их активным углём. Используются методы анализа, основанные на измерении различных физических свойств (плотности, теплопроводности и др.), а также масс-спектрометрические и хроматографические методы анализа.

Физические свойства

Аргон — одноатомный газ с температурой кипения (при нормальном давлении) −185,9 °C (немного ниже, чем у кислорода, но немного выше, чем у азота). В 100 мл воды при 20 °C растворяется 3,3 мл аргона, в некоторых органических растворителях аргон растворяется значительно лучше, чем в воде. Плотность при нормальных условиях составляет 1,7839 кг/м3

Химические свойства

Пока известны только 2 химических соединения аргона — гидрофторид аргона и CU(Ar)O, которые существуют при очень низких температурах. Кроме того, аргон образует эксимерные молекулы, то есть молекулы, у которых устойчивы возбуждённые электронные состояния и неустойчиво основное состояние. Есть основания считать, что исключительно нестойкое соединение Hg—Ar, образующееся в электрическом разряде, — это подлинно химическое (валентное) соединение. Не исключено, что будут получены другие валентные соединения аргона с фтором и кислородом, которые тоже должны быть крайне неустойчивыми. Например, при электрическом возбуждении смеси аргона и хлора возможна газофазная реакция с образованием ArCl. Также со многими веществами, между молекулами которых действуют водородные связи (водой, фенолом, гидрохиноном и другими), образует соединения включения (клатраты), где атом аргона, как своего рода «гость», находится в полости, образованной в кристаллической решётке молекулами вещества-хозяина, например, Ar·6H2O.

Соединение CU(Ar)O получено из соединения урана с углеродом и кислородом CUO. Вероятно существование соединений со связями Ar-Si и Ar-C: FArSiF3 и FArCCH.

Изотопы

Основная статья: Изотопы аргона

Аргон

Аргон представлен в земной атмосфере тремя стабильными изотопами: 36Ar (0,337 %), 38Ar (0,063 %), 40Ar (99,600 %). Почти вся масса тяжёлого изотопа 40Ar возникла на Земле в результате распада радиоактивного изотопа калия 40K (содержание этого изотопа в изверженных породах в среднем составляет 3,1 г/т). Распад радиоактивного калия идёт по двум направлениям одновременно:

 1940K → 2040Ca + e + ν¯e 

 1940K + e1840Ar + νe + γ 

Первый процесс (обычный β-распад) протекает в 88 % случаев и ведёт к возникновению стабильного изотопа кальция. Во втором процессе, где участвуют 12 % атомов, происходит электронный захват, в результате чего образуется тяжёлый изотоп аргона. Одна тонна калия, содержащегося в горных породах или водах, в течение года генерирует приблизительно 3100 атомов аргона. Таким образом, в минералах, содержащих калий, постепенно накапливается 40Ar, что позволяет измерять возраст горных пород; калий-аргоновый метод является одним из основных методов ядерной геохронологии.

Вероятные источники происхождения изотопов 36Ar и 38Ar — неустойчивые продукты спонтанного деления тяжёлых ядер, а также реакции захвата нейтронов и альфа-частиц ядрами лёгких элементов, содержащихся в урано-ториевых минералах.

Подавляющая часть космического аргона состоит из изотопов 36Ar и 38Ar. Это вызвано тем обстоятельством, что калий распространён в космосе примерно в 50 000 раз меньше, чем аргон (на Земле калий преобладает над аргоном в 660 раз). Примечателен произведенный геохимиками подсчёт: вычтя из аргона земной атмосферы радиогенный 40Ar, они получили изотопный состав, очень близкий к составу космического аргона.

Получение

В промышленности аргон получают как побочный продукт при крупномасштабном разделении воздуха на кислород и азот. При температуре −185,9 °C (87,3 кельвина) аргон конденсируется, при −189,35 °C (83,8 Кельвина) — кристаллизуется.

Ввиду близости температур кипения аргона и кислорода (90 K) разделение этих фракций ректификационным способом затруднительно. Аргон считается посторонней примесью, допускаемой только в техническом кислороде чистотой 96 %.

Применение

Аргон

Заполненная аргоном и парами ртути газоразрядная трубка

Ниже перечислены области применения аргона:

  • в аргоновых лазерах;
  • внутри ламп накаливания и при заполнении внутреннего пространства стеклопакетов;
  • в качестве защитной среды при сварке (дуговой, лазерной, контактной и т. п.) как металлов (например, титана), так и неметаллов;
  • в качестве плазмаобразователя в плазматронах при сварке и резке;
  • в пищевой промышленности аргон зарегистрирован в качестве пищевой добавки E938, в качестве пропеллента и упаковочного газа;
  • в качестве огнетушащего вещества в газовых установках пожаротушения;
  • в медицине во время операций для очистки воздуха и разрезов, так как аргон не образует химических соединений при комнатной температуре;
  • в качестве составной части атмосферы эксперимента «Марс-500» с целью снижения уровня кислорода для предотвращения пожара на борту космического корабля при путешествии на Марс;
  • из-за низкой теплопроводности аргон применяется в дайвинге для поддува сухих гидрокостюмов, однако есть ряд недостатков, например, высокая цена газа (кроме этого, нужна отдельная система для аргона);
  • в химическом синтезе для создания инертной атмосферы при работе с нестабильными на воздухе соединениями.
  • в металопластиковых окнах, для сохранения температуры в доме.

Биологическая роль

Аргон не играет никакой заметной биологической роли.

Физиологическое действие

Инертные газы обладают физиологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм. Наркотический эффект от вдыхания аргона проявляется только при барометрическом давлении свыше 0,2 МПа. В 2014 году WADA признала аргон допингом.

Содержание аргона в высоких концентрациях во вдыхаемом воздухе может вызвать головокружение, тошноту, рвоту, потерю сознания и смерть от асфиксии (в результате кислородного голодания).

 

Аргон

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

  1 2                             3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H   He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8 Uue Ubn Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs  

Аргон в таблице менделеева занимает 18 место, в 3 периоде.

Символ Ar
Номер 18
Атомный вес 39.9480000
Латинское название Argon
Русское название Аргон

Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь

Электронная схема аргона

Ar: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Короткая запись:
Ar: [Ar]

Одинаковую электронную конфигурацию имеют
атом аргона и
Si-4, P-3, S-2, Cl-1, K+1, Ca+2, Sc+3, Ti+4, V+5, Mn+7

Порядок заполнения оболочек атома аргона (Ar) электронами:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d →
5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на
‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14

Аргон имеет 18 электронов,
заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

Степень окисления аргона

Атомы аргона в соединениях имеют степени окисления 0.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле
между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается
заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается,
то степень окисления положительная.

Ионы аргона

Валентность Ar

Атомы аргона в соединениях проявляют валентность .

Валентность аргона характеризует способность атома Ar к образованию хмических связей.
Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании
химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Ar

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации,
для атома Ar эти числа имеют значение N = 3, L = 1, Ml = 1, Ms = -½

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

Как записать электронную схему аргона

Результат:
электронная схема аргона

Энергия ионизации

Чем ближе электрон к центру атома — тем больше энергии необходимо, что бы его оторвать.
Энергия, затрачиваемая на отрыв электрона от атома называется энергией ионизации и обозначается Eo.
Если не указано иное, то энергия ионизации — это энергия отрыва первого электрона, также существуют энергии
ионизации для каждого последующего электрона.

Энергия ионизации Ar:
Eo = 1521 кДж/моль

— Что такое ион читайте в статье.


Перейти к другим элементам таблицы менделеева

Где Ar в таблице менделеева?

Таблица Менделеева

Скачать таблицу менделеева в хорошем качестве

Аргон, свойства атома, химические и физические свойства.

Ar 18  Аргон

39,948(1)      1s2s2p3s3p6

Аргон — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 18. Расположен в 18-й группе (по старой классификации — главной подгруппе восьмой группы), третьем периоде периодической системы.

Общие сведения

Свойства атома аргона

Химические свойства аргона

Физические свойства аргона

Кристаллическая решётка аргона

Дополнительные сведения

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Общие сведения:

100 Общие сведения  
101 Название Аргон
102 Прежнее название
103 Латинское название Argon
104 Английское название Argon
105 Символ Ar
106 Атомный номер (номер в таблице) 18
107 Тип Неметалл
108 Группа Инертный (благородный) газ
109 Открыт Уильям Рамзай, Джон Уильям Стретт (лорд Рэлей), Великобритания, 1894 г.
110 Год открытия 1894 г.
111 Внешний вид и пр. Инертный газ без цвета, вкуса и запаха
112 Происхождение Природный материал
113 Модификации
114 Аллотропные модификации
115 Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116 Конденсат Бозе-Эйнштейна
117 Двумерные материалы
118 Содержание в атмосфере и воздухе (по массе) 1,292 %
119 Содержание в земной коре (по массе) 0,00015 %
120 Содержание в морях и океанах (по массе) 0,000045 %
121 Содержание во Вселенной и космосе (по массе) 0,02 %
122 Содержание в Солнце (по массе) 0,007 %
123 Содержание в метеоритах (по массе)
124 Содержание в организме человека (по массе)

Свойства атома аргона:

200 Свойства атома  
201 Атомная масса (молярная масса) 39,948(1) а.е.м. (г/моль)
202 Электронная конфигурация 1s2 2s2p3s3p6
203 Электронная оболочка K2 L8 M8 N0 O0 P0 Q0 R0
204 Радиус атома (вычисленный) 71 пм
205 Эмпирический радиус атома
206 Ковалентный радиус* 106 пм
207 Радиус иона 154 пм
208 Радиус Ван-дер-Ваальса 188 пм
209 Электроны, Протоны, Нейтроны 18 электронов, 18 протонов, 22 нейтронов
210 Семейство (блок) элемент p-семейства
211 Период в периодической таблице 3
212 Группа в периодической таблице 18-ая группа (по старой классификации – главная подгруппа 8-ой группы)
213 Эмиссионный спектр излучения

Химические свойства аргона:

300 Химические свойства  
301 Степени окисления 0
302 Валентность 0
303 Электроотрицательность 4,3 (шкала Полинга)
304 Энергия ионизации (первый электрон) 1520,57 кДж/моль (15,7596117(5) эВ)
305 Электродный потенциал 0
306 Энергия сродства атома к электрону -96(20) кДж/моль (-1,0(2) эВ) – предположительно

Физические свойства аргона:

401 Плотность* 0,001784 г/см3 (при 0 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – газ),

1,3954  г/см3 (при температуре кипения -185,848 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость),

1,65 г/см3 (при -233 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело)

402 Температура плавления* -189,34 °C (83,81 K, -308,81 °F)
403 Температура кипения* -185,848 °C (87,302 K, -302,526 °F)
404 Температура сублимации
405 Температура разложения
406 Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407 Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* 1,18 кДж/моль
408 Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)* 6,53 кДж/моль
409 Удельная теплоемкость при постоянном давлении
410 Молярная теплоёмкость* 20,85 Дж/(K·моль)
411 Молярный объём 22,392 см³/моль
412 Теплопроводность 17,72·10-3 Вт/(м·К) (при стандартных условиях),

0,0164 Вт/(м·К) (при 300 K)

413 Коэффициент теплового расширения
414 Коэффициент температуропроводности
415 Критическая температура*
416 Критическое давление*
417 Критическая плотность
418 Тройная точка
419 Давление паров (мм.рт.ст.)
420 Давление паров (Па)
421 Стандартная энтальпия образования ΔH
422 Стандартная энергия Гиббса образования ΔG
423 Стандартная энтропия вещества S
424 Стандартная мольная теплоемкость Cp
425 Энтальпия диссоциации ΔHдисс 
426 Диэлектрическая проницаемость
427 Магнитный тип
428 Точка Кюри
429 Объемная магнитная восприимчивость
430 Удельная магнитная восприимчивость
431 Молярная магнитная восприимчивость
432 Электрический тип
433 Электропроводность в твердой фазе
434 Удельное электрическое сопротивление
435 Сверхпроводимость при температуре
436 Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости
437 Запрещенная зона
438 Концентрация носителей заряда
439 Твёрдость по Моосу
440 Твёрдость по Бринеллю
441 Твёрдость по Виккерсу
442 Скорость звука
443 Поверхностное натяжение
444 Динамическая вязкость газов и жидкостей
445 Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных
446 Взрывоопасные концентрации смеси газа с кислородом, % объёмных
446 Предел прочности на растяжение
447 Предел текучести
448 Предел удлинения
449 Модуль Юнга
450 Модуль сдвига
451 Объемный модуль упругости
452 Коэффициент Пуассона
453 Коэффициент преломления

Кристаллическая решётка аргона:

500 Кристаллическая решётка
511 Кристаллическая решётка #1
512 Структура решётки Кубическая гранецентрированная

Кристаллическая решетка аргона

513 Параметры решётки 5,260 Å
514 Отношение c/a
515 Температура Дебая 85 К
516 Название пространственной группы симметрии Fm_ 3m
517 Номер пространственной группы симметрии 225

Дополнительные сведения:

900 Дополнительные сведения
901 Номер CAS 7440-37-1

Примечание:

* — доступно в платной версии.

Источники:

  1. https://wikipedia.org

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева


Коэффициент востребованности
2 204

Химический элемент с атомным номером 18

Химический элемент с атомным номером 18

Аргон, 18Ar

Флакон с фиолетовым светящимся газом
Аргон
Произношение ​()
Внешний вид бесцветный газ, проявляющий лилово-лиловое свечение при помещении в электрическое поле
Стандартный атомный вес A r, std (Ar) [39,792, 39,963] условно: 39,95
Аргон в периодической таблице
Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родиу м Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть (элемент) Таллий Свинец Висмут Полоний Астатин Радон
Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бор Калий Мейтнерий Дармштадций Рентгений Коперниций Нихоний Флеровий Московий Ливерморий Теннессин Оганессон
Ne. ↑. Ar. ↓. Kr
хлор ← аргон → калий
Атомный номер (Z) 18
Группа группа 18 (благородные газы)
Период период 3
Блок p-блок
Категория элемента Благородный газ
Конфигурация электронов [Ne ] 3s 3p
Электронов на оболочку 2, 8, 8
Физические свойства
Фаза при STP газ
Точка плавления 83,81 K (-189,34 ° C, -308,81 ° F)
Точка кипения 87,302 K (-185,848 ° C, -302,526 ° F)
Плотность (при STP) 1,784 г / л
в жидком состоянии (при bp ) 1,3954 г / см
Тройная точка 83,8058 K, 68,89 кПа
Критическая точка 150,687 K, 4,863 МПа
Теплота плавления 1,18 кДж / моль
Теплота испарения 6,53 кДж / моль
Молярная теплоемкость 20,85 Дж / (моль · К)
Давление пара

P(Па) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
при T (K) 47 53 61 71 87
Атомные свойства
Степени окисления 0
Электроотрицательность Шкала Полинга: нет данных
Энергии ионизации
  • 1-я: 1520,6 кДж / моль
  • 2-я: 2665,8 кДж / моль
  • 3-я: 3931 кДж / моль
  • (подробнее )
Ковалентный радиус 106 ± 10 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 188 пм
Цветные линии в спектральном диапазоне Спектральные линии аргона
Прочие свойства
Природное происхождение первобытность
Кристаллическая структура ​грань -центрированный кубический (fcc) Гранецентрированная кубическая кристаллическая структура аргона
Скорость звука 323 м / с (газ, при 27 ° C)
Теплопроводность 17,72 × 10 Вт / ( м · К)
Магнитное упорядочение диамагнитное
Магнитная восприимчивость −19,6 · 10 см / моль
Номер CAS 7440-37-1
История
Открытие и первая изоляция Лорд Рэлей и Уильям Рамзи (1894)
Основные изотопы аргона
Изотоп Изобилие Период полураспада (t1/2) Режим распада Продукт
Ar 0,334% стабильный
Ar син 35 d ε Cl
Ar 0,063% стабильный
Ar след 269 y β K
Ar 99,604% стабильный
Ar син 109,34 мин β K
Ar syn 32,9 y β K
. Ar и. Ar содержание может достигать 2,07% и 4,3% соответственно в природных образцах.. Остаток в таких случаях — аргон, содержание которого может составлять всего 93,6%.
КатегорияКатегория: аргон.

  • вид
  • обсуждение

| ссылки

аргон — химический элемент с символом Arи атомным номером 18. Он находится в 18 группе таблицы Менделеева и является благородным газом. Аргон является третьим по содержанию газом в атмосфере Земли с 0,934% (9340 ppmv ). Его более чем в два раза больше, чем водяного пара (который в среднем составляет около 4000 ppmv, но сильно варьируется), в 23 раза больше, чем диоксида углерода (400 ppmv), и более 500 раз больше, чем неон (18 частей на миллион по объему). Аргон — самый распространенный благородный газ в земной коре, составляющий 0,00015% коры.

Почти весь аргон в атмосфере Земли является радиоактивным аргоном-40, полученным в результате распада калия-40. в земной коре. Во Вселенной аргон-36 на сегодняшний день является наиболее распространенным изотопом аргона , так как он наиболее легко образуется при звездном нуклеосинтезе в сверхновых.

Название «аргон» происходит от греческого слова ἀργόν, среднего единственного числа от ργός, означающего «ленивый» или «неактивный», как указание на тот факт, что элемент почти не вступает в химические реакции. Полный октет (восемь электронов) во внешней оболочке атома делает аргон стабильным и устойчивым к связыванию с другими элементами. Его тройная точка температура 83,8058 K является определяющей фиксированной точкой в ​​Международной температурной шкале 1990 года.

Аргон получают промышленным способом путем фракционной перегонки из жидкий воздух. Аргон в основном используется в качестве инертного защитного газа при сварке и других высокотемпературных промышленных процессах, где обычно инертные вещества становятся реактивными; например, в электрических печах графита используется атмосфера аргона для предотвращения горения графита. Аргон также используется в лампах накаливания, люминесцентном освещении и других газоразрядных трубках. Аргон делает отличительный сине-зеленый газовый лазер. Аргон также используется в стартерах люминесцентного свечения.

Содержание

  • 1 Характеристики
  • 2 История
  • 3 Возникновение
  • 4 Изотопы
  • 5 Соединения
  • 6 Производство
    • 6.1 Промышленное
    • 6.2 При радиоактивных распадах
  • 7 Области применения
    • 7.1 Промышленные процессы
    • 7.2 Научные исследования
    • 7.3 Консервант
    • 7.4 Лабораторное оборудование
    • 7.5 Медицинское использование
    • 7.6 Освещение
    • 7.7 Разное использование
  • 8 Безопасность
  • 9 См. Также
  • 10 Ссылки
  • 11 Дополнительная литература
  • 12 Внешние ссылки

Характеристики

Небольшой кусочек быстро плавящегося твердого аргона

Аргон имеет примерно такую ​​же растворимость в вода в качестве кислорода и в 2,5 раза более растворима в воде, чем азот. Аргон не имеет цвета, запаха, негорючего вещества и нетоксичен как твердое вещество, жидкость или газ. Аргон химически инертен в большинстве условий и не образует подтвержденных стабильных соединений при комнатной температуре.

Хотя аргон является благородным газом, он может образовывать некоторые соединения в различных экстремальных условиях. Фторгидрид аргона (HArF), соединение аргона с фтором и водородом, которое стабильно ниже 17 К (-256,1 ° C; -429,1 ° F), был продемонстрирован. Хотя нейтральные химические соединения аргона в основном состоянии в настоящее время ограничиваются HArF, аргон может образовывать клатраты с водой, когда атомы аргона захватываются решеткой из молекул воды. Были продемонстрированы ионы, такие как ArH., и комплексы возбужденного состояния, такие как ArF. Теоретический расчет предсказывает еще несколько соединений аргона, которые должны быть стабильными, но еще не синтезированы.

История

A: пробирка, B: разбавленная щелочь, C: U-образная стеклянная трубка, D: платиновый электрод

Аргон (греч. ἀργόν, среднее единственное число of ἀργός, означающее «ленивый» или «неактивный») назван в связи с его химической неактивностью. Это химическое свойство этого первого обнаруженного благородного газа произвело впечатление на авторов названий. Генри Кавендиш в 1785 году предположил, что инертный газ является компонентом воздуха.

Аргон был впервые изолирован из воздуха в 1894 году лордом Рэли и сэром <520.>Уильям Рамзи в Университетском колледже Лондона путем удаления кислорода, диоксида углерода, воды и азота из образца чистой воздух. Они впервые достигли этого, повторив эксперимент Генри Кавендиша. Они захватили смесь атмосферного воздуха с дополнительным кислородом в пробирке (A) вверх ногами над большим количеством разбавленного раствора щелочи (B), который в первоначальном эксперименте Канвендиша был гидроксидом калия, и передали ток через провода, изолированные U-образными стеклянными трубками (CC), которые герметизированы вокруг электродов из платиновой проволоки, оставляя концы проводов (DD) открытыми для газа и изолированными от раствора щелочи. Дуга питалась от батареи из пяти ячеек Гроува и катушки Румкорфа среднего размера. Щелочь поглощала оксиды азота, образующиеся при дуге, а также диоксид углерода. Они включали дугу до тех пор, пока уменьшение объема газа не прекращалось в течение по крайней мере часа или двух, а спектральные линии азота не исчезали при исследовании газа. Оставшийся кислород прореагировал с щелочным пирогаллатом, оставив после себя явно неактивный газ, который они назвали аргоном.

Перед выделением газа они определили, что азот, полученный из химических соединений, на 0,5% легче, чем азот из атмосферы. Разница была небольшой, но достаточно важной, чтобы привлекать их внимание на многие месяцы. Они пришли к выводу, что в воздухе есть еще один газ, смешанный с азотом. Аргон также был обнаружен в 1882 году в результате независимых исследований Х. Ф. Ньюолла и У. Н. Хартли. Каждый наблюдал новые линии в спектре излучения воздуха, которые не соответствовали известным элементам.

До 1957 года символ аргона был «A», но теперь это «Ar».

Возникновение

Аргон составляет 0,934% по объему и 1,288% по массе атмосферы Земли, а воздух является основным промышленным источником продуктов очищенного аргона. Аргон выделяют из воздуха фракционированием, чаще всего с помощью криогенной фракционной перегонки, процесса, который также дает очищенный азот, кислород, неон, криптон и ксенон. Земная кора и морская вода содержат 1,2 и 0,45 промилле аргона, соответственно.

Изотопы

Основными изотопами аргона, обнаруженными на Земле, являются. Ar (99,6 %),. Ar (0,34%) и. Ar (0,06%). Встречающийся в природе. K, с периодом полураспада 1,25 × 10 лет, распадается до стабильного. Ar (11,2%) в результате захвата электронов или испускания позитронов, а также до стабильного. Ca (88,8%) посредством бета-распада. Эти свойства и соотношения используются для определения возраста горных пород с помощью датирования K – Ar.

В атмосфере Земли. Ar образуется в результате активности космических лучей в первую очередь нейтронным захватом. Ar с последующим испусканием двух нейтронов. В подповерхностной среде он также образуется за счет захвата нейтронов. К ​​с последующим испусканием протонов.. Ar создается в результате захвата нейтронов. Ca с последующим выбросом альфа-частиц в результате подземных ядерных взрывов. Его период полураспада составляет 35 дней.

В разных местах в Солнечной системе изотопный состав аргона сильно различается. Если основным источником аргона является распад . K в горных породах,. Ar будет доминирующим изотопом, как и на Земле. В аргоне, образующемся непосредственно при звездном нуклеосинтезе, преобладает альфа-процесс нуклид. Ar. Соответственно, солнечный аргон содержит 84,6%. Ar (согласно измерениям солнечного ветра ), а соотношение трех изотопов Ar: Ar: Ar в атмосферах внешних планет составляет 8400: 1600: 1. Это контрастирует с низким содержанием первичного. Ar в атмосфере Земли, которое составляет всего 31,5 ppmv (= 9340 ppmv × 0,337%), что сравнимо с содержанием неона (18,18 ppmv) на Земле и с межпланетными газами. измерено зондами .

Атмосферы Марса, Меркурия и Титана (самый большой спутник Сатурна ) содержат аргон, преимущественно как. Ar, и его содержание может достигать 1,93% (Марс).

Преобладание радиогенного. Ar является причиной стандартной атомной массы земного аргона больше, чем у следующего элемента, калия, факт, который озадачил, когда аргон был открыт. Менделеев расположил элементы в своей таблице Менделеева в порядке атомного веса, но инертность аргона предполагала размещение элементов перед химически активным щелочным металлом. Генри Мозли позже решил эту проблему, показав, что периодическая таблица на самом деле организована в порядке атомного номера (см. История периодической таблицы ).

Соединения

Модель, заполняющая пространство из фторгидрида аргона

Полный октет аргона электронов указывает на полные s- и p-подоболочки. Эта оболочка с полной валентностью делает аргон очень стабильным и чрезвычайно устойчивым к связыванию с другими элементами. До 1962 года аргон и другие благородные газы считались химически инертными и неспособными образовывать соединения; однако с тех пор были синтезированы соединения более тяжелых благородных газов. Первое соединение аргона с пентакарбонилом вольфрама, W (CO) 5 Ar, было выделено в 1975 году. Однако в то время оно не было широко признано. В августе 2000 года другое соединение аргона, фторгидрид аргона (HArF), было образовано исследователями из Университета Хельсинки, направив ультрафиолетовый свет на замороженный аргон, содержащий небольшое количество фтороводород с иодидом цезия. Это открытие вызвало осознание того, что аргон может образовывать слабосвязанные соединения, хотя и не первое. Он стабилен до 17 кельвин s (-256 ° C). метастабильный ArCF. 2дикатион, который является валентно- изоэлектронным с карбонилфторидом и фосгеном, наблюдался в 2010 году. Аргон-36 в форме ионов гидрида аргона (аргоний ) был обнаружен в межзвездной среде, связанной с Крабовидной туманностью сверхновая ; это была первая молекула благородного газа, обнаруженная в космическом пространстве.

Твердый аргон гидрид (Ar (H 2)2) имеет ту же кристаллическую структуру, что и MgZn 2Фаза Лавеса. Она образуется при давлениях от 4,3 до 220 ГПа, хотя измерения комбинационного рассеяния показывают, что молекулы H 2 в Ar (H 2)2диссоциируют выше 175 ГПа.

Производство

Промышленный

Аргон получают промышленным способом путем фракционной перегонки жидкого воздуха в криогенной блок разделения воздуха ; процесс, который отделяет жидкий азот, который кипит при 77,3 K, от аргона, который кипит при 87,3 K, и жидкого кислорода, который кипит при 90,2 K. Ежегодно во всем мире производится около 700 000 тонн аргона.

При радиоактивных распадах

Ar самый распространенный изотоп аргона образуется при распаде K с периодом полураспада 1,25 × 10 лет за счет захвата электрона или испускания позитрона. Из-за этого i t используется в калий-аргоновом датировании для определения возраста горных пород.

Области применения

Баллоны, содержащие газообразный аргон, для использования при тушении пожара без повреждения серверного оборудования

Аргон обладает несколькими желательными свойствами:

  • Аргон является химически инертным газом.
  • Аргон — это дешевая альтернатива, когда азот недостаточно инертен.
  • Аргон имеет низкую теплопроводность.
  • Аргон обладает электронными свойствами (ионизацией и / или спектром излучения), желательными для некоторых приложений.

Другие благородные газы также подходят для большинства этих применений, но аргон, безусловно, самый дешевый. Аргон недорог, поскольку он естественным образом встречается в воздухе и легко получается как побочный продукт криогенного разделения воздуха при производстве жидкого кислорода и жидкости. азот : основные компоненты воздуха используются в крупных промышленных масштабах. Другие благородные газы (кроме гелия ) также производятся таким образом, но аргон, безусловно, является наиболее распространенным. Основная часть применений аргона возникает просто потому, что он инертен и относительно дешев.

Промышленные процессы

Аргон используется в некоторых высокотемпературных промышленных процессах, где обычно нереактивные вещества становятся реактивными. Например, в графитовых электрических печах используется атмосфера аргона для предотвращения горения графита.

Для некоторых из этих процессов присутствие азота или кислорода может вызвать дефекты в материале. Аргон используется в некоторых типах дуговой сварки, таких как дуговой сварке металлическим металлом и дуговой сварке вольфрамовым электродом, а также при обработке титана. и другие реактивные элементы. Атмосфера аргона также используется для выращивания кристаллов кремния и германия.

. Аргон используется в птицеводстве для удушения птиц либо для массового уничтожения после вспышек заболеваний, либо для массового уничтожения птиц. или как средство убоя более гуманное, чем электрическое оглушение. Аргон плотнее воздуха и вытесняет кислород вблизи земли во время удушения инертным газом. Его нереактивная природа делает его подходящим в пищевом продукте, а поскольку он заменяет кислород в мертвой птице, аргон также увеличивает срок хранения.

Аргон иногда используется для тушения пожаров, где ценно оборудование может быть повреждено водой или пеной.

Научные исследования

Жидкий аргон используется в качестве мишени для нейтринных экспериментов и прямого поиска темной материи. Взаимодействие между гипотетическими WIMP и ядром аргона дает сцинтилляционный свет, который обнаруживается фотоэлектронными умножителями. Двухфазные детекторы, содержащие газообразный аргон, используются для обнаружения ионизированных электронов, образующихся во время рассеяния WIMP-ядра. Как и большинство других сжиженных благородных газов, аргон имеет высокий выход сцинтилляционного света (около 51 фотона / кэВ), прозрачен для собственного сцинтилляционного света и относительно легко очищается. По сравнению с ксеноном, аргон дешевле и имеет отчетливый временной профиль сцинтилляции, что позволяет отделить отдачу электронов от отдачи ядер. С другой стороны, его собственный фон бета-излучения больше из-за загрязнения. Ar, если только не используется аргон из подземных источников, который имеет гораздо меньше загрязнения. Ar. Большая часть аргона в атмосфере Земли была произведена в результате электронного захвата долгоживущего. K (. K + e →. Ar + ν), присутствующего в природном калии на Земле. Активность. Ar в атмосфере поддерживается за счет космогенного образования посредством реакции выбивания. Ar (n, 2n). Ar и подобных реакций. Период полураспада. Ar составляет всего 269 лет. В результате подземный Ar, защищенный камнями и водой, имеет гораздо меньшее загрязнение. Ar. Детекторы темной материи, в настоящее время работающие с жидким аргоном, включают DarkSide, WArP, ArDM, microCLEAN и DEAP. Эксперименты с нейтрино включают ICARUS и MicroBooNE, оба из которых используют жидкий аргон высокой чистоты в проекционной камере для мелкозернистого трехмерного изображения взаимодействий нейтрино.

В университете Линчёпинга, Швеция, инертный газ используется в вакуумной камере, в которую вводится плазма для ионизации металлических пленок. В результате этого процесса получается пленка, которую можно использовать для производства компьютерных процессоров. Новый процесс устранит необходимость в химических ваннах и использовании дорогих, опасных и редких материалов.

Консервант

Образец цезия упаковывают в атмосфере аргона, чтобы избежать реакции с воздухом.

Аргон используется для вытеснения кислород- и влагосодержащего воздуха в упаковочном материале для увеличения срока службы. срок годности содержимого (аргон имеет европейский код пищевой добавки E938). Воздушное окисление, гидролиз и другие химические реакции, приводящие к разложению продуктов, замедляются или полностью предотвращаются. Химические вещества высокой чистоты и фармацевтические препараты иногда упаковываются и запечатываются в аргоне.

В виноделии аргон используется в различных сферах деятельности, чтобы создать барьер против кислорода на поверхности жидкости, который может портить вино, подпитывая как микробный метаболизм (как в случае уксуснокислых бактерий ), так и стандартный окислительно-восстановительный химический состав.

Аргон иногда используется в качестве пропеллента в аэрозольных баллонах.

Аргон также используется в качестве консерванта для таких продуктов, как лак, полиуретан и краска, вытесняя воздух для подготовки контейнера для хранения.

С 2002 года Американский национальный архив хранит важные национальные документы, такие как Декларация независимости и Конституция в заполненных аргоном ящиках, чтобы предотвратить их разрушение. Аргон предпочтительнее гелия, который использовался в предыдущие пять десятилетий, потому что газообразный гелий выходит через межмолекулярные поры в большинстве контейнеров и должен регулярно заменяться.

Лабораторное оборудование

Перчаточные боксы часто используются заполненный аргоном, который рециркулирует через скрубберы для поддержания кислорода -, азота — и атмосферы без влаги

В качестве инертного газа <141 может использоваться аргон.>внутри линий Шленка и перчаточных ящиков. Аргон предпочтительнее менее дорогого азота в тех случаях, когда азот может реагировать с реагентами или аппаратом.

аргон может использоваться в качестве газа-носителя в газовой хроматографии и в масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением ; это предпочтительный газ для плазмы, используемой в ICP спектроскопии. Аргон является предпочтительным для нанесения покрытия распылением образцов для растровой электронной микроскопии. Газ аргон также обычно используется для напыления тонких пленок, как в микроэлектронике, и для очистки пластин в микропроизводстве.

Медицинское использование

Криохирургия процедуры, такие как в качестве криоабляции используйте жидкий аргон для разрушения ткани, такой как раковые клетки. Он используется в процедуре, называемой «коагуляция с усилением аргона», форма плазменного луча аргона электрохирургия. Процедура сопряжена с риском возникновения газовой эмболии и привела к смерти как минимум одного пациента.

Голубые аргоновые лазеры используются в хирургии для сварки артерий, разрушать опухоли и исправлять дефекты глаз.

Аргон также экспериментально использовался для замены азота в дыхательной смеси или смеси для декомпрессии, известной как Argox, для ускорения удаления растворенного азота из крови.

Освещение

Аргон газоразрядная лампа, образующая символ аргона «Ar»

Лампы накаливания заполнены аргоном для сохранения нитей при высокой температуре из-за окисления. Он используется для определенного способа ионизации и излучения света, например, в плазменных шарах и калориметрии в экспериментальной физике элементарных частиц. Газоразрядные лампы, наполненные чистым аргоном, излучают сиреневый / фиолетовый свет; с аргоном и немного ртути, синий свет. Аргон также используется для синих и зеленых аргон-ионных лазеров.

Разное применение

Аргон используется для теплоизоляции в энергоэффективных окнах. Аргон также используется в техническом подводном плавании с аквалангом для надувания сухого костюма, потому что он инертен и имеет низкую теплопроводность.

Аргон используется в качестве топлива при разработке Магнитоплазменной Ракеты с переменным удельным импульсом (ВАСИМР). Сжатый газ аргон может расширяться для охлаждения головок ГСН некоторых версий ракеты AIM-9 Sidewinder и других ракет, в которых используются охлаждаемые головки ГСН. Газ хранится при высоком давлении..

Аргон-39, с периодом полураспада 269 лет, использовался для ряда применений, в основном ледяной керн и грунтовые воды. свидание. Кроме того, калий-аргоновое датирование и связанное с ним аргоно-аргоновое датирование используется для датировки осадочных, метаморфических и магматических пород..

Аргон использовался спортсменами в качестве допинга для имитации гипоксических состояний. В 2014 году Всемирное антидопинговое агентство (WADA) добавило аргон и ксенон в список запрещенных веществ и методов, хотя в настоящее время нет надежного теста на злоупотребление. 358>

Безопасность

Хотя аргон не токсичен, он на 38% плотнее, чем воздух, и поэтому считается опасным удушающим веществом в закрытых помещениях. Его трудно обнаружить, потому что он не имеет цвета, запаха и вкуса. Инцидент 1994 года, когда мужчина задохнулся после входа в заполненную аргоном секцию нефтепровода, строящуюся на Аляске, подчеркивает опасность утечки аргона из резервуара в замкнутом пространстве и подчеркивает необходимость правильного использования, хранения и обращения.

См. также

  • Химический портал
  • Промышленный газ
  • Отношение кислород-аргон, соотношение двух физически похожих газов, которое имеет важное значение в различные сектора.

.

Ссылки

Дополнительная литература

  • Brown, TL; Bursten, B.E.; ЛеМэй, Х. Э. (2006). Дж. Чаллис; Н. Фолчетти (ред.). Химия: Центральная наука (10-е изд.). Пирсон Образование. стр. 276 и 289. ISBN 978-0-13-109686-8.
  • Лиде, Д. Р. (2005). «Свойства элементов и неорганических соединений; плавление, кипение, тройные и критические температуры элементов». Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). CRC Нажмите. §4. ISBN 978-0-8493-0486-6.Давление тройной точки при 69 кПа.
  • Престон-Томас, Х. (1990). «Международная температурная шкала 1990 г. (ITS-90)». Метрология. 27(1): 3–10. Bibcode : 1990Metro..27…. 3P. doi : 10.1088 / 0026-1394 / 27/1/002.При давлении тройной точки при 83,8058 К.

Внешние ссылки

  • Аргон при Периодическая таблица видео (Университет Ноттингема)
  • Периодическая таблица Геологической службы США — аргон
  • Дайвинг-приложения: Почему аргон?

Содержание

  1. История открытия
  2. Химические и физические свойства
  3. Где находится
  4. В каких областях применяется

Аргон — химический элемент, который находится под номером 18 в периодической таблице Менделеева. Как вещество, аргон представляет собой одноатомный инертный газ без запаха, вкуса и цвета. Занимает 3-е место по распространённости на Земле. Его опережают кислород и азот.

История открытия

Учёные не подозревали о существовании аргона до 1785 года. С того момента начались многочисленные эксперименты. Химики и физики из Англии подвергали порцию воздуха воздействию электрического тока и щёлочи. Это было необходимо для того, чтобы разделить воздух на молекулы веществ, из которых он состоит. В конце экспериментов всегда оставался неизвестный газ, который в полтора раза тяжелее азота.

Аргон официально был представлен 7 августа 1894 года на Британском собрании физиков, химиков и естествоиспытателей в Оксфорде. О его открытии был сделан доклад английскими учёными Джоном Рэлеем и Уильямом Рамзаем. Именно они проводили большинство исследований воздуха, и в конце концов обнаружили аргон.

«Аргон» с древнегреческого переводится как «неактивный, медленный, ленивый». Название полностью отражает суть элемента, поскольку он химически неактивен.

Химические и физические свойства

Аргон недеятелен. Практически не вступает в реакцию с другими веществами. Кипит при температуре -185 °C в нормальных условиях. При температуре -189 °C образует кристаллы. Имеет 3 стабильных изотопа  36Ar (0,337 %), 38Ar (0,063 %), 40Ar (99,600 %).

Где находится

На Земле аргона больше всего содержится в воздухе. Также вещество находится в Мировом океане, в солёной и пресной воде, и в земной коре.

Во Вселенной данный инертный газ распространён мало. Совместно с неоном аргон присутствует в некоторых планетарных туманностях и на звёздах.

В каких областях применяется

Аргон используется для создания лазеров и плазмообразователя. Широкое применение для инертного газа нашли в контактной, лазерной и дуговой сварке. При этом существует 3 сорта аргона. Они различаются между собой по наличию посторонних примесей и используются для разных металлов. Первый сорт чист на 99,99%, второй на 99,99%, а третий на 99,95%.

Инертный газ нашёл своё место не только в технической промышленности, но и в пищевой. Так, пищевая добавка Е938 — это и есть аргон.

Аргон не влияет на организм человека, если он находится в воздухе в нормальных количествах. Всемирное антидопинговое агентство (ВАДА) признало аргон допингом в 2014 году. При барометрическом давлении от 0,2 МПа и выше данный инертный газ может временно усилить психологическую или физическую деятельность человека. Только при очень высокой концентрации аргон может спровоцировать тошноту, головную боль, рвоту и даже удушение от нехватки кислорода.

Смотрите также химические соединения аргона.

  • Арго в кропоткине телефон
  • Арго в красноярске адреса телефоны
  • Арго бугульма ресторан телефон
  • Арго бассейн темиртау телефон
  • Арго абакан телефон чертыгашева