Аргон

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Аргон (Ar)
Атомний номер 18
Зовнішній вигляд простої речовини інертний газ, без кольору і запаху
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 39,948 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 71- пм
Енергія іонізації (перший електрон) 1519,6(15,75) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Ne] 3s2 3p6
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 98 пм
Радіус іона n/a пм
Електронегативність (за Полінгом) 0,0
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення n/a
Термодинамічні властивості
Густина 0,0017837 г/см³
Молярна теплоємність 0,138 Дж/(К·моль)
Теплопровідність 0,0177 Вт/(м·К)
Температура плавлення 83,8 К
Теплота плавлення 1,18 кДж/моль
Температура кипіння 87,3 К
Теплота випаровування 6,52 кДж/моль
Молярний об'єм 24,2 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна гранецентрована
Період ґратки 5,260 Å
Відношення с/а n/a
Температура Дебая 85,00 К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Аргон у Вікісховищі?

Арго́н (Ar) — хімічний елемент з атомним номером 18, а також його проста речовина, інертний газ, без кольору і запаху. Вважається, що він не вступає в реакції з іншими елементами, проте недавно встановлено, що він може з'єднуватися з фторидом бору. Міститься в атмосфері Землі (1%).

(Argon; грец. αργος— недіяльний) Ar — хімічний елемент нульової групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, один з інертних газів. Порядковий номер 18, атомна вага 39,944. Природний аргон складається з ізотопів 36Ar (0,337%). 38Ar (0,063%), 40Ar (99,600%); штучно одержано радіоактивні ізотопи усіх мас від 30Ar до 53Ar.

Аргон — безколірний, молекули його одноатомні; t° кип. — 185,83 °C, t° плав.— 189,3 °C, критична температура — 122,4 °C; критичний тиск — 48 атм. В природі аргон зустрічається лише у вільному стані і становить 0,933% (за об'ємом) повітря, з якого вперше його виділили у 1894 році У. Рамзай і Дж. Релей. У промисловості аргон добувають фракціонуванням рідкого повітря.

Історія[ред. | ред. код]

Ще у 1785 році Кавендіш пропускаючи через суміш азоту і кисню електричні іскри і видаляючи утворенний оксид азоту лугом, виявив, що невелика частина азоту не вступала у реакції. Його об'єм був близько 1/120 від початкового об'єму повітря. Проте Кавендіш так і не зумів пояснити результати свого досліду.

Тільки через 100 років англійські хіміки лорд Релей (1842—1919) і Вільям Рамзай, намагаючись зрозуміти різницю у густині азоту, отриманому з атмосфери, і азоту, отриманному з аміаку, згадали про досліди Кавендіша, і припустили, що різниця викликана домішками невідомого газу.

У 1894 році вони виділили і описали газ, що залишився після того як з ємності з повітрям було вилучено весь кисень, вуглекислий газ і пари води.[1] [2][3][4]

За пропозицією доктора Медана (голови засідання, на якому було зроблено доповідь про відкриття), Рейлі і Рамзай дали новому газу ім'я «аргон» (від грец. Αργός — лінивий, повільний, неактивний). Ця назва підкреслює найважливішу властивість елемента — його хімічну неактивність.

У 1904 році Рамзай і Релей отримали Нобелівські премії з хімії і фізики відповідно.

Спочатку хімічним символом аргону була одна літера "А", і тільки у 1957 році IUPAC змінила позначення на сучасне Ar.[5]

Розповсюдженість[ред. | ред. код]

Аргон складає 0,9% повітря за об'ємом і 1,3% за масою і є третім за розповсюдженістю після азоту і кисню. Більшість аргону в атмосфері утрорилося при розпаді радіоактивного калію-40. У земній корі його кларк становить 1.5×10-6, тобто 1.5 грама на тонну. У океані його концентрація ще нижча — 4.5×10-7.

У речовині Сонця доля аргону становить 7×10-5, а загалом у Всесвіті — 0.02%.[6] Цікаво, що у космосі більш розповсюдженим є аргон-36, що утворюється у зірках масою більше 11 сонячних у фазі горіння кремнію.[5]

Отримання[ред. | ред. код]

У промисловості аргон отримують як побічний продукт при великомасштабному розділенні повітря на кисень і азот. При температурі −185,9° C аргон конденсується, при −189,4 °C — кристалізується.

Застосування[ред. | ред. код]

Наповнена аргоном газорозрядна лампа
Наповнений аргоном бокс для роботи в інертній атмосфері

Використовується в газорозрядних трубках і аргонових лазерах.

З ламп розжарювання та інших електронних приладів для запобігання їх корозії від взаємодії з атмосферним киснем відкачують повітря, а для підтримки внутрішнього тиску його заміщають аргоном.

Аргоном заповнюють подвійні вікна для кращої термоізоляції.[7]

У птахівництві аргон використовують для безболісного приспання курей.[8]

Як радіоактивний індикатор використовують Ar37, період напіврозпаду якого 34 дні.

Також поширене використання аргону як захисного шару при зварюванні кольорових металів та неіржавіючих сталей. Для цього використовуються як сам аргон, так і його суміш з вуглекислим (82% Ar, 18% CO2; 82% Ar, 16% CO2, 2% O2) та іншими газами (Ar-He).

Через особливості взаємодії аргону з нейтрино, можливо побудувати більш чутливі детектори, використовуючи великі об'єми рідкого аргону як робоче тіло. Найбільшим детектором такого типу, що наразі працює є експеримент DUNE Far Detector[9]

Вимірюючи співвідношення аргону і калію у мінералах можна дізнатись час його останнього розплавлення (калій-аргонова радіометрія).

Ізотопи[ред. | ред. код]

Стабільні[ред. | ред. код]

Існує три стабільних ізотопи аргону. Найбільш поширеним(99.6003%) є аргон-40. Він утворюється під час розпаду радіоактивного калію-40. Калій є розповсюдженим елементом на землі(2,5% у земній корі), тому кількість калію-40, хоч його доля і складає наразі лише 0,012%, теж була значна. Другий за розповсюдженістю ізотоп — аргон-36 (0.3365%) а третій — аргон-38 (0.0632%).

Радіоактивні[ред. | ред. код]

Наразі відомі кілька десятків нестабільних ізотопів аргону[6]:

Масове число Спін Період напіврозпаду Основні канали розпаду Продукти розпаду
30 0 20 нс 2p[10] сульфур-28
31 5/2 14,4 мс β+p [11] (63%) сульфур-30
β+ (28%) хлор-31
β+2p (7.2%) фосфор-29
32 0 98,1 мс β+ (57%) хлор-32
β+p (43%) сульфур-31
33 1/2 173 мс β+ (61%) хлор-33
β+p (39%) сульфур-32
34 0 845 мс β+ хлор-34
35 3/2 1,775 с β+ хлор-35
37 3/2 34,95 доби ε хлор-37
39 7/2 269,2 роки β- калій-39
41 7/2 1,82 години β- калій-41
42 0 32,98 роки β- калій-42
43 5/2 5,36 хвилини β- калій-43
44 0 11,87 хвилини β- калій-44
45 невідомо 21,48 с β- калій-45
46 0 8,4 с β- калій-46
47 3/2 1,23 с β- (99%) калій-47
β-n (1%)[12] калій-46
48 0 475 мс β- калій-48
49 3/2 170 мс β-n (65%) калій-48
β- (35%) калій-49
50 0 170 нс β- (65%) калій-50
β-n (35%) калій-49
51 3/2 200 нс β- калій-51
52 0 10 мс β- калій-52
53 5/2 3 мс β-[13] калій-53
β-n калій-52

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Lord Rayleigh; Ramsay, William (1894–1895). Argon, a New Constituent of the Atmosphere. Proceedings of the Royal Society 57 (1): 265–287. JSTOR 115394. doi:10.1098/rspl.1894.0149. 
  2. Lord Rayleigh; Ramsay, William (1895). VI. Argon: A New Constituent of the Atmosphere. Philosophical Transactions of the Royal Society A 186: 187. Bibcode:1895RSPTA.186..187R. JSTOR 90645. doi:10.1098/rsta.1895.0006. 
  3. Ramsay, W. (1904). Nobel Lecture. The Nobel Foundation. 
  4. About Argon, the Inert; The New Element Supposedly Found in the Atmosphere. The New York Times. 3 March 1895. Процитовано 1 February 2009. 
  5. а б Argon Element Facts(англ.)
  6. а б Technical data for Argon(англ.)
  7. Pros and Cons of Argon Gas Windows(англ.)
  8. National Chicken Council Brief on Stunning of Chickens(англ.)
  9. Neutrino Detectors(англ.)
  10. Подвійний протонний розпад[en]
  11. бета-затриманний протонний розпад
  12. бета-розпад з утворенням запізнілих нейтронів[en]
  13. вірогідності розпадів невідомі

Джерела[ред. | ред. код]