Соединения с аргоном: Газ аргон — свойства, сферы применения, температура плавления и замерзания, технический состав, давление

alexxlab | 24.06.2023 | 0 | Разное

Содержание

Ключевые свойства аргона для широкого применения в промышленности

14.04.2022

Инертные газы не вступают в реакцию с другими веществами, не участвуют в синтезе химических соединений, не поддерживают процессы горения. И тем не менее, такие газы широко применяются в промышленности, где их физико-химические свойства максимально востребованы и актуальны. Один из таких газов – аргон. Его задействуют в сварочных операциях, раскрое металла, химических реакциях, на пищевых производствах, при сборке электроники и т. д.

Свойства и характеристики газа аргона

Важнейшее отличительное качество аргона – его инертность, то есть неспособность вступать в любые химические реакции. Этот газ тяжелее воздуха, практически не растворяется в воде, при нормальных условиях бесцветный, не имеет вкуса и запаха, не подвержен горению, отличается низкой теплопроводностью. Аргон не ядовит, его доля в воздушной массе составляет 0,9 % объема. Газ имеет плотность 1,784 кг/м3, температура кипения в ректификационной установке -185,8 °C. Благодаря доступности получения и низкой стоимости потребность заказать аргон с доставкой возникает у множества промышленных предприятий, строительных компаний и научно-исследовательских центров.

Применение аргона в различных отраслях

Аргон востребован во многих отраслях промышленности, в народном хозяйстве и даже в быту. Его применение распространено в следующих сферах:

  • пищевое производство – при помощи газа из резервуаров вытесняют кислород и воду для долгого хранения продукции, добавка в виде аргона также применяется в производстве упаковки продовольственных товаров;
  • металлообработка – аргон создает защитную среду, благодаря которой металлы и сплавы не вступают в реакцию с кислородом во время сварки, также газ используют при плазменном раскрое и резке;
  • изготовление осветительного оборудования – с применением аргона люминесцентные лампы и лампы накаливания становятся более долговечными и эффективными;
  • сборка стеклопакетов – газом заполняют светопрозрачные конструкции для лучшей тепло- и звукоизоляции окон;
  • медицина – аргон задействуют в методах щадящей хирургии, при остановке кровотечений;
  • химическая отрасль – используя аргон, специалисты анализируют чистоту веществ, обрабатывают металлы и расплавы.

Как лучше приобретать аргон?

Потребителям доступен аргон двух видов: в сжиженном и газообразном состоянии, в зависимости от сферы применения и условий эксплуатации. Наиболее выгодный вариант покупки – обмен баллонов с аргоном. Обменивая старые баллоны, клиент сразу же получает аттестованные заполненные емкости, готовые к эксплуатации. В случае если заказчик впервые приобретает газ, ему необходимо купить новую заполненную емкость, также готовую к использованию. В дальнейшем баллон используют для обмена. При необходимости у компании-поставщика технических газов можно приобрести дополнительное газобаллонное оборудование, например горелки.

плотность, формула, газ, атомная, молекулярная масса

Аргон – это химический элемент, занимающий в периодической таблице Д.И. Менделеева место под номером 18. Инертный, по-другому благородный, одноатомный газ аргон, который, при нормальных условиях не вступает в химические реакции и является чистым веществом, незаменим во многих сферах человеческой деятельности.

В данной статье рассказывается о его физических и химических свойствах, областях применения, технике безопасности при использовании.

Содержание

  1. Происхождение названия
  2. Распространенность
  3. Во вселенной
  4. Распространение в природе
  5. Физические свойства
  6. Химические свойства
  7. Атомная и молекулярная масса
  8. Изотопы
  9. Ионы
  10. Молекула и атом
  11. Молярная масса
  12. Получение
  13. Биологическая роль
  14. Область применения
  15. Окраска баллона
  16. Зависимость давления аргона в баллоне от температуры
  17. Техника безопасности при работе с аргоном

Происхождение названия

Впервые с аргоном во второй половине XVIII века столкнулся английский ученый Кавендиш при изучении состава воздуха.

Во время проведения эксперимента после удаления с помощью химических реакций кислорода и азота в трубке оставался небольшой пузырек газа, который не реагировал на внешние воздействия. Его размер составлял около 1/120 первоначального объема. Понять причину этого Кавендишу не удалось.

И только более чем через столетие, на исходе XIX века, совместные усилия ученых Рэлея и Рамзая, также англичан, привели к ликвидации белого пятна в периодической таблице.

Они заинтересовались разницей в весе двух объемов азота, равных 1 л, один из которых был получен из воздуха, другой – в результате химической реакции. Эта разница составляла 1,6 мг и не могла быть отнесена на счет погрешности измерения.

Ученые предположили, что в первом случае, кроме азота, присутствует неизвестный газ, что и подтвердил последующий спектральный анализ. Поскольку этот газ оказался химически неактивным, то есть не вступал в какие-либо реакции, то и название он получил соответствующее.

В переводе с древнегреческого языка ἀργός (читается как «аргос») – медленный, ленивый.

Несколько позднее, также с помощью спектрального анализа, были открыты и другие инертные газы, присутствующие в составе атмосферы, хотя и в значительно меньших, чем аргон, количествах.

Распространенность

Температура кипения аргона при атмосферном давлении очень низка, поэтому на Земле его можно встретить лишь в виде газа.

По количеству в составе атмосферного воздуха, которое составляет около 1%, элемент уступает лишь азоту и кислороду, и это в несколько десятков раз больше, чем общее количество других инертных газов – ксенона, криптона, гелия, неона.

Поэтому он наиболее популярен. А такого содержания в воздухе вполне достаточно для промышленной добычи, тем более что после использования газ практически полностью возвращается в атмосферу, не вступая в какие-либо реакции по причине своей инертности.

Чтобы понять, как добывают аргон, необходимо учесть, что температуры кипения кислорода и азота различны и равны, соответственно, 90 °К (-183 °С) и 77 °К (-196 °С). В то же время аргон закипает при температуре, большей, чем азот, и меньшей, чем кислород.

Данную физическую особенность и используют инженеры, чтобы получить газ в чистом виде. Происходит это при низкотемпературной ректификации воздуха, то есть разделения его на азот и кислород путем многократного ожижения и испарения. Аргон в этом процессе появляется в качестве побочного продукта.

Во вселенной

В окружающей наш мир материи аргона немного – всего 0,02% от общей массы.

Ученые обнаружили его входящим вместе с еще одним инертным газом – неоном в состав некоторых звезд, а также планетарных туманностях – оболочках ионизированных газов, образующихся вокруг звезд на исходе их существования.

Рис. 1. Планетарная туманность

Распространение в природе

На нашей планете, кроме атмосферы, аргон содержится в земной коре и морской воде, но в значительно меньшей степени – его количество составляет лишь тысячные доли процента от общей массы.

Физические свойства

1 см3 аргона в газообразном состоянии при стандартных условиях весит 1,78×10-3г, что означает, что его плотность равна 1,78×10-3г/см3.

То есть аргон тяжелее, чем воздух, который имеет плотность 1,2×10-3г/см3. Поэтому при попадании в атмосферу из какой-либо емкости, например, газового баллона, аргон будет занимать объем в нижней части помещения, вытесняя оттуда воздух и постепенно с ним смешиваясь.

Температура конденсации аргона, то есть его кипения, в условиях атмосферного давления равна 87,3 °К (-185,9 °С). При температуре 83,8 °К (– 189,3 °С) жидкость отвердевает. Плотность аргона в жидком состоянии при давлении в одну атмосферу равна 1,39х103 кг/м3.

Химические свойства

Рис. 2.Аргон в таблице Менделеева и его формула.

Аргон является инертным газом, не имеющим ни запаха, ни вкуса, ни цвета и в периодической таблице занимает место среди других неметаллов в столбце с прочими благородными газами. Его химическая формула – Ar (первые две буквы латинского слова argon).

Атомная и молекулярная масса

Атомной массой называется средняя масса существующих в земных условиях изотопов с учетом их распространенности. Для аргона она составляет 39,948. Его молекулярная масса равна атомной.

Изотопы

Изотопы – это разновидности атомов с одинаковым зарядом ядра и различной массой. На Земле существуют следующие изотопы аргона:

  • 40Ar с ядром, состоящим из 18 протонов и 22 нейтронов в земной атмосфере представлен наиболее всего – 99,6% от общего количества газа;
  • 36Ar (18 нейтронов) – 0,337%;
  • 38Ar (20 нейтронов) – 0,063%.

Источником изотопа 40Ar является изотоп калия 40К, являющийся радиоактивным и попадающий на поверхность земли вместе с продуктами извержения вулканов.

Также существуют изотопы, создаваемые искусственно. Их масса может иметь значение от 30 до 55 атомных единиц, но они нестабильны. Наиболее устойчивым является 39Ar с периодом полураспада, составляющим 269 лет, самые неустойчивые существуют в течение десятков наносекунд.

Ионы

Для того чтобы оторвать от атома электрон, необходимо потратить энергию, которая называется энергией ионизации.

Для создания катиона (положительно заряженного иона) Ar+ потребуется 1520 кДж/моль. Это можно осуществить с помощью пропускания через газ электрических разрядов.

Молекула и атом

Атом имеет положительно заряженное ядро, в состав которого входит 18 протонов. Вокруг ядра по трем орбитам вращаются 18 электронов – 2 на первой, на второй и третьей – по 8.

Рис. 3. Планетарная модель атома Ar

Таким образом, внешняя орбита заполнена электронами полностью. Именно этим объясняется отсутствие каких-либо химических соединений с участием аргона – при нормальных условиях он существует только в свободном виде.

Такое свойство присуще всем остальным инертным газам – у каждого из них внешняя электронная орбита заполнена полностью.

Молекула по этой же причине состоит из одного атома и так же, как и атом, обозначается – Ar.

Читать также: Виды аттестации сварщиков

Молярная масса

Один моль – это 6,02х1023 молекул данного вещества. Величина 6,02х1023  называется числом Авогадро и обозначается как NA. Молярная масса, определяющая свойства аргона, как и любого газа – это масса одного моля. Для аргона она равна 39,948 г/моль.

Получение

Чаще всего аргон получают с помощью криогенной ректификации воздуха. Для этого воздух сначала тщательно очищают от частиц пыли, прогоняя через несколько фильтров, осушают, затем сжимают при помощи компрессоров до перехода в состояние жидкости.

Последнюю отправляют в ректификационную колонну – устройство, в котором при различных температурах происходит последовательное испарение азота, аргона и кислорода.

Аргонная фракция, содержащая 12%, аргона, подвергается еще одной ректификации, в результате чего доля газа в смеси доходит до 85%, остальное приходится на кислород с небольшим количеством азота.

Рис. 4. Оборудование для разделения воздуха

Такой газ называют сырым аргоном и уже из него получают чистый аргон, который в зависимости от количества оставшихся примесей в соответствии с ГОСТ 10157-62 может быть трех марок:

  • марка А – объемный процент содержания аргона, не менее 99,99%. Применяется при сварке титановых сплавов, нержавеющей стали, конструкционной стали – при повышенных требованиях к прочности;
  • марка Б – не менее 99,96%. Используется во время сварки алюминия, менее активных, чем титан, цветных металлов;
  • марка В – не менее 99,90%. Востребована при работе с жаростойкими сплавами, алюминиевыми материалами, конструкционными сталями. Часто используется совместно с углекислым газом и кислородом.

Еще один способ получения аргона – при синтезировании аммиака. Побочным продуктом реакции является продувочный газ, содержащий до 20% аргона, причем стоимость его получения заметно ниже.

Читать также: реестр НАКС поиск сварщиков по фамилии

Биологическая роль

Под биологической ролью элемента подразумевается его участие в жизнедеятельности каких-либо организмов. Аргон в таких процессах участия не принимает, следовательно, этой роли не выполняет.

Область применения

Аргон применяется в самых различных областях деятельности человека. В первую очередь востребовано отсутствие его химическая активности.

Наиболее широко газ используется при сварке – для создания вокруг дуги газового слоя, оттесняющего атмосферные кислород и азот. Поскольку этот газ тяжелее воздуха, то применять его лучше при использовании нижнего положения.

Аргон растекается над поверхностью материала, вытесняя вверх кислород с азотом, и прикрывает не только область расплава, но также и нагретую часть поверхности.

Это важно во время работы с металлами, отличающимися активностью при высокой температуре, например, такими как титан. Аргон также используют во время сварки высоколегированных и нержавеющих сталей. Неметаллы обычно соединяют с использованием газовой сварки.

Использование инертного газа дает возможность увеличить температуру дуги, а это сказывается на проплавлении шва, который приобретает форму кинжала и позволяет в один проход соединять куски металла большой толщины.

В связи с тем, что в отсутствие кислорода шов получается значительно более ровным и прочным, аргон востребован при изготовлении ответственных конструкций в строительстве: высоких зданий, железнодорожных и автомобильных мостов.

Швы высокого качества востребованы в химическом и пищевом машиностроении, атомной промышленности, аэрокосмической сфере. Нефте- и газопроводы также сооружаются с применением аргонной сварки.

В электронике инертность аргона также находит применение. Его закачивают в колбы осветительных и радиоламп – для защиты, соответственно, нити накаливания или электродов, используют при выращивании полупроводниковых кристаллов.

В сфере производства продуктов питания газ применяется в качестве вытеснителя (в первую очередь, присутствующего в воздухе кислорода). Его закачивают в герметичные упаковки с продуктами с целью увеличения срока хранения.

Низкое значение теплопроводности аргона дает возможность применять его в качестве теплоизолятора – в оконных рамах, гидрокостюмах.

Способность излучать фиолетовый свет при нагревании находит применение в рекламных афишах и надписях.

Рис. 5. Свечение аргона

Другие области применения:

  • пожаротушение;
  • лазеры;
  • хирургические операции

и многое другое.

Полезная стать – Технология ручной дуговой сварки

Окраска баллона

При использовании баллонов для хранения газов за каждым из них закреплен цвет, в который окрашена сама емкость, а также цвет полосы, нанесенной по окружности на ее образующую вблизи горловины. Баллон, предназначенный для аргона, окрашен в серый цвет, при этом цвет полоса и надпись – зеленые.

Рис. 6. 40-литровый баллон с аргоном

Для транспортировки жидкого аргона применяются специальные емкости типа сосуда Дьюара и цистерны.

Полезная статья – Технология сварки труб

Зависимость давления аргона в баллоне от температуры

При заправке давление аргона в баллоне составляет порядка 150 атм. Однако в соответствии с законами физики все газы при нагревании расширяются. Если отсутствует возможность для расширения, что и наблюдается в замкнутом объеме, то при повышении температуры давление внутри него будет нарастать. В случае идеального газа соблюдается следующая зависимость:

где P – давление внутри замкнутого объема;

Т – абсолютная температура газа по шкале Кельвина, которая выше температуры по шкале Цельсия на 273°, то есть

где t – температура по шкале Цельсия.

Рис. 7. График зависимости давления идеального газа от температуры при постоянном объеме (V = const).

Зависимость давления реального газа в баллоне от температуры приведена в таблице:

Температура, °СДавление, атм
-30111,8
-20120,5
-10127,5
0135,6
+10144,3
+20151,3
+30158,2

Таким образом, при увеличении температуры на 60 ° (от -30 °С до +30 °С) давление аргона в баллоне растет более чем на 40%.

ДЛЯ СПРАВКИ: аргон в 40-литровом баллоне при давлении 150 атм и комнатной температуре весит около 7,5 кг. При этом вес баллона, изготовленного из углеродистой стали, составляет 58,5 кг.

Техника безопасности при работе с аргоном

Газ не является ни токсичным, ни взрывоопасным, тем не менее, попадание излишнего количества аргона в воздух ведет к уменьшению в нем процентной доли кислорода, а это уже опасно для здоровья и жизни человека и может привести к кислородной недостаточности.

В обычном атмосферном воздухе содержится 20,9% кислорода, уменьшение его доли до 18% ведет к появлению головной боли и сонливости, при значении менее 15–16% человек теряет сознание.

В случае вдыхания аргона, так же как и других инертных газов, возникает мгновенное удушье и потеря сознания, чреватые летальным исходом.

Поэтому во время работы в замкнутом пространстве должны отсутствовать какие-либо утечки газа через уплотнения в соединениях трубопроводов или трещины в шлангах.

С особым вниманием за этим нужно следить при проведении сварки в слабопроветриваемых помещениях, а также приямках, где газ может скапливаться, поскольку тяжелее воздуха. Перед началом работы следует проверить содержание кислорода в окружающем пространстве – оно должно быть не менее 19%.

Читать также: Как настроить полуавтомат для сварки

В противном случае необходимо надеть изолирующий противогаз, который предотвращает какой-либо контакт органов дыхания с окружающим воздухом. Работы в таких условиях проводят два человека.

Рис. 8. Изолирующий противогаз.

Первая помощь в случае отравления газообразным аргоном заключается в эвакуации пострадавшего на свежий воздух, проведении искусственного дыхания, использовании кислородной подушки.

Жидкий аргон при попадании на тело человека может вызвать ожоги, поэтому, работая с ним, необходимо надевать защитные очки и спецодежду, способную предохранить поверхность тела от контакта с ним.

Да

80.72%

Нет

19.28%

Проголосовало: 249

Свои вопросы вы можете оставить в комментариях, и наши специалисты Вам помогут найти ответ.

Стабильное соединение аргона | Nature

Abstract

Инертные газы имеют особенно стабильную электронную конфигурацию, состоящую из полностью заполненных s и p валентных орбиталей. Это делает эти элементы относительно нереакционноспособными, и они существуют при комнатной температуре в виде одноатомных газов. Полинг предсказал 1 в 1933 г. , что более тяжелые инертные газы, валентные электроны которых экранированы остовными электронами и, таким образом, менее прочно связаны, могут образовывать стабильные молекулы. Это предсказание подтвердилось в 1962 путем получения гексафтороплатината ксенона, XePtF 6 , первого соединения, содержащего атом благородного газа 2,3 . С тех пор теоретически был предсказан и получен ряд различных соединений, содержащих радон, ксенон и криптон 4,5,6,7,8 . Хотя ожидается, что более легкие благородные газы неон, гелий и аргон будут реакционноспособными при подходящих условиях 9,10 , они остаются тремя последними долгоживущими элементами периодической таблицы, для которых не известно стабильное соединение. Здесь мы сообщаем, что фотолиз фтористого водорода в твердой матрице аргона приводит к образованию фторгидрида аргона (HArF), который мы идентифицировали, исследуя сдвиг положения колебательных полос при изотопном замещении с помощью инфракрасной спектроскопии. Обширный ab initio расчеты показывают, что HArF является внутренне стабильным из-за значительных ионных и ковалентных вкладов в его связывание, тем самым подтверждая расчетные предсказания 11,12,13 о том, что аргон должен образовывать стабильные гидридные частицы со свойствами, аналогичными свойствам аналогичного соединения ксенона и криптона, о которых сообщалось ранее 14,15,16,17,18 .

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Соответствующие статьи

Статьи открытого доступа со ссылкой на эту статью.

  • Нейропротекция дофаминовых нейронов ксеноном против эксайтотоксических воздействий низкого уровня не воспроизводится другими благородными газами.

    • Дебора Ле Ног
    • , Жереми Лаво
    •  … Патрик Пьер Мишель

    Журнал нейронной передачи Открытый доступ 05 декабря 2019 г.

  • Реакционная способность He с ионными соединениями под высоким давлением

    • Чжэнь Лю
    • , Хорхе Ботана
    •  … Мао-шэн Мяо

    Связь с природой Открытый доступ 05 марта 2018 г.

Варианты доступа

Подпишитесь на этот журнал

Получите 51 печатный номер и доступ в Интернете

199,00 € в год

всего 3,90 € за выпуск

Узнайте больше

Возьмите напрокат или купите эту статью

5

Узнать больше

Цены могут облагаться местными налогами, которые рассчитываются при оформлении заказа

Рисунок 1: Инфракрасное поглощение HArF в твердом аргоне при 7,5 К.

Ссылки

  1. Pauling, L. Формулы сурьмяной кислоты и антимонатов. Дж. Ам. хим. соц. 55 , 1895–1900 (1933).

    Артикул КАС Google Scholar

  2. Bartlett, N. Ксенон гексафторплатинат(V) Xe + [PtF6] – . Проц. хим. соц. 218 (1962).

  3. Graham, L., Graudejus, O., Jha, N., K. & Bartlett, N. О природе XePtF6. Координ. хим. Ред. 197 , 321–334 (2000).

    Артикул КАС Google Scholar

  4. Холлоуэй, Дж. Х. и Хоуп, Э. Г. Последние достижения в области химии инертных газов. Доп. неорг. хим.

    46 , 51–100 (1999).

    Артикул Google Scholar

  5. Нельсон Л.Ю. и Пиментел Г. К. Инфракрасное обнаружение дихлорида ксенона. Неорг. хим. 6 , 1758–1759 (1967).

    Артикул КАС Google Scholar

  6. Turner, J.J. & Pimentel, G.C. Фторид криптона: получение методом матричной изоляции. Наука 140 , 974–975 (1963).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  7. Бондыбей, В. Е. Матричная изоляция Поиск переходных частиц. Диссертация, Унив. Калифорния, Беркли (1971).

    Google Scholar

  8. Штейн, Л. Удаление ксенона и радона из загрязненной атмосферы диоксигенилгексафторантимонатом, O2SbF6. Природа 243 , 30–32 (1973).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  9. Френкинг Г. и Кремер Д. Химия элементов инертных газов гелия, неона и аргона. Факты и теоретические предсказания. Структура. Склеивание 73 , 17–95 (1990).

    Артикул КАС Google Scholar

  10. Френкинг Г., Кох В., Кремер Д., Гаусс Дж. и Либман Дж. Ф. Связывание неона и аргона в катионах первого ряда NeX + и ArX + (X = Li- Не). J. Phys. хим. 93 , 3410–3418 (1989).

    Артикул КАС Google Scholar

  11. Pettersson, M., Lundell, J. & Räsänen, M. Нейтральный инертный газ, содержащий молекулы с переносом заряда в твердых матрицах I: HXeCl, HXeBr, HXeI и HKrCl в Kr и Xe. J. Chem. физ. 102 , 6423–6431 (1995).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  12. Рунеберг, Н., Петтерссон, М. Хрящев, Л. , Лунделл, Дж. и Расанен, М. Теоретическое исследование HArF: наблюдаемое нейтральное соединение аргона. J. Chem. физ. (отправлено).

  13. Wong, M. W. Предсказание метастабильного соединения геолия: H He F. J. Am. хим. соц. 122 , 6289–6290 (2000).

    Артикул КАС Google Scholar

  14. Петтерссон, М., Лунделл, Дж. и Расанен, М. Новые нейтральные молекулы, содержащие инертные газы.

    евро. Дж. Неорг. хим. 729–737 (1999).

  15. Петтерссон, М., Хрячев, Л., Лунделл, Дж. и Расанен, М. Химическое соединение, образованное из воды и ксенона: HXeOH. Дж. Ам. хим. соц. 121 , 11904–11905 (1999).

    Артикул КАС Google Scholar

  16. Петтерссон М., Хряхчев Л., Лунделл Дж., Йолкконен С. и Расанен М. Фотохимия HNCO в твердом ксеноне: Фотоиндуцированное и термически активированное образование HXeNCO. J. Phys. хим. А 104 , 3579–3583 (2000).

    Артикул КАС Google Scholar

  17. Петтерссон М., Ниеминен Дж., Хрящев Л. и Расанен М. Механизм образования и ИК-индуцированного разложения HXeI в твердом Xe.

    J. Chem. физ. 107 , 8423–8431 (1997).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  18. Лоренц, М., Расанен, М. и Бондибей, В. Е. Нейтральные гидриды ксенона в твердом неоне и их внутренняя стабильность. J. Phys. хим. А 104 , 3770–3774 (2000).

    Артикул КАС Google Scholar

  19. Хант, Р. Д. и Эндрюс, Л. Фотолиз фтористого водорода в твердом аргоне. Матричные инфракрасные спектры (HF)2, (HF)(DF) и (DF)2. J. Chem. физ. 82 , 4442 –4448 (1985).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  20. Хряхчев Л.

    , Петтерссон М. и Расанен М. О самоограничении УФ-фотолиза в твердых телах инертных газов и некоторых его последствиях для матричных исследований. Хим. физ. лат. 288 , 727–733 (1998).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  21. Томпсон, К.А. и Эндрюс, Л. Комплексы благородных газов с BeO: инфракрасные спектры Ng-BeO (Ng = Ar, Kr, Xe). Дж. Ам. хим. соц. 116 , 423–424 (1994).

    Артикул КАС Google Scholar

  22. Френкинг Г., Кох В., Гаусс Дж. и Кремер Д. Стабильность и характер притягивающих взаимодействий в HeBeO, NeBeO и ArBeO и сравнение с аналогами NGLiF, NGBN и NGLiH (NG = Он, Ар). Теоретическое исследование. Дж. Ам. хим. соц. 110 , 8007–8016 (1988).

    Артикул КАС Google Scholar

  23. Evans, C. J. & Gerry, M.C.L. Химическая связь благородного газа с металлом? Микроволновые спектры, структуры и сверхтонкие константы Ar-CuX (X = F, Cl, Br). J. Chem. физ. 112 , 9363–9374 (2000).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  24. Evans, CJ & Gerry, MCL. Микроволновые спектры и структуры Ar-AgX (X = F, Cl, Br). J. Chem. физ. 112 , 1321–1329 (2000).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  25. Johns, JWC Спектры протонированных инертных газов. Дж. Мол. Спектроск. 106 , 124–133 (1984).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  26. Dunning, TH Jr & Hay, PJ. Ковалентное и ионное состояния монофторидов инертных газов. J. Chem. физ. 69 , 134–149 (1978).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  27. Бресслер К. , Лоуренс В. Г. и Швентнер Н. Спектроскопия эксиплексов фторида аргона и фторида криптона в матрицах инертных газов. J. Chem. физ. 105 , 10178–10188 (1996).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  28. Чабан Г.М., Юнг Дж.О. и Гербер Р.Б. Ab initio расчеты ангармонических колебательных состояний многоатомных систем: электронная структура в сочетании с колебательным самосогласованным полем. J. Chem. физ. 111 , 1823–1829 (1999).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

Скачать ссылки

Благодарности

Мы благодарим P. Pyykkö за обсуждения. Работа выполнена при поддержке Академии Финляндии.

Информация об авторе

Авторы и организации

  1. Химический факультет, а/я 55 (А.И.Виртасен аукио 1), FIN-00014 Хельсинкский университет, Финляндия

    Леонид Линнон Хриахтчев, Ника Петтерсеберг, Ника Петтерсесен Рясянен

Авторы

  1. Хрячев Леонид

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  2. Nino Runeberg

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  3. Jan Lundell

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  4. Маркку Рясянен

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Автор, ответственный за корреспонденцию

Маркку Расанен.

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Эта статья цитируется

  • 60 лет химии благородных газов

    • Феличе Грандинетти

    Природа (2022)

  • Атомная электроотрицательность на основе твердости и подхода с плавающей сферической гауссовой орбитой

    • Варша Кумари
    • Тануприя Сингх
    • Танмой Чакраборти

    Журнал математической химии (2022)

  • Возвращаясь к производным отрицательного дипольного момента молекул HNgX.

    • Вагнер Э. Рихтер
    • Леонардо Дж. Дуарте
    • Рой Э. Брунс

    Счета по теоретической химии (2020)

  • Параметрическая характеристика медно-металлических покрытий, полученных методом гальваники в сверхкритическом аргоне

    • Хо-Чиао Чжуан
    • Хорхе Санчес

    JOM (2020)

  • Нейропротекция дофаминовых нейронов ксеноном против эксайтотоксических воздействий низкого уровня не воспроизводится другими благородными газами.

    • Дебора Ле Ног
    • Жереми Лаво
    • Патрик Пьер Мишель

    Журнал нейронной передачи (2020)

Комментарии

Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и Правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.

аргон

Эта статья относится к химическому элементу. Чтобы узнать о других значениях, см. Аргон (значения) .
Общие
Наименование, условное обозначение, номер аргон, Ar, 18
Химический ряд благородные газы
Группа, период, блок 18, 3, р
Внешний вид colorless
Standard atomic weight 39. 948(1) g·mol −1
Electron configuration [Ne] 3s 2 3p 6
Electrons per shell 2, 8, 8
Физические свойства
Фаза газ (при комнатной температуре)
Плотность (0 °C, 101,904 101,325 кПа)0520
Печатию плавления 83,80 K
(-189,35 ° C, -308,83 ° F)
The Wopt 87,30 K
(–185.8 – 8550.05520		 87,30 K
(–185.8 – 855.8 – 855.8 до		 87,30 K
(–185.8 – 855.8 – 8,850		 87,30 K
(–185.8 – 855.8 – 855.8 до		. 83.8058 K (-189°C), 69 kPa
Critical point 150.87 K, 4.898 MPa
Heat of fusion 1.18 kJ·mol −1
Heat of vaporization 6,43 кДж·моль −1
Теплоемкость (25 °C) 20,786 Дж·моль −1 ·K −1
8 70510
Давление паров
P /Па 1 10 100 1 к 10 к 100 к
в T /K   47 53 61 71
Атомные свойства
Crystal structure cubic face centered
Oxidation states 0
Electronegativity no data (Pauling scale)
Ionization energies
(more)		 1-й: 1520,6 кДж·моль −1
2-я: 2665,8 кДж·моль −1
3-я: 3931 кДж·моль −1
Atomic radius 71 pm
Atomic radius (calc. ) 71 pm
Covalent radius 97 pm
Van der Waals radius 188 pm
Разное
Магнитное упорядочение немагнитное
Теплопроводность (300 K) 17,72×10 -3 Вт·м 9 −1909 · K −1 0010
Скорость звука (газ, 27 °C) 323 м/с
Регистрационный номер CAS 7440–37–1 Selected isotoped
Каталожные номера

Это поле: просмотреть • говорить • редактировать

Аргон (произносится как /ˈɑrgɒn/) — химический элемент, обозначаемый символом Ar . Аргон имеет атомный номер 18 и является третьим элементом в 18-й группе периодической таблицы (благородные газы). Аргон присутствует в атмосфере Земли в количестве чуть менее 1%, что делает его самым распространенным благородным газом на Земле. Его полная внешняя оболочка делает аргон стабильным и устойчивым к связыванию с другими элементами. Температура его тройной точки 83,8058 К является определяющей фиксированной точкой в ​​Международной температурной шкале 19°.90.

Дополнительные рекомендуемые знания

Содержимое

  • 1 Характеристики
  • 2 История
  • 3 Приложения
  • 4 Возникновение
  • 5 Соединения
  • 6 изотопов
  • 7 Потенциальные опасности
  • 8 Каталожные номера
  • 9 Дальнейшее чтение

Характеристики

Аргон имеет примерно такую ​​же растворимость в воде, как газообразный кислород, и в 2,5 раза более растворим в воде, чем газообразный азот. Этот высокостабильный химический элемент не имеет цвета, запаха, вкуса и нетоксичен как в жидкой, так и в газообразной форме. Аргон инертен в большинстве условий и не образует подтвержденных стабильных соединений при комнатной температуре.

Хотя аргон является инертным газом, было обнаружено, что он способен образовывать некоторые соединения. Например, исследователи Хельсинкского университета в 2000 г. сообщили о создании гидрофторида аргона (HArF), метастабильного соединения аргона с фтором и водородом. в настоящее время ограничены HArF, аргон может образовывать клатраты с водой, когда его атомы захвачены решеткой молекул воды. [2] Также аргонсодержащие ионы, напр. ArH+ и комплексы в возбужденном состоянии, например АрФ хорошо известны. Теоретические расчеты на компьютерах показали несколько соединений аргона, которые должны быть стабильными, но пути синтеза которых в настоящее время неизвестны.

История

Аргон (греч. αργόν означает «ленивый» в связи с его химической неактивностью) [3] [4] [5] не обнаружено до 1894 лорда Рэлея и сэра Уильяма Рамзи в эксперименте, в котором они удалили весь кислород и азот из образца воздуха. [6] Аргон также был обнаружен в 1882 году благодаря независимым исследованиям Х. Ф. Ньюолла и В. Н. Хартли. Каждый наблюдал новые линии в цветовом спектре воздуха, но не мог определить элемент, ответственный за эти линии. Аргон стал первым открытым представителем благородных газов. Символ аргона теперь Ar , но до 1957 года это было 9.0097 А . [7]

Приложения

Существует несколько различных причин, по которым аргон используется в конкретных приложениях:

  • Необходим инертный газ. В частности, аргон является самой дешевой альтернативой, когда двухатомный азот недостаточно инертен.
  • Требуется низкая теплопроводность.
  • Необходимы электронные свойства (ионизация и/или эмиссионный спектр).

Другие инертные газы, вероятно, также подходят для большинства этих применений, но аргон намного дешевле. Аргон недорогой, так как он является побочным продуктом производства жидкого кислорода и жидкого азота, оба из которых используются в больших промышленных масштабах. Другие инертные газы (кроме гелия) также производятся таким же образом, но аргон является самым обильным, так как его концентрация в атмосфере самая высокая. Основная масса применений аргона возникает просто потому, что он инертен и относительно дешев. Аргон используется:

  • В качестве заполняющего газа в лампах накаливания, поскольку аргон не вступает в реакцию с нитью накаливания даже при высоких температурах.
  • В качестве защиты от инертного газа при многих видах сварки, включая сварку металлов в среде инертного газа и сварку вольфрама в среде инертного газа.
  • Для тушения пожаров, когда необходимо избежать повреждения оборудования (см. фото).
  • В качестве предпочтительного газа для плазмы, используемой в ИСП-спектроскопии
  • В качестве нереакционноспособного покрытия при обработке титана и других химически активных элементов,
  • В качестве защитной атмосферы для выращивания кристаллов кремния и германия, а также в печах для термообработки при парциальном давлении.
  • Реставраторами музеев для защиты старых материалов или документов, склонных к постепенному окислению в присутствии воздуха. [8]
  • Для предотвращения окисления открытых бутылок с вином, а также в ряде раздаточных устройств и систем крышек.
  • В виноделии для доливки бочек, вытеснения кислорода и, таким образом, предотвращения превращения вина в уксус в процессе старения.
  • В фармацевтической промышленности для доливки флаконов с лекарственными препаратами для внутривенного введения (например, парацетамола для внутривенного введения), опять же вытесняя кислород и тем самым продлевая срок годности лекарства.
  • Используется для охлаждения головки самонаведения ракеты AIM-9 Sidewinder версии ВВС США. Газ хранится под высоким давлением, и расширение газа охлаждает ГСН [9] .

Следующей наиболее распространенной причиной использования аргона является его низкая теплопроводность. Используется для теплоизоляции в энергосберегающих окнах. [10] Аргон также используется в техническом подводном плавании с аквалангом для надувания сухого гидрокостюма, поскольку он инертен и обладает низкой теплопроводностью.

Аргон также используется из-за особого способа ионизации и излучения света. Он используется в плазменных шарах и калориметрии в экспериментальной физике элементарных частиц. Синие аргоновые лазеры используются в хирургии для сваривания артерий, разрушения опухолей и исправления дефектов глаз. [11] В микроэлектронике для распыления используются ионы аргона.

Наконец, есть ряд различных применений. Аргон-39, с периодом полураспада 269 лет, использовался для ряда приложений, в первую очередь для датирования ледяных кернов и грунтовых вод. Соотношение аргон-40/калий-40 используется при датировании магматических пород.

Процедуры криохирургии, такие как криоабляция, используют сжиженный аргон для разрушения раковых клеток. В хирургии он используется в процедуре, называемой «коагуляция с усилением аргоном», которая представляет собой форму электрохирургии с помощью аргонно-плазменного луча. Процедура сопряжена с риском возникновения газовой эмболии у пациента и привела к смерти одного человека в результате несчастного случая такого типа. [12]

Возникновение

Аргон составляет 0,934% по объему и 1,29% по массе атмосферы Земли, а воздух является основным сырьем, используемым промышленностью для производства продуктов очищенного аргона. Аргон выделяют из воздуха путем фракционирования, чаще всего путем криогенной фракционной перегонки — процесса, в ходе которого также получают очищенный азот, кислород, неон, криптон и ксенон. [13]

Марсианская атмосфера, напротив, содержит 1,6% аргона-40 и 5 частей на миллион аргона-36. Облет планеты Меркурий космическим зондом “Маринер” в 19 г.73 обнаружил, что Меркурий имеет очень тонкую атмосферу с 70% аргона, которая, как полагают, является результатом выбросов газа как продукта распада радиоактивных материалов на планете. В 2005 году зонд Huygens также обнаружил присутствие аргона-40 на Титане, крупнейшем спутнике Сатурна. [14]

Соединения

Полный октет электронов аргона указывает на полные подоболочки s и p. Этот полный внешний энергетический уровень делает аргон очень стабильным и чрезвычайно устойчивым к связыванию с другими элементами. До 1962, аргон и другие благородные газы считались химически инертными и неспособными образовывать соединения; однако с тех пор были синтезированы соединения более тяжелых благородных газов. В августе 2000 года исследователи из Хельсинкского университета образовали первые соединения аргона. При освещении ультрафиолетовым светом замороженного аргона, содержащего небольшое количество фтористого водорода, образовывался гидрофторид аргона (HArF). [15] Стабилен до 40 кельвинов (-233 °C).

Открытие дифторида аргона (ArF 2 ) был объявлен в 2003 году. Но это не подтверждено и, скорее всего, неверно.

Изотопы

Основными изотопами аргона, обнаруженными на Земле, являются 40 Ar (99,6%), 36 Ar (0,34%) и 38 Ar (0,06%). Встречающийся в природе 40 К с периодом полураспада 1,25×10 9 лет, распадается до стабильного 40 Ar (11,2%) путем захвата электронов и испускания позитронов, а также до стабильного 40 Ca (88,8%) через бета-распад. Эти свойства и соотношения используются для определения возраста горных пород. [16]

В атмосфере Земли 39 Ar образуется под действием космических лучей, в основном с 40 Ar. В подземной среде он также образуется в результате захвата нейтронов 39 К или альфа-излучения кальцием. 37 Ar образуется при распаде 40 Ca в результате подземных ядерных взрывов. Период полувыведения составляет 35 дней. [16]

Потенциальные опасности

Хотя аргон нетоксичен, он не удовлетворяет потребности организма в кислороде и является простым удушающим средством. Люди по ошибке задохнулись, вдыхая аргон. 9 Миддо, Джон; Бледсо, Гэри. «Помощник сварщика задохнулся в инертной аргоном трубе (FACE AK-94-012)». Департамент общественного здравоохранения штата Аляска. 23 июня 1994 г. Проверено 3 сентября 2007 г.

Дополнительная литература

  • Лос-Аламосская национальная лаборатория – Аргон
  • Периодическая таблица Геологической службы США — аргон
  • Эмсли, Дж., Строительные блоки природы; Издательство Оксфордского университета: Оксфорд, Нью-Йорк, 2001; стр. 35-39.
  • Браун, Т. Л.; Берстен, BE; LeMay, HE, In Химия: Центральная наука , 10-е изд.; Чалис, Дж.; Дрейпер, П.; Фолчетти, Н. и др.; Ред.; Pearson Education, Inc.: Аппер-Сэдл-Ривер, Нью-Джерси, 2006 г.; стр. 276 и 289.
  • Температура тройной точки: 83,8058 K – Preston-Thomas, H. (1990). «Международная температурная шкала 1990 г. (МТС-90)». Metrologia 27 : 3-10.
  • Давление в тройной точке: 69 кПа – (2005) “Раздел 4, Свойства элементов и неорганических соединений.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *