Аргон твердый – Аргон: температура, состояния, сварка

alexxlab | 14.05.2020 | 0 | Разное

Аргон: температура, состояния, сварка

Аргон (обозначается как Ar) — наиболее часто встречающийся в воздухе инертный газ. Он отличается полной химической инертностью. Это свойство позволяет широко применять газ в таких областях, как сварка, упаковка, производство материалов высокой чистоты, а также для тушения пожаров.

Инертный газ аргон

История открытия

Предыстория открытия Ar началась в 1785 году. Выдающийся ученый  и естествоиспытатель из Великобритании Генри Кэвендиш исследовал состав воздуха. Он подвергал азот окислению и взвешивал получившиеся окислы. По окончании опыта в сосуде оставался газ. Кэвендиш определил его объем в 0,8% от начального объема воздуха.

Состав этого газа ученый определить не смог. Спустя столетие к проблеме вернулись сэры Джон Рэлей и Уильям Рэмзи. В ходе проведенных опытов они обнаружили, что азот, выделенный из воздуха, имеет большую плотность, нежели азот, получаемый в ходе реакции разложения нитрита аммония.

в 1884 году им удалось выделить из воздуха некий газ, более плотный, чем азот. Это вещество имело одноатомную молекулярную структуру и было крайне инертным — т.е. не реагировало с другими веществами.

На заседании Королевского Общества новому газу было присвоено название «аргон», что в переводе с древнегреческого значило «спокойный, ленивый»

Аргон в природе

Ввиду практически полной инертности Ar  представлен в естественной среде исключительно в несвязанном виде. Его процентная доля в различных частях Земли равна приблизительно:

  • земная кора — 0,00012%;
  • морская вода — 0,00045%;
  • атмосфера — 0,926%.

Доля Ar в воздухе выше, чем суммарная доля всех остальных инертных газов. Основным источником для его добычи служит наша атмосфера.

Содержание газов в атмосфере

В коре Земли аргон содержится также в виде радиоактивного изотопа Аргон-40 и появляется в ходе реакции распада изотопов Калия.

Современная наука вместе с остальными инертными газообразными элементами относит Ar  к VIII группе периодической системы.

Как добывают аргон

Благодаря значительному с промышленной точки зрения содержанию аргона в воздухе его получают в качестве дополнительного продукта криогенной ректификации O2  и N2.

Технология основана на том факте, что температура кипения (или сжижения) Ar  лежит между температурами N2  и O2.

Перед началом процесса воздух подвергается тщательной очистке от пыли в многоступенчатых фильтрах, осушается от водяных паров, а далее мощными компрессорами сжимается до тех пор, пока не перейдет в жидкое состояние. Жидкость перегоняют в ректификационной колонне, чтобы разделить ее на отдельные вещества.

Установка для добычи аргона

Первым испаряется азот при -195 °С, его пары собираются на соответствующей тарелке ректификатора и отводятся в отдельный резервуар. Следующим по высоте (и при температуре кипения -185 °С) отбирается аргонная фракция, содержащая 12% Ar, менее полпроцента азота и кислород. Она подается в следующую ректификационную колонну, в которой процентная доля Ar доводится до 85, оставшееся приходится на кислород со следами азота. Такое вещество называется сырым аргоном, исходным материалом для получения очищенного газа.

В промышленности применяется несколько методов очистки сырого аргона от примесей.

Водород, добавляемый в состав сырья, окисляется на катализаторе и нагреве до 500 °С, таким образом, из состава смеси выводится кислород. Образовавшийся на катализаторе водяной пары удаляют при посредстве влагоотделителя. Газ после этого осушают. Аргон с оставшимся в нем азотом вновь ректифицируют.

Применяются и альтернативные методы получения Ar. Во время синтеза аммиака из азота и водорода в химических реакторах Ar получают как сопутствующий продукт производства. Технологический компонент это синтеза — продувочный газ — содержит до 20% Ar. Из этого газа и извлекают самый спокойный элемент. Стоимость производства, складывающаяся в основном из затрат на охлаждение и нагрев компонентов, делится между аммиаком и аргоном, и получается существенно ниже.

Качество газа, получаемого любым методом, определяется технологией очистки его от небольших количеств остаточного N2, O2, водяных паров и H2.

Аппарат, получающий ионные пучки аргона

Общая характеристика Ar

Ar входит в группу инертных газов. Заряд его ядра — 18, под таким же номером элемент располагается в таблице Менделеева.

Из всех участников  VIIIA группы он является наиболее часто встречающимся в природе. Объемная доля Ar в атмосфере -0,93%, массовая доля составляет 1,28%.Элемент является  газом без цвета, вкуса и запаха. Химически не активен – аргон не вступает в реакцию и практически не соединяется ни с какими элементами или веществами, за исключением CU(Ar)O, и гидрофторида аргона.

Весьма плохо растворим водой, чуть большая растворимость наблюдается при взаимодействии с органическими растворителям.

Виды аргона

Говоря о видах, или сортах Ar, надо понимать, что это одно и то же химическое вещество. Виды различаются по степени очистки от примесей.

  • Высший сорт. Содержание Ar не менее 99,99% . Этот сорт особо высокой чистоты применяется для ответственных сварочных работ, таких, как сварка материалов, химически активных в нагретом состоянии: некоторые цветные сплавы, прежде всего титановые, нержавеющая сталь и др. Используется также для сварки высоконагруженных изделий из конструкционной стали.
  • Первый сорт. Содержание Ar не менее 99,98%, Применяется при сварке сплавов на основе алюминия с другими металлами и сплавами, для менее активных цветных металлов.
  • Второй сорт. Содержание Ar не менее 99,95%. Используется при сваривании деталей из жаростойких стальных сплавов, алюминия и конструкционных сталей. Применение чистого Ar в этих случаях нежелательно, поскольку приводит к повышенной пористости материала шва и не позволяет защитить сварочную ванну от повышенной влажности и других загрязнений. Во избежание возникновения такого дефекта в состав смеси защитных газов добавляют углекислый газ и кислород, связывающие выделяющийся при сварке водород и другие примеси. Образующиеся в ходе этих реакций шлаки всплывают на поверхность сварочной ванны и после застывания удаляются вместе с окалиной.

Физические и химические свойства

Свойства аргона типичны для члена VIII группы.

При обычной  температуре Ar пребывает в газообразном состоянии. Молекула включает в себя единственный атома, химическая формула весьма простая: Ar. Температура кипения весьма низка : -185,8 °С при атмосферном уровне давления.

Растворимость в воде низкая — всего 3,29 мл на 100 мл жидкости

Плотность аргона при нормальных условиях составляет 1,78 кг/м3. Молярная теплоемкость газа- 20,7 Дж/Кмоль.

Характеристики аргона и других инертных газов

Газ практически полностью инертен. На сегодняшний день ученым удалось получить лишь два его соединения — CU(Ar)O, и гидрофторид аргона. Соединения существуют лишь при сверхнизких температурах. Предполагается, что Ar может входить в состав неустойчивых в нормальном состоянии молекул эксимерного типа. Такие молекулы могут существовать лишь в возбужденном состоянии, например, в ходе электроразряда высокой интенсивности. Такие соединения возможны с ртутью, кислородом и фтором.

Электроотрицательность по шкале Полинга равна 4,3.

Как степень окисления, так и электродный потенциал имеют нулевое значение, что характерно для инертного газа.

Ионный радиус составляет 154, радиус ковалентности — 106 Пм. Ионизационный порог- 1519 кдж/моль

Атомная и молекулярная масса

Такие важные параметры, как атомная и молекулярная массы, показывают, насколько масса молекулы вещества и масса его атома соответственно превышают значение, равное одной двенадцатой доле массы атома водорода.

Ввиду того, что молекула Ar состоит из единственного атома,  молекулярная и атомная масса аргона идентичны и составляют 39,984.

Структура аргона и его свойства

Изотопы

В природных условиях Ar встречается в качестве трех устойчивых изотопов

  • 36Ar– процентная доля этого изотопа составляет 0,337% в ядре 18 протонов и 18 нейтронов;
  • 38Ar- его доля всего 0,063%, в ядре 18 протонов и 20 нейтронов;
  • 40Ar – наиболее распространен, его доля составляет 99,6%, в ядре так же 18 протонов, но уже 22 нейтрона.

Искусственным путем удавалось получать изотопы с массовым индексом от 32 до 55, наиболее стабильным из них оказался 39Ar, период полураспада которого составляет 268 лет.

Большая процентная доля 40Ar среди изотопов, встречающихся в природе, вызвана постоянным образованием его в ходе реакции распада изотопа калий-40. На 1000 кг калия в ходе таких реакций за год образуется не более 3100 атомов 40Ar. Но, поскольку эти реакции идут постоянно в течение сотен миллионов лет, изотоп накопился в природе в существенных объемах.

Доминирование тяжелого изотопа в природе обуславливает тот факт, что атомный вес Ar  превышает атомный вес калия, находящегося в таблице следом за ним. При создании Периодической системы такого противоречия не было, поскольку аргон был обнаружен и свойства его были исследованы значительно позже, в первом десятилетии XX века. Первоначально Ar был помещен в первую группу таблицы, восьмая группа была выделена позднее.

Ионы

Как и другие инертные газы (такие, как He и Ne), Ar подвержен ионизации. При возбуждении атомов и сообщении им высоких энергий возникают молекулярные ионы Ar2+.

Молекула и атом

Для  инертных газов эти понятия идентичны, поскольку эти элементы не желают вступать в химическую связь даже с себе подобными. Молекула включает в себя один атом, химическая формула газа не отличается от обозначения элемента: Ar.

Молярная масса

Молярная масса аргона составляет 39,95 г/моль.

Существуют несколько методов ее вычисления:

  • С применением относительной атомной массы M и коэффициента пропорциональности к, выражающего соотношение между относительной массой и молярной. Этот коэффициент является универсальной константой и равен для всех элементов. Молярная масса M выражается как произведение коэффициента пропорциональности на относительную массу.
  • С использованием молярного объема. Потребуется найти объем, занимаемый при обычных условиях некоторой массой газа, далее рассчитать массу 22,4 литров вещества при таких же условиях.
  • С применением уравнения Менделеева-Клапейрона, моделирующего идеальный газ.

pV = mRT / M,

проведя преобразования, получим выражение для молярной массы:

M=mRT/pV

где

  • p – давление в паскалях,
  • V –объем в кубометрах
  • m – масса в граммах,
  • Т — температура в Кельвинах,
  • R – константа, значение которой 8,314 Дж/(моль×К).

Область применения

Шире всего аргон применяется при сварочных работах. Он используется для создания защитной атмосферы вокруг сварочной ванны, вытесняя из рабочей зоны O2 и N2, содержащиеся в атмосфере. Особенно важно это для сварки цветных металлов, многие из которых, к примеру, Ti, отличаются высокой химической активностью в нагретом состоянии. Незаменим инертный газ также для неразъемного соединения нержавеющих и высоколегированных сплавов.

Также широко применяется  при монтаже высоконагруженных строительных конструкций, таких, как каркасы высотных зданий, фермы мостов и многих других. Здесь его применение обеспечивает высокое качество, однородность и долговечность ответственных соединений. В строительной индустрии аргонная сварка доминирует среди других методов.

Сварка аргоном
Аргонно-дуговая сварка

Не менее широко применяется аргонная сварка в машиностроении, прежде всего химическом и пищевом. Швы получаются долговечные и надежные, даже в условиях воздействия агрессивных сред.

Нефтяная и газовая отрасли также применяют аргонная сварку при монтаже трубопроводов, газоперекачивающих станций и нефтеперегонных комбинатов.

Используется метод также в атомной промышленности, в транспортном машиностроении и в аэрокосмической отрасли.

В домохозяйствах аргонная сварка распространена не так широко. Это объясняется:

  • высокой стоимостью оборудования и расходных материалов;
  • необходимостью достаточной квалификации сварщика;
  • меньшими нагрузками, испытываемыми домашними конструкциями;
  • более низкими требованиями к прочности и долговечности сварных соединений.

Если в домохозяйстве возникает эпизодическая потребность в таких сварочных работах, то дешевле, быстрее и надежнее пригласить сварщика-специалиста.

Стеклопакет с аргоном
Принцип действия стеклопакета с аргоном

Характерным свойством Ar является его более высокая плотность по сравнению с воздухом. Поэтому максимальная эффективность аргонной сварки достигается при нижнем сварочном положении. В этом случае инертный раз растекается по поверхности детали и образует защитное облако значительной протяженности, позволяя вести сварку, как большими токами, так и на большой скорости. При сварке в наклонном и верхнем положении приходится учитывать «проваливание» аргона сквозь воздух. Чтобы компенсировать это явление, либо увеличивают подачу газа, либо проводят работы в герметичном помещении, заполненным инертным газом. В обоих случаях себестоимость работ возрастает.

Поскольку потенциал ионизации Ar невысок, его использование обеспечивает идеальные геометрических характеристик сварочного шва, прежде всего, профиля. Возбужденная электродуга в аргоновой атмосфере также отличается высокой стабильностью своих параметров. С другой стороны, низкое значение потенциала ионизации обуславливает и более низкое напряжение розжига и поддержания дуги. Это сокращает ее тепловыделение и усложняет провар толстых листов металла.

Более высокая температура дуги в аргоновой атмосфере существенно повышает проплав сварочного шва. Это позволяет проводить сварку за один проход при условии точного соблюдения параметров зазора между заготовками.

В случае применения TIG-метода сварочных работ аргоновая атмосфера защищает от коррозионного влияния не только зону сварки, но и окончание неплавкого электрода.

В ряде специфических случаев в состав защитной газовой смеси добавляют гелий.

Кроме применения при сварочных работах, аргон используется:

  • Как плазмоообразующее веществона установках плазменного раскроя металла.
  • Для создания инертной среды в упаковках пищевых продуктов. Он вытесняет из пакетов и контейнеров кислород воздуха и водяные пары, пагубно влияющие на срок годности продуктов. Продукты в защитной атмосфере хранятся в несколько раз дольше, чем в обычной упаковке. Применяется этот метод и для упаковки медицинских изделий и препаратов, позволяя сохранить их в должной стерильности и химической чистоте.
  • В качестве активного агента в противопожарных установках. Аргон вытесняет кислород (или другой газ) из очага горения, прекращая его.
  • Для создания защитной среды в технологических установках при обработке полупроводниковых устройств, создании микросхем и других электронных компонентов или материалов высоких степеней чистоты.
  • Наполнитель электроламп.
  • В рекламных люминесцентных трубках.

Зависимость давления аргона в баллоне от температуры

По мере нагрева давление газообразного вещества в замкнутом объеме повышается. В таблице приведены примерные значения давления в баллоне в зависимости от температуры окружающего воздуха.

T, °CP, Мегапаскаль
-4010,45
-3011,33
-2012,21
-1012,92
013,74
+1014,62
+2015,33
+3016,03

Следует учитывать, что баллонное давление изменяется не мгновенно, а по мере его прогрева или охлаждения.

Техника безопасности при работе с аргоном

Сам по себе не являясь ядовитым, аргон при неправильном использовании может нанести серьезный вред здоровью или даже создать угрозу жизни.

Аргон замещает кислород воздуха и создает смесь, непригодную для дыхания. Человек может пострадать или даже погибнуть от удушья. Сжиженный аргон имеет очень низкую температуру и при контакте с незащищенной кожей приводит к тяжелым обморожениям.

Газоразрядная трубка с аргоном

Во избежание неприятных последствий при работе с газом следует неукоснительно соблюдать следующие правила:

  • При работе в атмосфере аргона обязательно использовать изолирующий противогаз.
  • При работе на полуавтоматах с подачей аргона обеспечить вентиляцию рабочей зоны.
  • Использовать газоанализатор, содержание кислорода в воздухе должно быть не ниже 19%.
  • Спецодежда должна полностью закрывать коду, быть чистой и целой.

Перед началом работы также следует осмотреть баллоны, шланги и запорную арматуру на предмет отсутствия механических повреждений и утечек газа.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Аргон: свойства, характеристика, использование

АРГОН, Ar (лат. Argon * а. argon; н. Argon; ф. argon; и. argon), — химический элемент главной подгруппы VIII группы периодической системы Менделеева, относится к инертным газам, атомный номер 18, атомная масса 39,948. Состоит из трёх стабильных изотопов, основной — 40Ar (99,600%). Выделен из воздуха в 1894 английскими учёными Дж. Рэлеем и У. Рамзаем.

Аргон в природе

В природе аргон существует только в свободном виде. При обычных условиях аргон — газ без цвета, запаха и вкуса. Твёрдый аргон кристаллизуется в кубические сингонии. Плотность аргона 1,78 кг/м3, t плавления — 189,3°С, t кипения — 185,9°С, критическое давление 48 МПа, критическая температура — 122,44°С. Первый потенциал ионизации 15,69 эВ. Атомный радиус 0,188 нм (1,88Е).

Свойства аргона

Химические соединения не получены (известны лишь соединения включения). В 1 л дистиллированной воды при нормальных условиях растворяется 51,9 см3 аргона. Образует кристаллогидраты типа Ar • 6Н2

О. Весовой кларк в земной коре 4 • 10-4; содержание в атмосфере 0,9325 объёмных % (6,5 • 1016 кг), в изверженных породах 2,2 • 10-5 см3/г, в океанической воде 0,336 см3/л. В мантии продуцировано 5,3• 1019 кг 40Ar, средняя скорость накопления 40Ar в земной коре 2 •107 кг/год.

Из минералов атомы аргона мигрируют по дислокациям в зоны нарушения кристаллической структуры и затем по микротрещинам и порам поступают в пластовые воды, нефтяные и газовые залежи. На измерении отношения содержаний 40Ar/40K в калийсодержащих минералах основан метод определения возраста геологических объектов. Аргоновым методом определяют возрасты изверженных (по слюдам, амфиболам), осадочных (по глауконитам, сильвинам), метаморфизованных пород, для которых также с известным приближением даётся возраст метаморфизма. Разработан активационный метод датирования, основанный на измерении отношения

40Ar/39Ar.

Получение и применение аргона

В промышленности аргон получают в процессе разделения воздуха при глубоком охлаждении. Возможно получение аргона из продувочных газов колонн синтеза аммиака. Отделение аргона от других инертных газов наиболее полно осуществляется газохроматографическим методом.

Аргон используется при термической обработке легко окисляющихся металлов. В защитной атмосфере аргона проводят сварку и резку редких и цветных металлов, плавку титана, вольфрама, циркония и др., выращивают кристаллы полупроводниковых материалов. Радиоактивный изотоп (37Ar) применяют для контроля вентиляционных систем.

www.mining-enc.ru

Аргон кристаллическая структура – Справочник химика 21


    Как уже отмечалось, химическая активность благородных газов мала. Соединений гелия не получено. Аргон, криптон и ксенон образуют с водой при низких температурах гидраты состава Э-бНаО (Э = Аг, Кг, Хе). Эти соединения получаются в результате включения атомов благородных газов в пустоты, имеющиеся в кристаллической структуре льда. Такие соединения называются соединениями включения, или кла-тратами. Для всех благородных газов, за исключе- 
[c.106]

    Включенное вещество не оказывает влияния на формы колебаний частиц в решетке гидрохинона. Последнее допущение приемлемо, если не возникают нарушения в основном каркасе при размещении молекул, имеющих особые формы. Такие нарушения можно обнаружить путем определения параметров кристаллической структуры они практически отсутствуют в клатратном соединении гидрохинон — аргон. Некоторые особенности спектра ядерного квадрупольного резонанса клатратного соединения с азотом были объяснены небольшими видоизменениями полостей (см. главу десятую, раздел [c.446]

    Аргон и кислород адсорбируются почти так же, как и азот активированными углями, представляющими собой аморфный углерод с неполярной поверхностью, и хуже азота на других адсорбентах, имеющих кристаллическую структуру. 

[c.224]

    При плавлении атомы инертных газов образуют жидкости с ближним порядком, соответствуюш им их гранецентрированным кубическим кристаллическим структурам. Структура жидкого аргона вблизи температуры плавления (при 84,4° К и 0,8 атм) характеризуется координационным числом 10,2—10,9 при межатомном расстоянии 3,79 А. Таким образом, плавление, не изменяя существенным образом межатомного расстояния, приводит к понижению координационного числа 12 на 1—1,8 вследствие образования вакансий. Жидкий ксенон имеет еще более низкое координационное число, но максимумы на кривых распределения соответствуют гранецентрированной кубической структуре ксенона в твердом состоянии. При —110° и 1 атм первый максимум соответствует межатомному расстоянию 4,43 А и 8,5 атомам, а при —90° и 2,5 атм — 4,50 А и 8,3 атомам. При увеличении давления до 130 атм координационное число достигает девяти. В газообразном состоянии инертные газы молекул не образуют и существуют в виде моноатомных газов. Таким образом, плавление инертных газов не приводит к изменению их электронной структуры, вследствие чего строение жидкости сохраняет ближний порядок, соответствующий гранецентрированной кубической упаковке в кристаллическом состоянии. 

[c.251]


    Из данных таб.л. 1 видно, что радиусы атомов аргона, криптона и ксенона весьма близки к радиусам молекул многих летучих гидридов. Если бы изоморфное замещение зависело только от размера атомов, то можно было бы ждать образования смешанных кристаллов благородных газов почти со всеми летучими гидридами. Однако на кристаллической структуре может сильно сказаться дипольный характер молекул. Благородные газы дают кубическую центрированную по граням решетку р ]. В кристаллической решетке аммиака и воды уже сказывается большой дипольный момент молекул этих веществ, решетки уже отступают от правильной кубической формы, сильно деформированы. Галоидоводороды НС1 и НВг выше 98° абс. дают кубическую центрированную по граням решетку, а ниже этой температуры сложную, во всяком случае неправильную [ ]. Иодистый водород дает тетрагональную, центрированную по граням решетку [ ]. Для остальных летучих гидридов мы имеем, повидимому. также кубическую решетку, как и для благородных газов. 
[c.121]

    Блестящие кусочки лития и тонкий порошок кремния в стехиометрическом отношении реагируют друг с другом в железном или танталовом тигле в атмосфере аргона. Тигель находится в кварцевом сосуде (см. рис. 309), который после загрузки н промывания очень чистым аргоном нагревают в электрической печи. Для того чтобы избежать разбрызгивания реагирующих компонентов, температуру повышают медленно, особенно вблизи температуры плавления лнтия. Предлагается [1] нагревать реакционную смесь до 530 °С (при этом используют завинчивающуюся бомбу из стали термакс и никелевый тигель). Продукт реакция образует очень легко разрушающуюся правильную структуру, которая обычно включает свободный кремний. При нагревании до 800 °С (3,5 ч) и последующем постепенном охлаждении получен [2] хороший кристаллический препарат. 

[c.1046]

    Устойчивый нарост фторфлогопита на затравку наблюдается при перегреве расплава до 1500 °С, при больших температурах состав расплава изменяется настолько, что

www.chem21.info

Аргон методы получения — Знаешь как

В воздухе аргона относительно много, но извлечь его оттуда и получить в чистом виде не так-то просто. Трудность состоит в том, что температура кипения аргона находится между температурами кипения азота и кислорода — ближе к последней, от которой она отстоит лишь на 2,7°. Отсюда следует, что при ректификации жидкого воздуха аргон распределяется между азотом и кислородом, в большем количестве присоединяясь к кислороду.

 

При испарении жидкого воздуха аргон, будучи более летучим, чем кислород, уходит следом за азотом. Поднимаясь вверх по колонне, он встречается со все более холодной жидкостью, конденсируется и стекает вниз. По высоте аппарата можно найти такой участок, где скапливается наибольшее количество аргона при наименьшей концентрации азота. Именно отсюда выгоднее всего отбирать газ для дальнейшего выделения аргона.

 

В аппаратах двухкратной ректификации таким участком является нижняя часть верхней колонны на границе между первой и второй третью ее высоты. Отсюда и отводится «аргонная фракция» воздушных газов, которая содержит 8—12% аргона и 0,2—0,5% азота (остальное составляет кислород).

 

Аргонную фракцию в свою очередь подвергают ректификации по тому же принципу, Что и воздух. Для этого к основному аппарату присоединена специальная аргонная колонна, имеющая конденсатор в верхней части . Здесь за счет охлаждения флегмой, подаваемой из нижней колонны воздухоразделительного аппарата .

в межтрубное пространство, большая часть кислорода конденсируется, и ее возвращают в основной процесс. Сырой аргон отбирают из-под крышки конденсатора аргонной колонны в виде пара, содержащего 75—95% аргона.

 

Для очистки сырого аргона в него вводят водород, на окисление которого в присутствии катализатора затрачивается содержащийся в аргоне кислород. Образующаяся вода конденсируется, а ее остатки удаляются при осушке аргона. По другому способу кислород связывают в окисел на поверхности меди при нагреве до 450—500° С. Несмотря на обилие аргона в атмосфере, он остается довольно дефицитным газом, так как еще не всюду, получая кислород и азот, попутно извлекают из воздуха инертные газы. Это объясняется технической сложностью их извлечения из воздуха и особенно их последующей очистки. Поэтому мысль специалистов направлена на поиски новых, более эффективных способов очистки.

 

Интересен метод очистки аргона от примесей путем адсорбции их на синтетических цеолитах — алюмосиликатах натрия или кальция. Размеры пор и каналов, соединяющих поры между собой и с поверхностью кристалла, у цеолитов очень однородны, и размеры входов в поры («окон») могут заданным образом изменяться с помощью обмена катионами, располагающимися у окон. Диаметр окон цеолита приближается к размерам малых молекул, поэтому в его поры проникают лишь кислородные молекулы и еще меньшие. Для молекул аргона вход в поры недоступен, и они беспрепятственно проходят через адсорбер. Десорбция примесей достигается нагреванием цеолита. Этим методом получается очень чистый аргон, содержащий лишь десятитысячные доли процента примесей.

 

Завершающей стадией очистки является отделение азота. Разность между температурами кипения партнеров смеси превышает в данном случае 10°, и разделение их посредством ректификации становится целесообразным. Все идет так же, как при основном процессе разделения воздуха. Чистый аргон собирается в нижней части колонны и отводится в жидком состоянии, а азот выбрасывают в атмосферу, использовав его холод в теплообменнике. Тонкую очистку производят с помощью металлического кальция.

 

Жидкий аргон испаряют, для чего он подается специальным насосом в теплообменник под давлением 165 ат, откуда накачивается в баллоны, окрашенные в серый цвет с зеленой полосой и зеленой надписью. Отечественная промышленность выпускает чистый аргон трех марок, в котором минимальные содержания аргона составляют 99,90; 99,96 и 99,99 об.%. Особо чистый аргон содержит не более 0,005% Не и 0,001% О2. Для аргона, как и для гелия, более экономична перевозка в жидком виде. Применяют сосуды Дьюара, такие же, как для жидкого воздуха, и специальные цистерны.

 

Аргон извлекают также из отходов азотно-туковых заводов — газов продувки, выводимых из системы синтеза аммиака: В них присутствует 5—16% аргона. На получение 1 т аммиака расходуется около 1000 м3 азота, содержащих десятки кубометров аргона. После синтеза аммиака из остатков извлекают аргон. Этим путем на заводах Лейна в Германии получается аргон несколько более дешевый, чем из воздуха.

 

 

Статья на тему Аргон методы получения

znaesh-kak.com

Аргон свойства – Справочник химика 21

    При построении периодической системы Менделеев руководствовался принципом расположения элементов по возрастающим атомным массам. Однако, как видно нз таблицы, в трех случаях этот принцип оказался нарушенным. Так, аргон (атомная масса 39,948 а. е. м.) стоит до калия (39,098 а. е. м.), кобальт (58,9332 а. е. м.) находится до никеля (58,70 а. е. м.) и теллур (127,60 а. е. м.) до иода (126,9045 а. е. м.). Здесь Менделеев отступил от принятого им порядка, исходя из свойств этих элементов, требовавших именно такой последовательности их расположения. Таким образом, он не придавал исключительного значения атомной массе и, устанавливая место элемента в таблице, руководствовался всей совокупностью его свойств. Позднейшие исследования показали, что произведенное Менделеевым размещение элементов в пе- [c.52]
    В периодической системе все элементы составляют 7 периодов. Первый период включает 2 элемента — водород и гелий, т. е. свойства повторяются через 2 элемента, затем дважды свойства повторяются через 8 элементов — второй и третий периоды от лития до неона и от натрия до аргона. Начиная с калия до криптона и с рубидия до ксенона свойства повторяются через 18 элементов — четвертый и пятый периоды. Шестой период содержит уже 32 элемента. Седьмой период не закончен. Таким образом, периодичность в повторении свойств химических элементов неодинакова. Три первых периода называются малыми, остальные — большими. [c.56]

    Плазменная наплавка. Плазма представляет собой высокотемпературный сильно ионизированный газ. Она создается возбуждаемым между двумя электродами дуговым разрядом, через который пропускается газ в узком канале. Присадочный материал может подаваться в виде проволоки, ленты или порошка. При наплавке по слою крупнозернистого порошка последний заранее насыпается на наплавляемую поверхность, а плазменная дуга, горящая между электродом и и.чделием, расплавляет его. При наплавке с вдуванием порошка в дугу порошок подается в плазменную струю, плавится в струе и наносится на предварительно подогретую поверхность изделия. В качестве плазмообразующего газа используется аргон. Плазменная наплавка позволяет значительно повысить износостойкость деталей. Объясняется это минимальным проплавлением основного металла в процессе наплавки порошковых сплавов, что обеспечивает получение необходимых свойств наплавки уже в первом слое. [c.92]

    В первом способе плазма образуется при пропускании рабочего плазмообразующего вещества через электрическую дугу. Используемое в дуге напряжение невелико (40—100 В), плотность тока достаточно велика (>1 А). В качестве плазмообразующих газов используются обычно азот, водород, гелий, аргон. Изменяя газ, можно изменять химические свойства среды плазмы (окислительные, нейтральные, восстановительные). Плазма может иметь разную температуру (от 5000 до 50000° С). Соответственно степень ионизации может изменяться от 1 до 100%. Дуговые плазменные струи всегда в некоторой степени загрязнены материалом электродов. Поэтому наряду с дуговыми плазмотронами развивается разработка высокачастотных и сверхвысокочастотных плазмотронов, в которых источником плазмы является высокочастотный индукционный нагрев. [c.538]


    ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА — естественная система химических элементов, созданная гениальным русским химиком Д. И. Менделеевым. Расположив элементы в последовательности возрастания атомных масс и сгруппировав элементы с аналогичными свойствами, Д. И. Менделеев составил таблицу элементов, закономерности которой теоретически вытекают из сформулированного им периодического закона Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел, ими образуемых, находятся в периодической зависимости от их атомного веса (1869—1871 гг.). Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева позволяют установить свя ь между всеми химическими элементами, предсказать существование ранее неизвестных элементов и описать их свойства. Как впоследствии стало известно, периодичность в изменении свойств элементов обусловлена числом электронов в атоме, электронной структурой атома, периодически изменяющейся по мере возрастания числа электронов. Число электронов равно положительному заряду атомного ядра это число равно порядковому (атомному) номеру элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Отсюда современная формулировка периодического закона Свойства элементов, а также свойства образованных ими простых и сложных соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов их атомных ядер (2) . Поскольку атомные массы элементов, как правило, возрастают в той же последовательности, что и заряды атомных ядер, современная форма таблицы периодической системы элементов полностью совпадает с менделеевской, где аргон, кобальт, теллур расположены не в порядке возрастания атомной массы, а на основе их химических свойств. Это несоответствие рассматривалось противниками Д. И. Менделеева как недостаток его системы, но, как позже было доказано, закономерность нарушается в связи с изотопным составом элементов, что также предвидел Д. И. Менделеев. Периодический закон и периодическая система элементов [c.188]

    Термодинамические свойства некоторых промышленных газов весьма подробно представлены в двух недавних публикациях. В первой из них [1] приводятся физические и термодинамические свойства воздуха, аргона, двуокиси и окиси углерода, водорода, азота, кислорода и водяного пара. В книге Дина [2] рассматриваются аммиак, двуокись и окись углерода, воздух, ацетилен, этилен, пропан и аргон. Свойства гелия подробно изложены Кеезомом [3]. [c.306]

    Физические свойства. В соответствии с характером изменения структуры и типа химической связи закономерно изменяются и свойства простых веществ — их плотность, температура плавления и кипения, электрическая проводимость и др. Так, аргон, хлор р,г/см и сера в твердом состоянии являются диэлектриками, [c.235]

Таблица 52. Свойства аргона

www.chem21.info

Аргон температура плавления – Справочник химика 21

    Это хорошо видно из рис. 1.5. Даже для кластера из атомов аргона температура плавления понижается до 45 К, в то время как температура плавления макроскопического кристалла составляет 83,8 К. [c.22]

    Получают плавкой смесей металлических порошков хрома и Ge в высокочастотной печи в кварцевом тигле в атмосфере аргона. Температура плавления 11500— 1700°С. Нестойки к действию различных химических реагентов (НС1, HF) [c.227]


    Физические свойства. В соответствии с характером изменения структуры и типа химической связи закономерно изменяются и свойства простых веществ — их плотность, температура плавления и кипения, электрическая проводимость и др. Так, аргон, хлор р,г/см и сера в твердом состоянии являются диэлектриками, [c.235]

    В молекулярных кристаллах (рис. 1.9, г) присутствуют молекулы, связь между которыми осуществляется силами межмолекулярного взаимодействия, называемыми силами Ван-дер-Ваальса (см. разд. 1.10). Силы эти гораздо слабее сил, рассмотренных ранее, и энергия связи в решетке молекулярного типа составляет всего лишь 8—12 кДж/моль. Тела с такой структурой обычно очень мягкие, обладают низкой температурой плавления, высокой летучестью, низкими тепло- и электропроводностями, а также хорошей растворимостью, особенно в родственных растворителях. В качестве представителей веществ, образующих кристаллы молекулярного типа, можно назвать диоксид углерода, аргон и большинство органических соединений. [c.37]

    Вследствие относительно большего размера атома (молекулы) аргон более склонен к образованию межмолекулярных связей, чем гелий и неон. Поэтому аргон в виде простого вещества характеризуется несколько более высокими температурами плавления (—189,3°С) и кипения (—185,9°С). Он лучше адсорбируется. Твердый аргон имеет кубическую гранецентрированную решетку. [c.611]

    По природе входящих в состав кристалла частиц и по типу химической связи кристаллические решетки подразделяются на молекулярные, ионные, атомные (ковалентные) и металлические. В узлах молекулярных решеток располагаются молекулы вещества. Вещества, имеющие молекулярные решетки, обычно имеют низкие температуры плавления и кипения, высокое давление насыщенного пара. К такого типа веществам относятся, например, твердые Нг, О2, N2, галогены, СО2, все благородные газы (хотя они одноатомны) и многие органические вещества. Кристаллические Аг и Ь имеют одинаковые решетки (рис. 4.4). Координационное число для атома аргона равно 12. Связь между частицами в решетке осуществляется силами Ван-дер-Ваальса. [c.161]


    Из экспериментальных значений атомных функций распределения для многих моноатомных жидкостей вычислены координационные числа, которые несколько отличаются от аналогичных величин для твердой фазы. Для большинства простых веществ плавление сопровождается увеличением объема и координационные числа в жидкой фазе меньше, чем в кристаллической, У некоторых элементарных веществ (висмут, германий) плавление сопровождается уменьшением объема, В этом случае координационное число в жидкой фазе больше, чем Б кристалле. Сказанное подтверждается следующими данными, где сопоставлены (п ж) координационные числа в кристалле и в жидкой фазе для области температур, близкой к температуре плавления гелий (12 8,4), неон (12 8,6), аргон (12 10,5), ксенон (12 8,5), литий (14  [c.229]

    Температура плавления в атмосфере аргона 2400°. Водой и разбавленными кислотами гидролизуется с выделением метана  [c.186]

    Шихта содержала фторид РЗЭ, очищенный вакуумной дистилляцией металлический кальций, взятый с 10%-ным избытком от стехиометрии. Шихту помещали в танталовый тигель, закрытый перфорированной танталовой крышкой, и медленно нагревали в индукционной печи при 600° для дегазирования. При той же температуре в печь вводили аргон, чтобы создать давление 500 мм рт. ст. Заканчивали процесс несколько выше 1418° (температура плавления СаРг) для лучшего отделения металла от шлака. После охлаждения металл легко отделяется от шлака. Чистота полученного в виде губки редкоземельного металла 97—99% [147]. Основная примесь— кальций, который удаляется при плавлении металла в вакууме. [c.142]

    Получение металлического титана.” Свойства титана требуют применения особых приемов производства и обработки. При повышенной температуре он взаимодействует с обычными футеровочными материалами и газами, со многими металлами образует сплавы, имеющие низкие температуры плавления (который протекал бы при температуре ниже точки плавления сплава титана с материалом реактора. Из-за взаимодействия титана с газами все операции должны проводиться в атмосфере инертного газа (аргона) или в вакууме. Способы получения металлического титана можно разделить на три группы 1) металлотермия, [c.268]

    Тетрахлорид восстанавливают в атмосфере аргона или гелия в реторте из нержавеющей стали. Реторту помещают в печь с тремя зонами нагрева. Крышку реторты герметизируют гидравлическим затвором из сплава Pb-Sb (247°), предотвращающим разрушение аппарата при резком повышении давления из-за нарушения хода процесса. В нижней части реторты устанавливают стальной тигель, заполненный магнием, количество которого берут с избытком 10—20%. В нижней зоне печи поддерживают температуру 825—875°, т. е. выше температуры плавления Mg и Mg . Температура в верхней зоне 300—350°. [c.349]

    Жидкий фтор окрашен в ярко-желтый цвет. Его относительная молекулярная масса [38] близка к относительной молекулярной массе аргона [39,94]. Свойства жидкого фтора — температура плавления, кипения, критическая температура и критическое [c.222]

www.chem21.info

Чистота аргона. ГОСТы и ТУ

Авторы:

сотрудники компании

В зависимости от области применения к чистоте аргона предъявляют различные требования. Нормативная документация разделяет газообразный аргон на следующие сорта и марки:

Устаревший ГОСТ 10157-62 разделял аргон на три марки: А, Б и В.

Состав аргона по ГОСТ 10157-62
Наименование показателяМарка
АБВ
Объемная доля аргона, %, не менее99,9999,9699,90
Объемная доля кислорода, %, не более0,0030,0050, 005
Объемная доля азота, %, не более0,010,040,10
Содержание паров воды про 760 мм. рт. ст. г/м30,030,030,03

Сферы применения марок аргона при сварке и резке:

  • марка «А» — редкие и активные металлы (Ti, Zr, Nb) и их сплавы.
  • марка «Б» — сплавы на основе алюминия и магния; сплавы, чувствительные к примесям растворенных в них газов. Обработку проводят плавящимися или неплавящимися вольфрамовыми электродами.
  • марка «В» — чистый алюминий, жаропрочные, хромо-никелевые, коррозионностойкие сплавы, легированные стали.

Обновленный ГОСТ 10157-79 с изменениями 1,2,3 повышает требования к чистоте и разделяет аргон на два сорта — высший и первый.

Аргон газообразный и жидкий (ГОСТ 10157-79)
Высший сортПервый сорт
Объемная доля аргона, %, не менее99,99399,987
Объемная доля кислорода, %, не более0,00070,002
Объемная доля азота, %, не более0,0050,01
Объемная доля водяных паров, %, не более0,00090,001
Температуре насыщения аргона водяными парами
при давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), °С, не выше
– 61– 58
Объемная доля суммы углеродсодержащих соединений
в пересчете на СО2, %, не более
0,00050,001

В связи с повышением требований современных стандартов к качеству промышленной продукции и точности измерительных приборов, повысились и требования к чистоте применяемых газов. Для точного спектрального анализа особенно важно чтобы аргон, используемый в работе спектрометра, соответствовал требуемой чистоте. Например, подаваемый в эмиссионный спектрометр аргон должен быть марки ВЧ с содержанием аргона 99, 998 % или более. Ухудшение качества аргона ведет к изменению параметров плазмы искрового разряда и, как следствию, искажению результатов анализа. По этой причине многие производители рекомендуют подключать спектрометр к баллону через фильтры очищающие аргон до нужной степени.

Для удовлетворения современных требований к качеству, производителями аргона были усовершенствованы технологии получения и очистки, разработаны новые нормативы на газообразный и сжиженный аргон. На данный момент можно приобрести аргон ВЧ, соответствующий следующим стандартам:

Марка аргона ВЧобъемная долятемпература
насыщения
водяными
парами
при атм. давлении
аргона, %
не менее
кислорода, % не болееазота, %
не более
водяных паров, %
не более
водорода, %
не более
метана, %
не более
двуокиси углерода, %
не более
углеводородов, %
не более
Аргон газообразный высокой чистоты
ТУ 6-21-12-94 с изм. 1, 2 (устар)
99,9980,00020,0010,00030,00020,00010,00002
Аргон высокой чистоты
ТУ 2114-005-0024760-99
99,9980,00020,00060,00090,0001*-61
Аргон газообразный высокой чистоты
ТУ 2114-002-49632579-2006
99,9980,00020,00060,00090,00010,00002
Аргон газообразный и жидкий высокой чистоты
ТУ 2114-005-05798345-2009
99,9980,00020,0010,00030,00020,00010,00002
Аргон высокой чистоты марка 4.4
ТУ 2114-005-53373468-2006
99,9940,0010,0040,0010,00040,0001-76
Аргон газообразный высокой чистоты марка 5.5
ТУ 2114-006-45905715-2010
99,99950,00010,00020,00030,000050,000020,00001-69
Аргон высокой чистоты марка 5.6
ТУ 2114-005-53373468-2006
99,99960,000120,00020,00010,000010,00001-76
Аргон высокой чистоты марка 5.8
ТУ 2114-005-53373468-2006
99,99980,000050,000080,00010,000010,00001-76
Аргон особой чистоты марка 6.0
ТУ 2114-005-53373468-2006
99,99990,000010,000030,000050,00020,000010,00001

* Объёмная доля суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на СО2

Обозначения вида «марка X.Y» используются также зарубежными производителями и потребителями аргона. Оно напрямую связано с чистотой газа: первая цифра «X» это количество «девяток» в объёмной доле аргона в газовой смеси, а вторая цифра «Y» — это последняя значащая цифра. Например, аргон ВЧ высшего сорта по ГОСТ 10157-79 можно назвать «аргон марки 4.3», это просто значит, что объёмная доля аргона аргона там не менее 99,993%.

Иногда в документации упоминается аргон газообразный высокой чистоты производимый по ТУ 2114-001-76237928-2013 с массовой долей аргона 99,998%, но подробного химического состава не приводится.

Продолжение >р>

www.iskroline.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *