Аргон газ инертный: Аргон – это газ: плотность, формула, масса в баллоне, применение в сварке

alexxlab | 15.10.2018 | 0 | Разное

Содержание

Аргон

Аргон
Атомный номер 18
Внешний вид простого вещества инертный газ без цвета, вкуса и запаха
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
39,948 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома  ? (71)[1]пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
1519,6(15,75) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ne] 3s2 3p6
Химические свойства
Ковалентный радиус 106 пм
Радиус иона 154 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
0,0
Электродный потенциал 0
Степени окисления 0
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при -186 °C) 1,40 г/см³
Молярная теплоёмкость 20,79[2]Дж/(K·моль)
Теплопроводность 0,0177 Вт/(м·K)
Температура плавления 83,8 K
Теплота плавления n/a кДж/моль
Температура кипения 87,3 K
Теплота испарения 6,52 кДж/моль
Молярный объём 24,2 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая гранецентрированая
Параметры решётки 5,260 Å
Отношение c/a
Температура Дебая 85 K
Ar 18
39,948
[Ne]3s23p6
Аргон

Аргон — элемент главной подгруппы восьмой 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 (CAS-номер: 7440–37–1) — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

История

Схема атома аргона

История открытия аргона начинается в 1785 году, когда английский физик и химик Генри Кавендиш, изучая состав воздуха, решил установить, весь ли азот воздуха окисляется. С помощью электрофорной машины в течение многих недель он подвергал воздействию электрического разряда смесь воздуха с кислородом в U-образных трубках, в результате чего в них образовывались все новые порции бурых окислов азота, которые исследователь периодически растворял в щёлочи. Через некоторое время образование окислов прекращалось, но, после связывания оставшегося кислорода, оставался газовый пузырь, 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[4][5]. Разгадать загадку пузыря Кавендиш не смог, поэтому прекратил свое 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 свое сотрудничество. Интуиция побудила Рамзая предположить, что азот воздуха содержит примеси неизвестного и более тяжелого 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 пошел 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 удален 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 ученых не заметили составной части воздуха, да еще 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 распространнённых 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 греч. αργός — ленивый, медленный, неактивный). Это название подчеркивало важнейшее свойство элемента — его химическую неактивность.

Распространённость

Во Вселенной

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

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

Земная кора

Аргон — третий по содержанию после азота и кислорода компонент воздуха, его среднестатистическое содержание в атмосфере Земли составляет 0,934 % по объему 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 объеме 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.

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 возбужденные 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.

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

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:

Первый процесс (обычный β-распад) протекает в 88 % случаев и ведет 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 аргон конденсируется, при −189,4°С — кристаллизуется.

Применение

Заполненная аргоном и парами ртути газоразрядная трубка

Применения аргона:

  • в аргоновых лазерах
  • в лампах накаливания и при заполнении внутреннего пространства стеклопакетов
  • в качестве защитной среды при сварке (дуговой, лазерной, контактной и т. п. ) как металлов, 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

Биологическая роль

Аргон не играет никакой 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..

 

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

Для чего нужен защитный газ?


Важным элементом сварки методами TIG, MIG/MAG является защитный газ. TIG-сварка – ручная дуговая сварка неплавящимся электродом из вольфрама в среде защитного газа. Сварка MIG/MAG – дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа.

Высокое качество сварки и производительность процесса зависит от защитного газа. Воздушная среда вокруг места сварки может содержать вредные примеси, частицы влаги, загрязнители. В результате при попадании воздуха в шов его коррозийная стойкость и прочность значительно снижаются, могут образоваться поры, измениться геометрические характеристики сварного соединения. Защитный газ соответственно защищает еще расплавленный сварной шов в процессе затвердевания от возможного окисления, влажности и других примесей в воздухе.

В качестве защитных газов используются инертные и активные газы. Наиболее распространенными защитными газами являются инертные газы гелий и аргон и активные – углекислый газ и кислород. Также могут использоваться их смеси.

Инертные газы не вступают в реакцию с расплавленным материалом свариваемых изделий. Функция инертного газа – только защита шва во время процесса. Инертный газ используется в сварке методом TIG и MIG. Активный газ напротив активно участвует в сварочном процессе. Газ стабилизирует дугу и обеспечивает равномерный перенос материала в сварной шов. Активный газ используется в сварке методом MAG.

Ярким примером защитного газа в сварочном процессе выступает аргон. Аргон абсолютно не реагирует ни с какими видами металлов, поэтому не вступает в реакцию с расплавленным металлов шва в любых условиях. Аргон наиболее широко используется в сварке методом TIG. Но при этом смесь углекислого газа и аргона уже относится к активным газам, как и, например, смесь кислорода с углекислым газом, и уже активно реагирует с материалом шва, поэтому не подходит для TIG-сварки.

Аргон не вызывает окисления и не влияет на итоговый химический состав сварного шва. Также инертным газом является гелий. Использование гелия позволяет лучше проплавить кромки и повысить скорость сварки по сравнению с аргоном. Поэтому часто используют смесь аргона с гелий для получения преимущества от использования обоих видов газов. Смесь аргона с гелием используется при сварке методами TIG и MIG.

Активные газы – углекислый газ и кислород – используются в качестве окисляющего компонента в сварке методом MAG. Их использование позволяет стабилизировать дугу и обеспечить более равномерный перенос материала. Активные газы обычно используются в виде смесей. Процентное содержание того или иного газа в смеси зависит от типа свариваемой стали.

Также к активным газам, применяемым в сварке, относят водород и азот. Водород применяется для работы с некоторыми видами нержавеющих сталей. Азот подходит для работы с медью.

Аргон инертный газ (стр. 1 из 3)

Общие сведения об открытиях благородных газов

К благородным газам относятся гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. По своим свойствам они не похожи ни на какие другие элементы и в периодической системе располагаются между типичными металлами и неметаллами.

История открытия инертных газов представляет большой интерес: во-первых, как триумф введённых Ломоносовым количественных методов химии(открытие аргона), а во-вторых, как триумф теоретического предвидения (открытие остальных инертных газов), опирающегося на величайшее обобщение химии – периодический закон Менделеева.

Открытие физиком Рэлеем и химиком Рамзаем первого благородного газа – аргона – произошло в то время, когда построение периодической системы казалось завершённым и в ней оставалось лишь несколько пустых клеток.

Ещё 1785 году английский химик и физик Г. Кавендиш обнаружил в воздухе какой-то новый газ, необыкновенно устойчивый химически. На долю этого газа приходилась примерно одна сто двадцатая часть объема воздуха. Но что это за газ, Кавендишу выяснить не удалось.

Об этом опыте вспомнили 107 лет спустя, когда Джон Уильям Стратт (лорд Рэлей) натолкнулся на ту же примесь, заметив, что азот воздуха тяжелее, чем азот, выделенный из соединений. Не найдя достоверного объяснения аномалии, Рэлей через журнал «Nature» обратился к коллегам-естествоиспытателям с предложением вместе подумать и поработать над разгадкой ее причин...

Спустя два года Рэлей и У. Рамзай установили, что в азоте воздуха действительно есть примесь неизвестного газа, более тяжелого, чем азот, и крайне инертного химически. “Воздух при помощи раскалённой меди был лишён своего кислорода и затем нагрет с кусочками магния в трубочке. После того как значительное количество азота было поглощено магнием, была определена плотность остатка. Плотность оказалась в 15 раз больше плотности водорода, тогда как плотность азота только в 14 раз больше её. Эта плотность возрастала ещё по мере дальнейшего поглощения азота, пока не достигла 18. Этим было доказано, что воздух содержит газ, плотность которого больше плотности азота… Я получил 100 см3 этого вещества и нашёл его плотность равной 19,9. Оно оказалось одноатомным газом.” Когда они выступили с публичным сообщением о своем открытии, это произвело ошеломляющее впечатление. Многим казалось невероятным, чтобы несколько поколений ученых, выполнивших тысячи анализов воздуха, проглядели его составную часть, да еще такую заметную - почти процент! Кстати, именно в этот день и час, 13 августа 1894 года, аргон и получил свое имя, которое в переводе с греческого значит «недеятельный».

Гелий впервые был идентифицирован как химический элемент в 1868 П.Жансеном при изучении солнечного затмения в Индии. При спектральном анализе солнечной хромосферы была обнаружена ярко-желтая линия, первоначально отнесенная к спектру натрия, однако в 1871 Дж.Локьер и П.Жансен доказали, что эта линия не относится ни к одному из известных на земле элементов. Локьер и Э.Франкленд назвали новый элемент гелием от греч. «гелиос», что означает солнце. В то время не знали, что гелий – инертный газ, и предполагали, что это металл. И только спустя почти четверть века гелий был обнаружен на земле. В 1895, через несколько месяцев после открытия аргона, У.Рамзай и почти одновременно шведские химики П.Клеве и Н.Ленгле установили, что гелий выделяется при нагревании минерала клевеита. Год спустя Г.Кейзер обнаружил примесь гелия в атмосфере, а в 1906 гелий был обнаружен в составе природного газа нефтяных скважин Канзаса. В том же году Э.Резерфорд и Т.Ройдс установили, что a-частицы, испускаемые радиоактивными элементами, представляют собой ядра гелия.

После этого открытия Рамзай пришёл к выводу, что существует целая группа химических элементов, которая располагается в периодической системе между щелочными металлами и галогенами. Пользуясь периодическим законом и методом Менделеева, было определено количество неизвестных благородных газов и их свойства, в частности их атомные массы. Это позволило осуществить и целенаправленные поиски благородных газов.

Вначале Рамзай и его сотрудники занялись минералами, природными водами, даже метеоритами. Результаты анализов неизменно оказывались отрицательными. Между тем—теперь мы это знаем—новый газ в них был. Но методами, существовавшими в конце прошлого века, эти «микроследы» не улавливались. Затем исследователи обратились к воздуху.

Всего за четыре последующих года было открыто четыре новых элемента, при этом неон, криптон и ксенон были выделены из воздуха.

Воздух, очищенный предварительно от углекислоты и влаги, сжижали, а затем начинали медленно испарять. Сначала «летят» более легкие газы. После испарения основной массы воздуха рассортировывают оставшиеся тяжелые инертные газы. Затем, полученные фракции исследовали. Одним из методов поиска был спектральный анализ: газ помещали в разрядную трубку, подключали ток и по линиям спектра определяли «кто есть кто».

Когда в разрядную трубку поместили первую, самую легкую и низкокипящую фракцию воздуха, то в спектре наряду с известными линиями азота, гелия и аргона были обнаружены новые линии, из них особенно яркими были красные и оранжевые. Они придавали свету в трубке огненную окраску. В момент, когда Рамзай наблюдал спектр только что полученного газа, в лабораторию вошел его двенадцатилетний сын, успевший стать «болельщиком» отцовых работ. Увидев необычное свечение, он воскликнул: «new one!» Так возникло название газа «неон», по-древнегречески значит «новый».

После того как были открыты гелий, неон и аргон, завершающие три первых периода таблицы Менделеева, уже не вызывало сомнений, что четвёртый, пятый и шестой периоды тоже должны оканчиваться инертным газом. Но найти их удалось не сразу. Это и неудивительно: в 1 м3 воздуха 9, 3 л аргона и всего лишь 0, 08 мл ксенона. Но к тому времени стараниями ученых, прежде всего англичанина Траверса, появилась возможность получать значительные количества жидкого воздуха. Стал доступен даже жидкий водород. Благодаря этому Рамзай совместно с Траверсом смог заняться исследованием наиболее труднолетучей фракции воздуха, получающейся после отгонки гелия, водорода, неона, кислорода, азота и аргона. Остаток содержал сырой (то есть неочищенный) криптон (“скрытый”). Однако после откачки его в сосуде неизменно оставался пузырек газа. Этот газ голубовато светился в электрическом разряде и давал своеобразный спектр с линиями в областях от оранжевой до фиолетовой. Характерные спектральные линии — визитная карточка элемента. У Рамзая и Траверса были все основания считать, что открыт новый инертный газ. Его назвали ксеноном, что в переводе с греческого значит «чужой»: в криптоновой фракции воздуха он действительно выглядел чужаком. В поисках нового элемента и для изучения его свойств Рамзай и Траверс переработали около ста тонн жидкого воздуха; индивидуальность ксенона как нового химического элемента они установили, оперируя всего 0,2 см3 этого газа. Необычайная для того времени тонкость эксперимента! Хотя содержание ксенона в атмосфере крайне мало, именно воздух — практически единственный и неисчерпаемый источник ксенона. Неисчерпаемый — потому, что почти весь ксенон возвращается в атмосферу.

Заслуга открытия высшего представителя инертных газов принадлежит тому же Рамзаю. При помощи весьма тонких технических приёмов он доказал, что радиоактивное истечение из радия – эманация радия – представляет собой газ, подчиняющийся всем законам обычных газов, химически инертный и обладающий характерным спектром. Его молекулярный вес – около 220 – был Рамзаем измерен по скорости диффузии. Если предположить, что ядро атома эманации радия – это остаток ядра радия после выбрасывания из него ядра атома гелия - a-частицы, то заряд его должен быть равен 88-2=86, т.е. новый элемент должен действительно быть инертным газом с атомным весом 226-4=222.

Таким образом, после блестящих экспериментов 16 марта 1900 г. в Лондоне произошла встреча Менделеева и Рамзая, на которой было официально решено включить в периодическую систему новую группу химических элементов.

Аргон

История открытия Аргона

В 1785 г. английский химик и физик Г. Кавендиш обнаружил в воздухе какой-то новый газ, необыкновенно устойчивый химически. На долю этого газа приходилась примерно одна сто двадцатая часть объема воздуха. Но что это за газ, Кавендишу выяснить не удалось.

Об этом опыте вспомнили 107 лет спустя, когда Джон Уильям Стратт (лорд Рэлей) натолкнулся на ту же примесь, заметив, что азот воздуха тяжелее, чем азот, выделенный из соединений. Не найдя достоверного объяснения аномалии, Рэлей через журнал «Nature» обратился к коллегам-естествоиспытателям с предложением вместе подумать и поработать над разгадкой ее причин...

Спустя два года Рэлей и У. Рамзай установили, что в азоте воздуха действительно есть примесь неизвестного газа, более тяжелого, чем азот, и крайне инертного химически.

Когда они выступили с публичным сообщением о своем открытии, это произвело ошеломляющее впечатление. Многим казалось невероятным, чтобы несколько поколений ученых, выполнивших тысячи анализов воздуха, проглядели его составную часть, да еще такую заметную – почти процент!

Кстати, именно в этот день и час, 13 августа 1894 г., аргон и получил свое имя, которое в переводе с греческого значит «недеятельный». Его предложил председательствовавший на собрании доктор Медан.

Между тем нет ничего удивительного в том, что аргон так долго ускользал от ученых. Ведь в природе он себя решительно ничем не проявлял! Напрашивается параллель с ядерной энергией: говоря о трудностях ее выявления, А. Эйнштейн заметил, что нелегко распознать богача, если он не тратит своих денег...

сварка TIG, MIG/MAG — EWM AG

Защитный газ для сварки ТIG

Как можно понять из самого названия метода, для сварки TIG обычно используют инертные газы. Защитные газы нормированы в стандарте EN 439. Согласно данному стандарту они имеют обозначения l1, l2 и l3.
Наиболее часто при сварке TIG в качестве защитного газа применяется аргон (l1). Степень его чистоты должна составлять минимум 99,95 %. Для металлов, имеющих очень хорошую теплопроводность, таких как алюминий или медь, используют гелий (l2). При использовании гелия в качестве защитного газа сварочная дуга имеет более высокую температуру. Но, в первую очередь, обеспечивается более равномерное распределение тепла между ядром и краем сварочной дуги. При сварке ТIG чистый гелий используется редко и только в исключительных случаях. Вместо него в последние годы все чаще применяются смеси аргона и гелия (l3) с содержанием гелия 25, 50 или 75 %. Благодаря этому удается снизить температуру предварительного нагрева, например, толстых алюминиевых структур, для достижения достаточного провара. Более того, можно повысить скорость сварки. При сварке ТIG нержавеющих хромоникелевых сталей для этой цели также применяют смеси аргона с водородом (R1), однако для предотвращения образования пор содержание водорода не должно превышать 5 %.
Расход защитного газа зависит от диаметра газового сопла и окружающего воздушного потока. Ориентировочным значением для аргона является объемный расход 5-10 л/мин. При ветре или сквозняке (Рис. 4) при определенных условиях расход должен быть больше. При использовании смесей аргона и гелия ввиду небольшой плотности гелия необходимо установить большее значение расхода.

Группа R

В группу R входят смеси аргона с водородом, которые имеют раскисляющее действие. Наряду с аргоном и гелием газы группы R1 используются при сварке ТIG и плазменной сварке, а газы подгруппы 2 с высоким содержанием водорода (H) применяются для плазменной резки и защиты корня шва (формовочные газы).

Группа I

В группу I входят инертные газы. Это аргон (Ar) и гелий (He), а также смеси аргона и гелия. Они используются для сварки ТIG, MIG и плазменной сварки, а также для защиты корня шва.

Группа M

К группе M, в которую входят группы M1, M2 и M3, относят газовые смеси для сварки MAG. Каждая из этих групп имеет 3 или 4 подгруппы. Газы разделены на категории от M1.1 до M3.3 по окислительным свойствам, то есть газы M1.1 являются слабо окисляющими, а газы M3.3 обладают наиболее сильными окислительными свойствами. Главным компонентом всех этих газов является аргон, к активным компонентам добавляются кислород (O) или диоксид углерода (CO2) либо кислород вместе с диоксидом углерода (трехкомпонентные газы).

Группа C

В числе газов для сварки MAG в группу C входят чистый диоксид углерода и смесь диоксида углерода и кислорода. Последняя, однако, не применяется в Германии. Газы группы C обладают наиболее сильными окислительными свойствами, так как CO2 при высоких температурах сварочной дуги распадается. При этом помимо оксида углерода выделяется большое количество кислорода.

Состав газа влияет не только на окислительные свойства, но и на электрические и физические параметры в области сварочной дуги и, следовательно, характеристики сварки. Например, при добавлении гелия к аргону улучшается теплопроводность и теплосодержание атмосферы сварочной дуги. Благодаря этому сварочная дуга более мощная, что способствует лучшему провару. Примешивание активных компонентов к газовым смесям, помимо прочего, ведет к образованию более мелких капель при плавлении проволочных электродов. Также улучшается теплопередача в сварочной дуге. Это также позволяет добиться более качественного провара.
Требуемый расход защитного газа рассчитывается при помощи эмпирического правила: расход должен составлять 10-12 диаметров проволоки в литрах в минуту.
При сварке MIG алюминия из-за высокой окисляемости материала значения расхода должны немного превышать стандартные, а для газовых смесей аргона с гелием ввиду небольшой плотности гелия значения расхода должны быть гораздо выше. Сначала снижается давление газа, поступающего из баллона или из кольцевого трубопровода. Заданный уровень расхода можно посмотреть на манометре, выверенном с расходомерным соплом, или на расходомере с поплавковым указателем.

Газовое пожаротушение - Инерген, системы газового пожаротушения аргон

Если представить реакцию горения в общем виде, то это сложный физико-химический процесс, в основе которого лежит химическая реакция окисления, способная протекать с прогрессирующим самоускорением вследствие накопления выделяющегося тепла. ГВ + O2 + Q1 -> ПГ + СО + Q2 Горючее вещество + кислород воздуха, который выступает как окислитель в этой реакции + некое количество теплоты, которая запускает эту реакцию. В итоге мы получаем продукты горения + угарный газ+ ещё большее количество теплоты, которая выделяется в результате окисления. Реакция горения может протекать с постоянным самоускорением, в связи с тем, что тепло, накопленное в процессе этой реакции, расходится на то, чтобы запустить дальше эту реакцию и получается лавинообразное разгорание.

Как же мы можем потушить пожар?

Для этого мы должны убрать одну из составляющих в левой части формулы. Горючее вещество мы убрать никак не можем, но мы можем убрать, например, кислород из помещения (этим занимаются газовытеснители). В итоге кислорода в помещении становится меньше и пожар уже не может продолжать разгораться, и горение прекращается. Второй способ – убрать теплоту от места возгорания. Этим, например, занимается водяное пожаротушение и есть ещё газовый огнетушащий состав, который является газом – охладителем. Есть ещё третий, менее явный способ тушения. Мы можем замедлить реакцию, воспользовавшись неким сторонним веществом-ингибитором, замедлить до такой степени, что пожар прекратится. Газовое пожаротушение – применение инертных газов и газов, тормозящих реакцию горения для тушения пожаров. Такое тушение считается чистым, так как не наносит вреда защищаемому оборудованию. Исходя из вышесказанного, можно выделить классификацию всех газовых огнетушащих веществ и разбить их на три большие группы:

  • Газы-вытеснители, которые понижают концентрацию кислорода в помещении: CO2, азот (IG-100), аргон (IG-01), аргонит (IG-55), инерген (IG-541)
  • Газы-ингибиторы, которые замедляют реакцию горения: хладон 114 B2, хладон 13B1,хладон 125, хладон 227 еа, хладон 23, хладон 318 Ц
  • Газы-охладители, которые отводят теплоту от очага возгорания: хладон ФК-5-1-12 (Novec 1230)

Большинство этих газов обладают похожей совокупностью механизмов тушения. Например, все газы-ингибиторы немножко отводят тепло от очага возгорания, а газ-охладитель также выступает ингибитором процесса горения. Газы–разбавители немного охлаждают помещение, в связи с чем пожар менее подвержен распространению.

Химический состав газа Инерген

В международной классификации это вещество называется IG-541. Инерген – это смесь трех инертных газов: азот (52%), аргон (40%) и углекислота (8%). В соответствии со Сводом правил, огнетушащая концентрация – 36,5 об. По механизму тушения данный газовый огнетушащий состав является газом-вытеснителем, то есть при возгорании этот газ подается в помещение, он разбавляет атмосферу в помещении, чтобы концентрация кислорода снизилась ниже определенного порога.

Принцип тушения

В нормальных условиях, в той атмосфере, которой мы дышим, порядка 20-22% кислорода. При этой концентрации может легко произойти возгорание любого горючего вещества. Наша цель – снизить во время тушения эту концентрацию до порога ниже 15%. Кислород перестает поступать к очагу горения, и горение прекращается.

Почему в составе Инергена нельзя использовать только аргон и азот?

Диоксид углерода (удушающий газ) специально добавляется в этот огнетушащий состав, чтобы повысить концентрацию CO2 в помещении, если в нем находятся люди. По европейским нормам допускается начинать тушение пожара до того, как люди покинут защищаемое помещение. Основная опасность всех газов-разбавителей сводится к тому, что концентрация кислорода может упасть ниже того порога, при котором человек может нормально, спокойно дышать. Концентрация диоксида углерода в 4%, которая создается при использовании ГОТВ Инерген, нетоксична и не опасна для человека, но при ней усиливается всасывание кислорода в кровь человека, соответственно кровь интенсивнее обогащается. И даже в условиях нехватки кислорода в защищаемом помещении, человек может нормально дышать и эвакуироваться без каких-либо последствий для собственного здоровья.

Экологическая безопасность ГОТВ Инерген

Инерген во всем мире считается самым экологически безопасным газовым огнетушащим веществом.

  • Озоноразрушающий потенциал – 0
  • Не вызывает коррозию металлов
  • Не разрушает электронику
  • Химически инертен
  • Термически стабилен
  • Исключена возможность пролива
  • Практически не растворим в воде

Атмосфера Земли состоит из 4 компонентов: кислород, азот, аргон и диоксид углерода. Поэтому Инерген – это практически то, чем мы дышим, только без кислорода. Он состоит из трех натуральных газов естественного происхождения. Защищаемое оборудование будет продолжать работать во время тушения, так как все вещества, из которых состоит Инерген, не оставляют ни осадка, не взаимодействуют с металлами, с материалами, применяемыми в электронике. Бывают такие ситуации, когда возгорание произошло в турбинной установке на гидроэлектростанции. Например, возгорание произошло под кожухом, но турбину останавливать нельзя, так как она должна продолжать работать. Все это время она находится под напряжением, и если тушить ее обычными средствами, это не даст никакого эффекта. Инерген термически стабилен. В то время как все искусственно синтезированные газы подвержены химическому разложению. Обычно, если ГОТВ контактирует с очагом возгорания, с повышенными температурами, то газ распадается на составляющие (угарный газ, фтор-водород, фтор в чистом виде и т.д). Все эти компоненты экологически небезопасны и обладают высокой степенью токсичности. Пожар будет потушен, но определенная доля этого газа разложится на токсичные составляющие. Если человек зайдет в защищаемое помещение, после того как там был потушен пожар, может наступить отравление токсическими составляющими.

Показатели безопасности для человека

  • Не токсичен
  • Класс опасности 4 по ГОСТ 1.1. 007 – малоопасные и неопасные вещества
  • Не ухудшает видимость при применении, газ оптически прозрачен
  • Термически стабилен
  • Нормативная огнетушащая концентрация не превышает величины NOAEL и LOAEL.

NOAEL – максимальная концентрация ГОТВ, при которой вредное воздействие газа на человека при экспозиции несколько минут (обычно менее 5 минут) отсутствует. LOAEL – минимальная концентрация ГОТВ, при которой наблюдается минимально ощутимое вредное воздействие газа на человека при экспозиции несколько минут (обычно менее 5 минут). Согласно американским нормам NFPA любое газовое вещество не должно воздействовать на человека более 5 минут. А в условиях затрудненной видимости, которая возникает при тушении, например, хладоном, эвакуация растягивается по времени по сравнению с расчетной. С Инергеном таких проблем не возникает, так как он оптически прозрачен. В отечественных нормах мало внимания уделяется этому вопросу. Европейский стандарт ISO 14420 по результатам масштабных медицинских экспериментов и многолетнего опыта эксплуатации установил следующее время безопасного пребывания в среде, образованной с применением натуральных сжатых газов (N2, Ar, Инерген и Аргонит):

  • Разрешается применение концентрации ниже 43% об., если защищено помещение с постоянным пребыванием персонала, а время воздействия на людей не более 5 минут.
  • Разрешается применение концентрации от 43% об., до 52% об., если защищено помещение с постоянным пребыванием персонала, а время воздействия на людей не более 3 минут.
  • Разрешается применение концентрации от 52% об. до 62% об., если защищено помещение с периодическим пребыванием персонала, а время воздействия на людей не более 30 секунд. Отсчет начинается не с момента подачи огнетушащего вещества, а с момента создания огнетушащей концентрации, то есть спустя 60 секунд после начала выхода ГОТВ. В России такая концентрация не применяется в помещении, в котором могут находиться люди, только там, где доступ людей запрещен категорически (архивы ФСБ, куда пожарных не допускают даже после тушения пожара).

Отдельным пунктом в стандарте ISO 14420 отмечено, что состав Инерген обладает повышенной безопасностью применения, что объясняется наличием незначительной добавки СО2, которая в условиях гипоксической атмосферы помогает человеку более интенсивно усваивать кислород. Единственная опасность, которую может представлять Инерген – это концентрация кислорода. Для нормального функционирования человеческому организму нужен определенный процент кислорода (порядка 10%). Современное программное обеспечение позволяет рассчитать остаточную концентрацию кислорода, образующуюся в помещении в результате тушения. В настоящее время просто невозможно выполнить проект, в котором концентрация кислорода была бы ниже потенциально опасной для человека. 1 рубеж: когда в помещение вышло количество ГОТВ, необходимое для тушения. 2 рубеж: когда в защищаемое помещение вышел весь газ. На слайде можно увидеть, что для тушения необходимо 294 кг газа, а реально в защищаемое помещение подается 331 кг. Это связано с тем, что в защищаемое помещение нам необходимо подать за 60 секунд количество газа, необходимое для тушения. Для того, чтобы это произошло так быстро, нужно иметь определенный запас газа, который создавал бы давление, выталкивал бы основное количество из модулей и который остался бы в трубах после того, как весь газ выйдет в защищаемое помещение. Что касается концентрации кислорода, даже после выхода количества газа, необходимого для тушения, она не падает ниже 12,5 %. Все это подтверждается расчетным путем, этот параметр жестко контролируется, и на современном программном обеспечении будет просто невозможно выполнить проект, в котором бы возникла хоть малейшая опасность для человека.

Аргон особой чистоты | Linde Gas Россия


На Земле аргона намного больше, чем всех прочих элементов его группы, вместе взятых. Его среднее содержание в земной коре (кларк) — 0,04 г на тонну, что в 14 раз больше, чем гелия, и в 57 — чем неона. Есть аргон и в воде, до 0,3 см3 в литре морской и до 0,55 см3 в литре пресной воды. Любопытно, что в воздухе плавательного пузыря рыб аргона находится больше, чем в атмосферном воздухе. Это потому, что в воде аргон растворим лучше, чем азот...

Аргон инертный газ без цвета, вкуса и запаха.  Нетоксичен, негорюч и невзрывоопасен.


Аргон газообразный особой чистоты (сжатый)

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПО ТУ 2114-010 -05015259-2015

Наименование

показателей

Нормы для марок

 

Марка 6,0

Марка 5,5

Марка5,0

Объемная доля аргона, %, не менее*

99,9999

99,9995

99,999

Объемная доля кислорода, %, не более

0,00003

0,0001

0,0002

Объемная доля азота, %, не более

0,000045

0,0001

0,0005

Объемная доля диоксида углерода, %, не более

0,00001

0,0001

0,0001

Объемная доля метана,  %, не более

0,000005

0,00005

0,00005

Объемная доля оксида углерода, %, не более

0,000005

0,0001

0,0001

Объемная доля водорода, %, не более

0,000005

0,00005

0,00005

Объемная доля водяных  паров, %, не более, что соответствует температуре насыщения аргона водяными парами при давлении 101,3 кПа, °С

0,00005

минус 80

0,0001

минус 76

0,0003

минус 69

Примеры применения:
Аргон газообразный находит широкое применение в высокотехнологичных отраслях промышленности: 

  • производство лазеров в электронной промышленности 
  • для научно-исследовательских целей 
  • в пищевой промышленности 
  • в металлургии, при металлообработке  
  • в медицине 
  • в хроматографии  
  • для огнетушения
  • в газовых установках пожаротушения и др.

Для чего же нужен аргон в стеклопакете?

05.10.2015

Благодаря научным достижениям и высоким технологиям человечество получает возможность улучшить качество жизни!  Для большего комфорта и тепла в вашем доме мы предлагаем окна с заполнением камер энергосберегающего стеклопакета инертным газом аргоном.

Наличие аргона в стеклопакете решает сразу несколько проблем:

  1. Защищает энергосберегающее покрытие от стопроцентного окисления (инертный газ собой вытесняет кислород, а тот в свою очередь не может разрушить напыление из металлического серебра).
  2. Повышение звукоизоляционных показателей (динамический модуль упругости аргона более высокий по сравнению с воздухом)
  3. Аргон повышает теплоизоляцию.

Как известно, теплопотеря через пластиковое окно идет тремя путями – радиация – пропуск инфракрасных лучей, диффузия – прямая теплопроводность и конвекция, за счет разности плотностей теплого и холодного воздуха, перенос ими тепла.
Первому пути теплопотери удачно противостоит стеклопакет, где есть стекло с низкоэмиссионным покрытием. 
Путь теплопотери через диффузию целиком зависит от того какой теплопроводностью обладает газ – у инертного она намного ниже, чем у воздуха, поэтому выше теплоизоляция.  Потеря тепла через конвекцию - зависит от газовой теплоёмкости и его вязкости.
Чем выше теплоёмкость, тем необходимо больше тепла нужно для нагревания определённого объема  газа, и чтобы на один градус поднялась его температура, значит тем  больше тепла за счёт конвекции он перенесёт, поэтому  чем меньшая у газа теплоёмкость, тем стеклопакет будет "теплее" за счёт уменьшения переноса тепла. 
Но необходимо кроме этого плотность газа учитывать.
Подвижность газа  характеризуется его динамической вязкостью, поэтому чем она выше, тем конвекционные процессы происходят менее интенсивно, поэтому стеклопакет снова "теплее". Именно поэтому пластиковые окна заполняют инертным газом, а не оставляют просто с воздухом. 

Существует мнение о том, что газ аргон выветривается и эффективность стеклопакета уменьшается. Однако для предотвращения утечки газа, на заводе  «Русские Окна» используется  двухступенчатая  герметизация.  Два барьера – первый – это специальный герметик, который размазан тонким слоем. Он связывает дистанционную рамку со стеклом. Далее идет пространство, которое ограничено кромкой стекла и поверхностью оконной дистанционной рамки – его под давлением по периметру  заполняют двухсоставным герметиком, изготовленным  на основе полиуретана. 

Также вероятность быстрой утечки аргона из камеры стеклопакета зависит от способа закачки газа:

  1. В дистанционную  рамку устанавливают пару  специальных уголков со штенгелем (специальная трубочка, которую после обрезают и герметизируют). Далее собирается стеклопакет и к штенгелю присоединяют шланг, идущий от баллона, в котором находится аргон и камеру наполняют, в это время весь воздух из стеклопакета уходит через  другой  штенгель, который открыт. Затем его надлежащим образом подвергают обрезке, герметизации, торец стеклопакета обмазывают еще одним слоем для герметизации. Этот способ более дешевый и менее эффективный за счет дополнительных отверстий.
  2. Чтобы избежать нарушения герметичности стеклопакета и дальнейшей скорой утечки аргона используют более современный способ: стеклопакет  собирается  непосредственно в атмосфере аргона. Именно такой современный способ используется при изготовлении стеклопакетов в «Русских Окнах».

Таким образом, заказывая у нас окна вы получаете качественный, высокотехнологичный продукт с высокими показателями тепло- и шумоизоляции.

Ждем Вас в наших офисах продаж!

Argon - Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: аргон

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Привет, на этой неделе элемент настолько ленив, что ученые одно время думали, что он ни с чем не отреагирует, но в химическом мире лень может иметь свое преимущества, особенно если вам нужны сверхтихие автомобильные шины или безопасный химикат, которым можно накачать гидрокостюм.

Вот Джон Эмсли.

Джон Эмсли

Ленивый, трудолюбивый, бесцветный, красочный - это аргон!

Название Аргона происходит от греческого слова argos , означающего «ленивый», и действительно, более ста лет после его открытия химики не могли заставить его соединяться с любыми другими элементами. Но в 2000 году химики из Хельсинкского университета во главе с Маркку Рясяненом объявили о первом в истории соединении: фторгидриде аргона.Они сделали это путем конденсации смеси аргона и фтороводорода на иодид цезия при -265 o C и воздействия ультрафиолетового света. При потеплении выше -246 o C он снова превратился в аргон и фтористый водород. И никакой другой процесс никогда не заставлял аргон реагировать - [действительно ленивый элемент].

В атмосфере Земли циркулирует 50 триллионов тонн аргона, и он медленно накапливается в течение миллиардов лет, почти все это происходит в результате распада радиоактивного изотопа калия-40 с периодом полураспада 12. .7 миллиардов лет. Хотя аргон составляет 0,93% атмосферы, он не был открыт до 1894 года, когда его идентифицировали физик лорд Рэлей и химик Уильям Рамзи. В 1904 году Рэлей получил Нобелевскую премию по физике, а Рамзи получил Нобелевскую премию по химии за свои работы.

История его открытия началась, когда Рэлей обнаружил, что азот, извлеченный из воздуха, имеет более высокую плотность, чем полученный при разложении аммиака. Разница была небольшой, но реальной. Рамзи написал Рэли, предлагая поискать более тяжелый газ в азоте, полученном из воздуха, в то время как Рэли должен искать более легкий газ из аммиака. Рамзи удалил весь азот из своего образца, многократно пропуская его над нагретым магнием, с которым азот реагирует с образованием нитрида магния. Ему оставили один процент, который не вступил в реакцию, и он обнаружил, что он плотнее азота. В его атомном спектре появились новые красные и зеленые линии, подтверждающие, что это новый элемент. Хотя на самом деле в нем были следы и других благородных газов.

Аргон был впервые выделен Генри Кавендишем в 1785 году в Клэпхэме, Южный Лондон. Он пропустил электрические искры через воздух и поглотил образующиеся газы, но был озадачен тем, что остался нереактивный 1%.Он не осознавал, что наткнулся на новый газообразный элемент.

Большая часть аргона идет на производство стали, где он продувается через расплавленное железо вместе с кислородом. Аргон перемешивает, а кислород удаляет углерод в виде диоксида углерода. Он также используется, когда необходимо исключить доступ воздуха для предотвращения окисления горячих металлов, например, при сварке алюминия и производстве титана, чтобы исключить доступ воздуха. Сварка алюминия выполняется с помощью электрической дуги, для которой требуется поток аргона со скоростью 10-20 литров в минуту.Топливные элементы атомной энергии защищены атмосферой аргона во время очистки и переработки.

Ультратонкие металлические порошки, необходимые для изготовления сплавов, получают путем направления струи жидкого аргона на струю расплавленного металла.

Некоторые плавильные заводы предотвращают утечку токсичной металлической пыли в окружающую среду, выпуская ее через аргонную плазменную горелку. При этом атомы аргона электрически заряжаются до температуры 10 000 ° C, а частицы токсичной пыли, проходящие через них, превращаются в сгусток расплавленного лома.

Для газа, который является химически ленивым, аргон оказался в высшей степени применимым. Световые знаки светятся синим цветом, если они содержат аргон, и ярко-синим, если также присутствует небольшое количество паров ртути. Двойное остекление еще более эффективно, если зазор между двумя стеклами заполнен аргоном, а не только воздухом, потому что аргон является худшим проводником тепла. Теплопроводность аргона при комнатной температуре (300 K) составляет 17,72 мВт · м -1 K -1 (милливатт на метр на градус), тогда как для воздуха она составляет 26 мВт · м -1 K -1 . По той же причине аргон используется для надувания водолазных костюмов. Старые документы и другие вещи, подверженные окислению, можно защитить, храня их в атмосфере аргона. Лазеры на синем аргоне используются в хирургии для сварки артерий, разрушения опухолей и исправления дефектов глаз.

Наиболее экзотично аргон используется в шинах роскошных автомобилей. Он не только защищает резину от воздействия кислорода, но и снижает шум в шинах при движении автомобиля на высокой скорости. В случае с этим элементом может пригодиться лень.В его высоких технологиях используются самые разные технологии - от двойного остекления и лазерной хирургии глаза до освещения вашего имени.

Крис Смит

Джон Эмсли раскрывает секреты благородного газа аргона тяжелее воздуха. На следующей неделе вы бы вышли замуж за этого человека?

Steve Mylon

Это почти никогда не случается с популярными элементами из-за их полезности и интересного химического состава. Но для золота и серебра все так поверхностно. Они более популярны, потому что красивее.Моя жена, например, не химик, и не мечтала носить медное обручальное кольцо. Возможно, это связано с тем, что оксид меди имеет раздражающую привычку окрашивать вашу кожу в зеленый цвет. Но если бы она только нашла время, чтобы узнать о меди, узнать немного о ней; может быть, тогда она отвернется от других и с гордостью наденет его.

Крис Смит

Стив Майлон скрестит вашу ладонь с медью на следующей неделе на «Химии в ее элементе». Надеюсь, вы присоединитесь к нам. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(промо)

(конец промо)

Сравнение продувки аргоном и азотом для атмосферной инертизации

Производство и хранение электроники, химикатов и чувствительных к влаге материалов часто требует использования инертной среды. Присутствие атмосферного воздуха в этих процессах вызовет повреждение и сократит срок их службы из-за коррозионного воздействия кислорода, влаги и других взвешенных примесей.

Промышленное решение этой проблемы включает использование методов продувки с использованием инертных газов, таких как азот и аргон. В то время как оба газа эффективны для достижения требуемой инертизации, контейнеры, продуванные аргоном и продуванные азотом, имеют значительные физические, химические и финансовые различия.

В этой статье мы рассмотрим преимущества и недостатки использования процесса продувки аргоном по сравнению с азотом.

Газообразный азот

Газообразный азот обладает уникальными свойствами, которые делают его пригодным для инертизации промышленных процессов.Собственная химическая стабильность азота снижает вероятность возникновения нежелательных химических реакций / возгорания.

Со структурной точки зрения азот состоит из двух атомов, составляющих его молекулу (N 2 ) без свободных электронов. В результате он проявляет свойства благородного (полностью инертного) газа.

Как образуется газообразный азот

Хотя азот встречается повсеместно, для производства значимого в промышленном отношении количества газа производители должны выбрать один из трех методов синтеза.

  • Методика адсорбции при переменном давлении (PSA), основанная на дифференциальной адсорбции газовой смеси при прохождении через адсорбирующий материал.

    Получите ценовое предложение на генераторы азота GENERON ® PSA

  • Мембрана Производство азота, которое осуществляется с использованием полупроницаемой мембраны для разделения газовой смеси на составляющие.

    Получить предложение на GENERON ® Мембранные генераторы азота

  • Фракционная перегонка дает газ очень высокой процентной чистоты.

Выбор технологии, используемой при производстве азота, зависит от требований оператора к чистоте азота и соображений стоимости.

Почему азот - хороший газ для инертизации?

В промышленных условиях существует ряд существенных преимуществ, которые делают азотную подушку и инертизацию идеальными. Хотя азот не является благородным газом, он является одним из наиболее химически стабильных газов, встречающихся в природе в окружающей среде. Благодаря изобилию в природе, его можно использовать для инертизации по рентабельной цене.

Кроме того, ключевой целью атмосферной инертизации является предотвращение окисления, которое достигается введением расчетных количеств азота для вытеснения кислорода окружающей среды. Пропуск потока газообразного азота через промышленный процесс приведет к вытеснению присутствующего кислорода или сохранению его уровней ниже диапазонов, в которых будут происходить нежелательные окислительные процессы.

Наконец, использование генераторов азота на месте обеспечит синтез только необходимого количества газа, когда это необходимо, устраняя необходимость в пространстве для хранения и повышая общую эффективность процесса.

Газ аргон

Аргон является примером благородного газа, а это означает, что он полностью стабилен. Обладает высокой нечувствительностью к другим химическим веществам. Это делает его пригодным для промышленных процессов, в том числе для защиты от аргона. Газ аргон плотнее воздуха, что делает его идеальным для вытеснения кислорода в замкнутых пространствах.

Как образуется газ аргон?

Несмотря на то, что аргон является одним из наиболее часто встречающихся благородных элементов, он составляет лишь небольшую часть атмосферного воздуха вместе с другими благородными газами (0. 934%). В результате синтез газообразного аргона значительно дороже, чем получение азота. Чистую форму газообразного аргона можно извлечь из атмосферного воздуха путем перегонки его сжиженных фракций при очень низких температурах.

Почему аргон - хороший газ для инертизации?

Благодаря своим свойствам, которые делают его бесцветным, без запаха и нетоксичным, газ аргон весьма полезен в промышленных применениях, таких как производство красок, продуктов питания и напитков. В этих случаях продувка аргоном не влияет на качество продукта, что обеспечивает единообразие стандартов на продукцию.

В промышленных приложениях, подверженных риску коррозии, инертирование аргоном является разумным выбором. Аргон можно эффективно использовать при продувке металлических конструкций, чувствительных к влаге.

Сравнение аргона и инертной атмосферы азота

Хотя и аргон, и азот достигают аналогичного уровня инертизации, существуют различия в их химической природе, которые влияют на области применения, в которых они используются.

Аргон является более плотным газом, чем азот, и в результате промышленное применение, продуваемое аргоном, будет более эффективно удерживать влагу и кислород.Его молекулы будут диспергироваться труднее, чем с азотом. Однако создание инертной атмосферы аргона дороже, чем использование азота, из-за более высокой стоимости синтеза аргона.

Как насчет смеси аргон-азот?

В некоторых случаях газовая смесь аргон-азот может использоваться для обеспечения эффективной инертизации промышленной атмосферы. Концентрация каждого газа зависит от производственного процесса и требований.

У GENERON есть необходимые вам решения по инертизации

В течение последних четырех десятилетий GENERON постоянно предлагал своим клиентам наиболее эффективные газовые решения для достижения максимальной производительности в промышленности при минимальных затратах.Наши генераторы азота эффективно используются в промышленных процессах, включая инертизацию и продувку.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать цену или дополнительную информацию о предлагаемых нами решениях по инертизации.

Газ аргон - основной продукт многих коммерческих приложений

Бесцветный, без запаха, без вкуса, негорючий и нетоксичный аргон - благородный газ, составляющий 1% воздуха, которым мы дышим. Что касается химикатов, вам будет сложно найти более дружелюбное или более полезное.Газ аргон не оказывает воздействия на окружающую среду. Он не вредит водным организмам и не влияет на озоновый слой. Хотя в концентрированных дозах он может быть смертельным, он быстро растворяется в хорошо вентилируемых помещениях.

Аргон означает «инертный»

Аргон по большей части химически неактивен, что делает его идеальным для промышленного применения. Название «аргон» происходит от греческого слова argos, что означает «бездействующий» или «ленивый». Но когда дело доходит до полезности, аргон совсем не ленив.

Промышленное использование аргона

Аргон составляет менее 1% воздуха, которым мы дышим, и выделяется при производстве азота и кислорода.

Сварка

Основное промышленное использование аргона - сварка в качестве инертного защитного агента. Экранирование защищает расплавленный металл от загрязнения и окисления вредными атмосферными газами. Добавление гелия улучшает свойства теплопередачи аргона, а сочетание аргона с диоксидом углерода или кислородом может помочь стабилизировать сварочную дугу.

Высокотемпературные процессы

Некоторые промышленные процессы требуют очень высоких температур, и аргон используется там, где обычно нереактивные вещества могут стать реактивными. В качестве инертного газа можно использовать аргон, чтобы обеспечить отсутствие кислорода и азота для любого процесса, который включает высокотемпературную термообработку.

Другие основные виды использования аргона

Консервант

в упаковке в модифицированной атмосфере или MAP - аргон может использоваться для вытеснения кислорода и воздуха, содержащего влагу в упаковке, с целью продления срока хранения содержимого. Это включает химические вещества и фармацевтические препараты. Аргон даже широко используется в виноделии, чтобы создать барьер против кислорода, который может испортить и испортить хранимое вино.

Аргон также используется в Национальном архиве Америки для хранения важных документов, таких как Конституция, Декларация независимости и копия Великой хартии вольностей. Все три были первоначально заключены в гелий, пока не было обнаружено, что гелий улетучивается и его необходимо регулярно заменять. Аргон в футляре не портит бумагу или чернила, как другие газы.

Применение в медицине

Жидкий аргон можно использовать для уничтожения раковых клеток, а лазеры на синем аргоне используются для восстановления артерий, разрушения опухолей и исправления дефектов глаза.

Освещение

Лампы накаливания заполнены газом аргоном, чтобы защитить нити от окисления при высоких температурах. При неоновом освещении аргон дает сиреневый или фиолетовый свет.

Изоляция окон

Аргон используется в оконном производстве для повышения термической эффективности между двойными и тройными оконными панелями.Аргон также вытесняет любые потенциальные молекулы воды, которые со временем конденсируются и создают помутнение.

3D печать

Трехмерная печать - относительно новая технология, которая набирает популярность. В процессе 3D-печати печатный материал быстро нагревается и охлаждается. Аргон используется для предотвращения окисления или ржавления и может ограничить воздействие напряжения.

Всегда нужный продукт

Cee Kay предлагает баллоны с аргоном различных размеров.Мы также можем предоставить аргон в виде сжатого газа или жидкости. Независимо от размера вашего приложения или технических требований, наши специалисты найдут идеальное решение для подачи аргона для ваших нужд.

Инертный газ становится органическим: Nature News

Опубликовано в сети 11 июня 2003 г. | Природа | DOI: 10.1038 / news030609-5

Новости

Криптон уговорил принять участие в химии жизни.

Филип Болл

Гелий - самый легкий из семейства инертных газов. © GettyImages

Было убеждено, что одно из самых инертных веществ в мире участвует в химии жизни.

Леонид Хряччев из Хельсинкского университета в Финляндии и его сотрудники создали органическое соединение, включающее атомы углерода, содержащее газовый криптон 1 .

Криптон входит в группу элементов, называемых инертными газами. Эти вещества, также известные как инертные или благородные газы, известны тем, что ничего не делают.

Первое соединение инертного газа было получено в 1962 году британским химиком Нилом Бартлеттом; в нем задействован самый тяжелый стабильный член семейства, ксенон. С тех пор исследователи создали несколько других соединений, в основном с чрезвычайно активными элементами, особенно фтором.

Органическое соединение криптона поразительно, потому что оно объединяет инертный газ с относительно мягким химическим соединением, ацетиленом.Молекула ацетилена состоит из двух атомов углерода, связанных очень прочной связью с двумя атомами водорода.

Команда Хряччева охладила смесь криптона и ацетилена до минус 265 ° C. Затем они направили ультрафиолетовый свет на ацетилен, застрявший в замороженном криптоне. Это лишило атома водорода каждую молекулу, оставив реакционноспособные углеродные образования. Когда твердая матрица немного нагревается, углеродные пары в этих фрагментах связываются с атомами криптона.

Исследователи подтвердили, что составные молекулы образовались в результате прохождения через образец инфракрасного света.Молекулы поглощают инфракрасный свет четко определенных длин волн.

Химическая связь между криптоном и углеродом не является чем-то беспрецедентным. Та же команда создала соединение криптона и цианида в 1998 году. Цианид содержит углерод (и азот), но не считается строго «органическим», как ацетилен.

Общие газы

Редкие газы вовсе не обязательно редкость. Гелий, самый легкий, является вторым по распространенности элементом во Вселенной. Аргон составляет около одного процента нашей атмосферы - в воздухе его содержится около 66 триллионов тонн.

Но более тяжелых газов, криптона и ксенона, меньше, и их труднее извлечь из воздуха, поэтому их названия означают «скрытый» и «чужой» соответственно. Аргон был назван в честь греческого слова «ленивый» британскими учеными Уильямом Рамзи и лордом Рэли, которые первыми изолировали газ от воздуха в 1894 году.

Инертные газы становятся все более инертными по мере того, как они становятся легче. Хряччев и его коллеги три года назад создали первое соединение аргона, соединив его с водородом и фтором 2 .

  • Список литературы

    1. Хряччев, Л. и др. . Врата в химию органокриптона: HKrCCH. Журнал Американского химического общества , 125, 6876-6877, (2003).
    2. Хряччев, Л. , Петтерссон, М. , Рунеберг, Н. , Лунделл, Дж. & Рясянсен, М. Стабильное соединение аргона. Nature , 406, 874 - 876, (2000).

Chem4Kids.com: Элементы и периодическая таблица: Благородные газы


Мы любим благородные газы . Некоторые ученые называли их инертными газами. На самом деле это не сработало, потому что есть несколько других газов, которые в основном инертны, но не являются благородными газами. Азот (N 2 ) можно рассматривать как инертный газ, но это не благородный газ.Благородные газы - это еще одно семейство элементов, и все они расположены в крайнем правом столбце периодической таблицы. Для всех вас, начинающих химиков, крайняя правая группа также известна как Группа Ноль (Группа 0) или Группа восемнадцать (Группа XVIII). В этой семье самые счастливые элементы.
Используя описание Бора электронных оболочек , счастливые атомы имеют полные оболочки. Все благородные газы имеют полные внешние оболочки с восемью электронами. Ой, подожди! Это не совсем правильно. В верхней части благородных газов находится небольшой гелий (He) с оболочкой, заполненной всего двумя электронами.Тот факт, что их внешние оболочки заполнены, означает, что они вполне счастливы и им не нужно реагировать с другими элементами. На самом деле они редко сочетаются с другими элементами. Это безреактивность , поэтому они называются инертными.
Все элементы в Group Zero - благородные газы. Список включает гелий, неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радон (Rn). Не думайте, что из-за того, что эти элементы не любят реагировать, мы их не используем. Благородные газы можно найти по всему миру.Неон используется в рекламных вывесках. Аргон используется в лампочках. Гелий используется в воздушных шарах и для охлаждения вещей. Ксенон используется в фарах новых автомобилей. Из-за своих химических свойств эти газы также используются в лаборатории для стабилизации реакций, которые обычно протекают слишком быстро. Когда вы двигаетесь вниз по таблице Менделеева, по мере того, как атомные числа увеличиваются, элементы становятся более редкими. Они не только редки в природе, но и как полезные элементы.
Некоторые делают.Примерно 40 лет назад ученым удалось создать некоторые соединения с благородными газами. Некоторые из них использовались в соединениях для изготовления взрывчатых веществ, а другие просто формировали соединения в лаборатории. Следует помнить, что их заставляли. В своей естественной жизни вы никогда (ну, никогда не говори никогда, потому что могут быть исключения) не обнаружите, что благородные газы связаны с другими элементами.

Обнаружение темной материи с помощью XENON100 (видео US-NSF)


Инертный газ в металле 3D-печать, материалы и постобработка

Одной из основных проблем аддитивного производства металлов (AM) является необходимость создавать компоненты в контролируемой среде и минимизировать попадание любых возможных примесей в материалы.Инертные газы, такие как аргон и азот, создают среду, которая является инертной, то есть химически неактивной, что позволяет изготавливать детали, соответствующие строгим стандартам, необходимым для металлических деталей, используемых в аэрокосмической и автомобильной промышленности.

В инертной атмосфере процессы AM, такие как направленное осаждение энергии, плавление электронным пучком, избирательное лазерное спекание, распыление связующего или плавление в порошковом слое, могут происходить без риска загрязнения химически активными газами, присутствующими в воздухе, такими как кислород и диоксид углерода .

Инертный газ играет ключевую роль в производстве высококачественных металлических деталей из AM - не только для процесса печати в инертной атмосфере, где необходимо избегать примесей (1). Инертный газ также необходим для процессов до и после производства, таких как производство и хранение металлического порошка (2) и постобработка (3).

1. Преодоление атмосферных примесей

Как хорошо известно, процесс AM на основе основного порошка защищен или происходит в закрытой камере, заполненной инертными газами высокой чистоты, такими как аргон и азот.Менее понятно, что даже после продувки атмосферы между циклами сборки примеси могут оставаться в камере из-за неполной продувки или доступа через незакрепленные соединения или самого металлического порошка.

Даже очень небольшие изменения содержания кислорода могут ухудшить механические или химические свойства сплавов, чувствительных к кислороду, таких как титан или алюминий, и могут повлиять на состав конечного продукта, что приведет к отрицательным физическим характеристикам, таким как обесцвечивание и даже плохая усталостная прочность. Для отраслей, которые находятся на переднем крае внедрения AM, таких как аэрокосмическая, автомобильная и медицинская, критически важно избегать таких негативных производственных результатов.

Linde Gases посвятила последние три года разработке новаторской технологии по устранению этих атмосферных примесей, чтобы предоставить производителям оптимальные условия для печати. Результатом является технология измерения кислорода под названием «ADDvance O 2 precision», которая обеспечивает непрерывный анализ газовой атмосферы, определяя уровни кислорода с высокой точностью без перекрестной чувствительности.

Распознавая концентрацию O 2 на уровне 10 частей на миллион (ppm), устройство автоматически запускает процесс продувки, чтобы поддерживать чистоту атмосферы по мере необходимости. Технология уже используется компаниями, находящимися в авангарде AM, включая Liebherr Aerospace во Франции, Gefertec GmbH, ведущих производителей автомобилей в Германии, а также других партнеров, как промышленных, так и академических.

2. Производство и хранение металлических порошков

Механические свойства готового продукта сильно зависят не только от самого процесса AM, но и от характеристик порошка, используемого в этом процессе.Качество металлических порошков, используемых в AM, имеет решающее значение, поскольку оно может влиять на физические свойства готового продукта, включая предел прочности на разрыв, хрупкость, ударопрочность, термостойкость и устойчивость к коррозии. Качество порошка также играет жизненно важную роль в стабильности и воспроизводимости производства - ключевой области для AM, которая стремится в конечном итоге обеспечить строгую однородность для более серийного производства. Атмосферные газы играют важную роль в доставке порошка необходимого качества.

Высокая сферичность металлических частиц необходима для того, чтобы металлический порошок плавно и равномерно перемещался внутри 3D-принтера. Высокая плотность порошкового слоя также требуется для производства плотных деталей с высокими скоростями сканирования, что обеспечивает высокую производительность. Плотность порошкового слоя особенно зависит от формы и размера частиц, а также от распределения по размерам. Форма частиц влияет на пористость, поскольку большее отклонение от сферической формы приводит к меньшей плотности и, следовательно, большей пористости.Кроме того, сферическая форма также обеспечивает лучшую текучесть во время перекрытия.

Распыление газа - наиболее эффективный подход к производству металлического порошка благодаря превосходным геометрическим свойствам, которые могут быть достигнуты. Для этого требуется не только большой запас инертных газов, таких как аргон и азот, но и опыт работы с молекулами газа, чтобы помочь производителям точно настроить процесс распыления для дальнейшего улучшения характеристик порошка и исключения брака - и сделать это рентабельно.

Проблема хранения порошка

После производства металлических порошков важно поддерживать правильную атмосферу во время хранения, чтобы избежать влажности.Качество металлического порошка оказывает фундаментальное влияние на микроструктуру и физические свойства изделия, напечатанного на 3D-принтере, поэтому он должен быть определенного и стабильного качества, а это означает, что правильное хранение и обращение с ним жизненно важны. Влажность приведет к старению порошка, уменьшению его текучести и увеличению количества O 2 во время печати.

Металлические порошки обычно хранятся в контейнерах или закрытых шкафах рядом с принтером до тех пор, пока они не понадобятся. Однако при каждом открытии сосуда допускается проникновение окружающего воздуха и влажности, влияющих на химические и физические характеристики порошка и вызывающих его старение.При хранении в шкафах порошок может вступать в реакцию с атмосферой внутри самого шкафа. Даже если шкаф продувается, при каждом открытии дверцы происходит поток окружающего воздуха и влаги, что приводит к загрязнению и разложению.

Linde предлагает порошковый шкаф ADDvance для решения этой проблемы хранения. Порошковый шкаф работает с блоком контроля и контроля влажности, который непрерывно измеряет уровень влажности и запускает большой поток продувочного газа, как только двери закрываются, для быстрого удаления влаги из воздуха.Затем он подает более низкий поток газа, чтобы обеспечить стабильно низкий уровень влажности, обеспечивая сохранение качества ценных, чувствительных металлических порошков.

3. Постобработка: последний штрих

Большинство компонентов AM требует термической обработки для уменьшения напряжения. Горячее изостатическое прессование (ГИП) - это усовершенствованный процесс термообработки материалов, в котором используются повышенные температуры в закрытой атмосфере с высоким давлением для устранения внутренней пористости и пустот в литых металлических материалах и компонентах.Заготовки подвергаются термической обработке в сосуде под высоким изостатическим давлением с использованием аргона высокой чистоты, который обычно используется для создания инертной атмосферы, необходимой для предотвращения химических реакций, которые могут отрицательно повлиять на обрабатываемые материалы.

Самые мелкие примеси в аргоне при этом давлении - легко до 1000 бар - вызывают окисление. Это ключевой вызов для газоснабжения. В условиях процесса HIP при высокой температуре / высоком давлении микропористость и пустоты уменьшаются или устраняются за счет пластической деформации, ползучести и диффузионного связывания, улучшая механические свойства и усталостные характеристики изготавливаемых деталей.Оптимизированы надежность и срок службы критически важных высокопроизводительных компонентов. Типичные области применения HIP включают компоненты газовых турбин, детали автомобильных двигателей, колеса турбонагнетателей, конструктивные детали аэрокосмической отрасли, медицинские имплантаты, протезы и компоненты почти чистой формы.

Инертный газ, такой как аргон, или даже специальная реакционная газовая смесь, включающая немного водорода или метана, также необходим для процесса спекания при впрыскивании связующего. Распыление связующего - это процесс аддитивного производства, в котором жидкий связующий агент выборочно наносится для соединения частиц порошка и наносится чередующимися слоями с материалом, который необходимо связать.Сборка выполняется на воздухе, и после завершения объект, отделенный от рабочей пластины, называемый «зеленым компонентом», имеет низкую механическую прочность и высокую пористость. Это можно исправить с помощью процесса спекания, когда деталь медленно подается через специальную высокотемпературную печь в атмосфере инертного газа для связывания металлических частиц друг с другом.

Обработка поверхности

Во время любого из процессов AM на печатаемой детали могут накапливаться остатки абразивного порошка или нерасплавленный порошок.Удаление частиц из отверстий и полостей может представлять особую проблему в случае небольших сложных деталей и компонентов со сложной геометрией, особенно потому, что плавление остатков металла требует потенциально опасных высоких температур. В зависимости от рассматриваемого применения может применяться ряд различных обработок поверхности для удаления или уменьшения шероховатости поверхности деталей AM, включая чистовую обработку цилиндра, обработку абразивным потоком, плазменную полировку, микрообработку, электрохимическую полировку и криогенную очистку или струйную обработку сухим льдом. .

Технология

Cryoclean создает частицы сухого льда, или «снег», путем расширения жидкого CO₂ и использования сжатого воздуха для ускорения частиц до звуковой скорости, выстреливая их на очищаемую поверхность. Эффект очистки зависит от мгновенного охлаждения, кинетической энергии, охрупчивания и воздействия газа. При необходимости к частицам сухого льда можно добавить дополнительный абразивный агент, чтобы удалить более стойкие остатки порошка.

Об авторе

Пьер Форе, старший эксперт по аддитивным технологиям, Linde

Пьер Форе (Pierre Forêt) - старший эксперт по аддитивным технологиям Linde. Подразделение Linde Gases известно как ведущий поставщик газа и приложений для всех процессов аддитивного производства. Узнайте больше на linde-gas.com/am.

Группа 18: Свойства газов Nobel

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. История
    1. Аргон
    2. Гелий
    3. Неон, Криптон, Ксенон
    4. Радон
  2. Конфигурации электронов для благородных газов
  3. Атомные и физические свойства
  4. Гелий 9012 908 Гелий 908 Гелий 906
  5. Аргон
  6. Криптон
  7. Ксенон
  8. Радон
  • Внешние ссылки
  • Благородные газы (Группа 18) расположены в правом углу таблицы Менделеева и ранее назывались «инертными газами» из-за к тому, что их заполненные валентные оболочки (октеты) делают их крайне инертными.Благородные газы были охарактеризованы относительно поздно по сравнению с другими группами элементов.

    История

    Первым, кто открыл благородные газы, был Генри Кавендиш в конце 180 века. Кавендиш выделил эти элементы, химически удалив весь кислород и азот из контейнера с воздухом. Азот окислялся до \ (NO_2 \) электрическими разрядами и поглощался раствором гидроксида натрия. Затем оставшийся кислород удаляли из смеси с помощью абсорбера.Эксперимент показал, что 1/120 объема газа в емкости осталась непрореагировавшей. Вторым, кто их выделил, но не типизировал, был Уильям Фрэнсис (1855-1925). Фрэнсис заметил образование газа при растворении урановых минералов в кислоте.

    Аргон

    В 1894 году Джон Уильям Стратт обнаружил, что химически полученный чистый азот менее плотен, чем азот, выделенный из проб воздуха. Из этого открытия он пришел к выводу, что в воздухе присутствует еще один неизвестный газ.С помощью Уильяма Рамзи Стратту удалось воспроизвести и изменить эксперимент Кавендиша, чтобы лучше понять инертный компонент воздуха в его первоначальном эксперименте. Процедура исследователей отличалась от процедуры Кавендиша: они удаляли кислород, взаимодействуя с медью, и удаляли азот в реакции с магнием. Оставшийся газ был должным образом охарактеризован, и новый элемент был назван «аргон», что происходит от греческого слова «инертный».

    Гелий

    Гелий был впервые обнаружен в 1868 году и проявился в солнечном спектре в виде ярко-желтой линии с длиной волны 587.49 нанометров. Это открытие сделал Пьер Янсен. Янсен изначально предположил, что это натриевая линия. Однако более поздние исследования сэра Уильяма Рамзи (который выделил гелий на Земле, обрабатывая различные редкие элементы кислотами) подтвердили, что ярко-желтая линия из его эксперимента совпадала с линией в спектре Солнца. Исходя из этого, британский физик Уильям Крукс определил этот элемент как гелий.

    Неон, Криптон, Ксенон

    Эти три благородных газа были открыты Моррисом У.Трэверс и сэр Уильям Рамзи в 1898 году. Рамзи открыл неон, охлаждая образец воздуха до жидкой фазы, нагревая жидкость и улавливая газы по мере их выкипания. Криптон и ксенон также были открыты посредством этого процесса.

    Радон

    В 1900 году, изучая цепочку распада радия, Фридрих Эрнс Дорн открыл последний газ в группе 18: радон. В своих экспериментах Дорн заметил, что соединения радия выделяют радиоактивный газ. Первоначально этот газ был назван нитоном по латинскому слову «сверкающий», «нитен».В 1923 году Международный комитет по химическим элементам и Международный союз чистой прикладной химии (IUPAC) решили назвать элемент радоном. Все изотопы радона радиоактивны. Радон-222 имеет самый длительный период полураспада - менее 4 дней и представляет собой продукт альфа-распада радия-226 (часть цепи радиоактивного распада U-238 в Pb-206).

    Электронные конфигурации для благородных газов

    • Гелий 2
    • Неон [He] 2s 2 2p 6
    • Аргон [Ne] 3s 2 3p 6
    • Криптон [Ar] 3d 10 4s 2 4p 6
    • Ксенон [Kr] 4d 10 5s 2 5p 6
    • Радон [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6
    Таблица 1: Тенденции внутри Группы 18
    Атомный # Атомная масса Температура кипения (K) Точка плавления (K) 1-я ионизация (Э / кДж моль -1 ) Плотность (г / дм 3 ) Атомный радиус (пм)
    He 2 4.003 4,216 0,95 2372,3 0,1786 31
    Ne 10 20,18 27,1 24,7 2080,6 0,9002 38
    Ar 18 39. 948 87,29 83,6 1520,4 1.7818 71
    Kr 36 83,3 120,85 115,8 1350,7 3,708 88
    Xe 54 131.29 166,1 161,7 1170,4 5,851 108
    Rn 86 222,1 211,5 202,2 1037,1 9,97 120

    Атомные и физические свойства

    • Атомная масса, точка кипения и атомные радиусы УВЕЛИЧИТЬ на вниз группу в периодической таблице.
    • Первая энергия ионизации УМЕНЬШАЕТ на группу в периодической таблице.
    • Благородные газы обладают наибольшей энергией ионизации, что отражает их химическую инертность.
    • Вниз Группа 18, атомный радиус и межатомные силы УВЕЛИЧИТЬ , что приведет к УВЕЛИЧЕНИЮ точки плавления, точки кипения, энтальпии испарения и растворимости.
    • УВЕЛИЧЕНИЕ плотности в группе коррелирует с УВЕЛИЧЕНИЕ атомной массы.
    • Поскольку атомы УВЕЛИЧИВАЮТ на атомный размер вниз по группе, электронные облака этих неполярных атомов становятся все более поляризованными, что приводит к слабым силам Ван-дер-Ваальса между атомами. Таким образом, для этих более тяжелых элементов легче достичь образования жидкостей и твердых веществ из-за их точек плавления и кипения.
    • Поскольку внешние оболочки благородных газов полны, они чрезвычайно стабильны, не склонны образовывать химические связи и имеют небольшую тенденцию приобретать или терять электроны.
    • При стандартных условиях все представители группы благородных газов ведут себя одинаково.
    • Все газы являются монотомными при стандартных условиях.
    • Атомы благородных газов, как и атомы в других группах, УВЕЛИЧИВАЮТ на атомный радиус от одного периода к другому из-за УВЕЛИЧЕНИЯ числа электронов на .
    • Размер атома прямо коррелирует с несколькими свойствами благородных газов. Потенциал ионизации УМЕНЬШАЕТСЯ на с увеличением на радиуса на , потому что валентные электроны в более крупных благородных газах находятся дальше от ядра; поэтому они менее крепко удерживаются атомом.
    • Сила притяжения УВЕЛИЧИВАЕТСЯ на с размером атома в результате УВЕЛИЧЕНИЯ поляризуемости и, следовательно, УМЕНЬШЕНИЯ ионизационного потенциала.
    • В целом благородные газы обладают слабыми межатомными взаимодействиями и, следовательно, очень низкими температурами кипения и плавления по сравнению с элементами других групп.

    Для двухатомных и многоатомных газов с ковалентными связями теплоемкость возникает в результате возможных поступательных, вращательных и колебательных движений.Поскольку одноатомные газы не имеют связей, они не могут поглощать тепло в виде колебаний связи. Поскольку центр масс одноатомных газов находится в ядре атома, а масса электронов ничтожна по сравнению с ядром, кинетическая энергия вращения ничтожно мала по сравнению с кинетической энергией трансляции (в отличие от ди- или многоатомные молекулы, в которых вращение ядер вокруг центра масс молекулы вносит значительный вклад в теплоемкость). Следовательно, внутренняя энергия на моль одноатомного благородного газа равна его поступательному вкладу, \ (\ frac {3} {2} RT \), где \ (R \) - универсальная газовая постоянная, а \ (T \) - абсолютная температура.

    Для одноатомных газов при данной температуре средняя кинетическая энергия за счет трансляции практически одинакова независимо от элемента. Следовательно, при данной температуре чем тяжелее атом, тем медленнее движутся его газовые атомы. Средняя скорость одноатомного газа уменьшается с увеличением молекулярной массы, и, учитывая упрощенную ситуацию с теплоемкостью, теплопроводность благородных газов уменьшается с увеличением молекулярной массы.

    Применение благородных газов

    Гелий

    Гелий используется в составе дыхательных газов из-за его низкой растворимости в жидкостях или липидах.Это важно, потому что другие газы поглощаются кровью и тканями тела, когда они находятся под давлением во время подводного плавания. Из-за его пониженной растворимости небольшое количество гелия попадает в клеточные мембраны; заменяя часть дыхательной смеси, гелий вызывает уменьшение наркотического действия газа на больших глубинах. Уменьшение количества растворенного газа в теле означает, что образуется меньше пузырьков газа, что снижает давление подъема. Гелий и Аргон используются для защиты сварочной дуги и окружающего основного металла от атмосферы.

    Гелий используется в криогенной технике с очень низкими температурами, особенно для поддержания сверхпроводников (полезных для создания сильных магнитных полей) при очень низких температурах. Гелий также является наиболее распространенным газом-носителем в газовой хроматографии.

    Неон

    Neon имеет много общих и знакомых применений: неоновые огни, противотуманные фары, телескопы, лазеры, датчики напряжения, световые предупреждения и рекламные вывески. Самое популярное применение неона - это неоновые трубки, используемые в рекламе и сложных украшениях.Эти трубки заполнены неоном и гелием или аргоном под низким давлением и подвергаются электрическим разрядам. Цвет излучаемого света зависит от состава газовой смеси и цвета стекла трубки. Чистый неон в бесцветной трубке поглощает красный свет и отражает синий свет, как показано на рисунке ниже. Этот отраженный свет известен как флуоресцентный свет.

    Один из многих цветов неоновых огней.

    Аргон

    Аргон находит широкое применение в электронике, освещении, производстве стекла и металла.Аргон используется в электронике для обеспечения защитного теплоносителя для сверхчистых полупроводников с кристаллами кремния и для выращивания германия. Аргон также может заполнять люминесцентные лампы и лампы накаливания, создавая синий свет, присущий «неоновым лампам». Используя низкую теплопроводность аргона, производители окон создают газовый барьер, необходимый для производства окон с двойным остеклением. Этот изоляционный барьер улучшает энергоэффективность окон. Аргон также создает защиту из инертного газа во время сварки, вымывает расплавленные металлы для устранения пористости в отливке и обеспечивает бескислородную и азотную среду для отжига и прокатки металлов и сплавов.

    Лампа аргонно-плазменная.

    Криптон

    Как и аргон, криптон используется в энергоэффективных окнах. Из-за его превосходного теплового КПД для изоляции иногда предпочитают криптон, а не аргон. По оценкам, 30% энергоэффективных окон, продаваемых в Германии и Англии, заполнены криптоном; В этих странах используется примерно 1,8 литра криптона. Криптон также содержится в источниках топлива, лазерах и фарах. В лазерах криптон выполняет функцию регулятора желаемой длины оптической волны.Обычно его смешивают с галогеном (скорее всего, фтором) для получения эксимерных лазеров. Галогенные фары с герметичным светом, содержащие криптон, производят вдвое большую светоотдачу по сравнению со стандартными фарами. Кроме того, криптон используется для высокоэффективных лампочек, которые имеют более высокую цветовую температуру и эффективность, поскольку криптон снижает скорость испарения нити накала.

    Криптоновый лазер.

    Ксенон

    Ксенон находит различное применение в освещении лампами накаливания, проявлении рентгеновских лучей, плазменных панелях (PDP) и т. Д.В освещении лампами накаливания используется ксенон, потому что для получения такого же светового потока, как у обычной лампы накаливания, можно использовать меньше энергии. Ксенон также позволяет получать более качественные рентгеновские лучи с меньшим количеством излучения. В смеси с кислородом он может усилить контраст при КТ. Эти приложения оказали большое влияние на отрасли здравоохранения. Плазменные дисплеи (PDP), использующие ксенон в качестве одного из наполняющих газов, однажды могут заменить большие кинескопы в экранах телевизоров и компьютеров.

    Продукты ядерного деления могут включать несколько радиоактивных изотопов ксенона, которые поглощают нейтроны в активной зоне ядерных реакторов. Образование и удаление продуктов распада радиоактивного ксенона являются факторами в управлении ядерным реактором.

    Радон

    Радон считается второй по частоте причиной рака легких после курения сигарет. Однако он также полезен при лучевой терапии, лечении артрита и купании. В лучевой терапии радон используется в имплантируемых семенах из стекла или золота, которые в основном используются для лечения рака. Было сказано, что воздействие радона смягчает аутоиммунные заболевания, такие как артрит. Некоторые больные артритом пытались ограничить воздействие радиоактивной шахтной воды и радона, чтобы облегчить боль. «Радоновые курорты», такие как Бад-Гастерн в Австрии и Онсен в Японии, предлагают терапию, при которой люди сидят от нескольких минут до часов в атмосфере с высоким содержанием радона, полагая, что низкие дозы радиации увеличат их энергию.

    Внешние ссылки

    • Фрей, Джон Э. "Открытие благородных газов и основ теории строения атома"." J. Chem. Educ. 1966 , 43 , 371.
    • Luckenbaugh, Raymond W. «Связь радона с раком легких (L)». J. Chem. Educ. 1994 , 71 , 902.
    • Хайман, Герберт Х. "Химия благородных газов". J. Chem. Educ. 1964 , 41 , 174.
    • Мартин, Р. Брюс. «Радон в дырявом доме (LTE)». J. Chem. Educ. 1993 , 70 , 1040.
    • Мик, Терри Л. "Электроотрицательность благородных газов". J. Chem. Educ. 1995 , 72 , 17.
    • Welch, Lawrence E .; Моссман, Дэниел М. «Эксперимент по химии окружающей среды: определение уровней радона в воде». J. Chem. Educ. 1994 , 71 , 521.
    • Petrucci et al. Общая химия: принципы и современные приложения, 9-е издание . Нью-Джерси: Pearson Education, Inc., 2007. Глава 21 и 22.
    • Различные приложения для различных благородных газов: http://www.praxair.com/praxair.nsf/AllContent/708AB72B4FC2BC3B85256A93005D3D5A?OpenDocument&URLMenuBranch=BB99E322786CC5CF8525704B0058F7DF
    • Статья в Википедии о XeF 2 : http://en.Wikipedia.org/wiki/XeF2
    • Статья в Википедии о XeF 4 : en.Wikipedia.org/wiki/XeF4
    • Статья в Википедии о XeF 6 : en. Wikipedia.org/wiki/XeF6
    • Статья в Википедии о XeO 4 : en.Wikipedia.org/wiki/XeO4
    • История благородных газов: http://www.bbc.co.uk/dna/h3g2/A2342189
    • Изображение гелия: http://www.flw.com/datatools/periodic/e_model/2.gif
    • Изображение Неона: http://creationwiki.org/pool/images/thumb/4/41/Electron_shell_Neon.png/112px-Electron_shell_Neon.png
    • Изображение аргона: http://www.flw.com/datatools/periodic/002.php?id=18
    • Изображение Криптона: http://www.flw.com/datatools/periodic/e_model/36.gif
    • Изображение ксенона: http://www.flw.com/datatools/periodic/e_model/54.gif
    • Изображение радона: http://www.flw.com/datatools/periodic/002.php?id=86
    • Изображение XeF 6 : http://www.faidherbe.org/site/cours/dupuis/images4/xef6.gif
    • Изображение гелиевых шаров: http://www.carondelet.pvt.k12.ca.us/PeriodicTable/He/helium%20pic3.jpg
    • Изображение неонового света: http://www.neonsdirect.co.uk/images/blue-neon-lights.jpg
    • Изображение аргоноплазменной лампы накаливания: http: // www.vk2zay.net/article/file/17
    • Изображение криптонового лазера: www.ucd.ie/physics/preston/re...biophysics.jpg
    • Изображение ксеноновых фар: www.bmw.com/com/en/newvehicle...s_bi_xenon.jpg
    • Изображение радоновой ванны: www.sibyllenbad.de/cms/medien ... 264-sb_199.jpg
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *