ARGON: HISTORIE, STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Argon je jedním z vzácných plynů z periodické tabulky a tvoří asi 1% ze země s atmosférou. Je reprezentován chemickým symbolem Ar, prvkem, který má atomovou hmotnost rovnou 40 pro jeho nejhojnější izotop na Zemi (⁴⁰ Ar); další izotopy jsou ³⁶ Ar (nejhojnější ve vesmíru), ³⁸ Ar a radioizotop ³⁹ Ar.

Jeho název pochází z řeckého slova „argos“, což znamená neaktivní, pomalé nebo nečinné, protože tvořilo měřitelnou část vzduchu, která nereagovala. Dusík a kyslík spolu reagují na teplo elektrické jiskry a vytvářejí oxidy dusíku; oxid uhličitý se zásaditým roztokem NaOH; ale Ar, s ničím.

Fialová záře charakteristická pro ionizované atomy argonu. Zdroj: Wikigian

Argon je bezbarvý plyn bez zápachu a chuti. Je to jeden z mála plynů, který při kondenzaci nevykazuje změnu barvy, je tedy jeho bezbarvá kapalina jako jeho plyn; to samé se stane s jeho krystalickou pevnou látkou.

Další z jeho hlavních charakteristik je emise fialového světla při zahřívání uvnitř elektrické výbojky (horní obrázek).

Navzdory skutečnosti, že se jedná o inertní plyn (i když ne za zvláštních podmínek) a že také postrádá biologickou aktivitu, může vytlačit kyslík ze vzduchu a způsobit udušení. Někteří hasicí přístroje to skutečně využívají ke svému prospěchu k potlačení plamenů tím, že je zbavují kyslíku.

Jeho chemická inertnost upřednostňuje jeho použití jako atmosféry pro reakce, jejichž druhy jsou citlivé na kyslík, vodní páru a dusík. Nabízí také prostředky pro skladování a výrobu kovů, slitin nebo polovodičů.

Historie jejího objevu

V 1785 Henry Cavendish, zatímco vyšetřoval dusík ve vzduchu, volal “phlogistic vzduch”, dospěl k závěru, že část dusíku by mohla být inertní složkou.

O více než století později, v roce 1894, britští vědci Lord Rayleigh a Sir William Ramsey objevili, že dusík připravený odstraněním kyslíku z atmosférického vzduchu byl 0,5% těžší než dusík získaný z některých sloučenin; například amoniak.

Vědci předpokládali přítomnost dalšího plynu v atmosférickém vzduchu smíchaném s dusíkem. Později bylo ověřeno, že zbývající plyn po odstranění dusíku z atmosférického vzduchu, byl inertním plynem, který je nyní známý jako Argon.

Byl to první inertní plyn izolovaný na Zemi; proto jeho jméno, protože argon znamená líný, neaktivní. Avšak už v roce 1868 byla spektroskopickými studiemi detekována přítomnost helia na slunci.

F. Newall a WN Hartley, v roce 1882, pozorovali emisní čáry, možná odpovídající argonu, které neodpovídaly těm ostatních známých prvků.

Argonová struktura

Argon je ušlechtilý plyn, a proto má orbitaly své poslední energetické hladiny zcela naplněné; to znamená, že jeho valenční obal má osm elektronů. Nárůst počtu elektronů však nevyvažuje rostoucí přitažlivou sílu vyvíjenou jádrem; a proto jsou jeho atomy nejmenší z každé periody.

To znamená, že atomy argonu mohou být vizualizovány jako "kuličky" s vysoce komprimovanými elektronovými mraky. Elektrony se pohybují homogenně přes všechny naplněné orbity, což činí polarizaci nepravděpodobnou; to znamená, že vzniká oblast s relativním nedostatkem elektronů.

Z tohoto důvodu jsou londýnské rozptylové síly zvláště pro argon a polarizace bude přínosná pouze tehdy, pokud se zvětší atomový poloměr a / nebo atomová hmotnost. Proto je argon plyn, který kondenzuje při -186 ° C.

Při střelbě z plynu bude vidět, že jeho atomy nebo kuličky mohou stěží zůstat pohromadě, v nepřítomnosti jakéhokoli typu kovalentních vazeb Ar-Ar. Nelze však ignorovat, že takové kuličky mohou dobře interagovat s jinými nepolárními molekulami; například, CO ₂, N ₂, Ne, CH ₄, všechny přítomné ve složení vzduchu.

Krystaly

Atomy argonu se začínají snižovat, jakmile teplota klesne na -186 ° C; pak dojde ke kondenzaci. Nyní se mezimolekulární síly stávají účinnějšími, protože vzdálenost mezi atomy je menší a dává čas na vznik několika okamžitých dipólů nebo polarizací.

Tento kapalný argon je chaotický a není známo, jak přesně mohou být jeho atomy uspořádány.

Když teplota klesá ještě dále, až na -189 ° C (jen o tři stupně nižší), argon začne krystalizovat na bezbarvý led (nižší obrázek). Možná je termodynamicky led stabilnější než argonový led.

Tání argonského ledu. Zdroj: Nebyl poskytnut žádný strojově čitelný autor. Deglr6328 ~ commonswiki převzato (na základě nároků na autorská práva).

V tomto krystalu ledu nebo argonu jeho atomy přijímají uspořádanou krychlovou (fcc) strukturu zaměřenou na tvář. To je účinek jejich slabých interakcí při těchto teplotách. Kromě této struktury může také tvořit hexagonální, kompaktnější krystaly.

Hexagonální krystaly jsou výhodné, když argon krystalizuje v přítomnosti malého množství O ₂, N ₂ a CO. Když se deformují, přecházejí do krychlové fáze zaměřené na obličej, nejstabilnější strukturu pro pevný argon.

Elektronická konfigurace

Elektronová konfigurace pro argon je:

3s ² 3p ⁶

Což je stejné pro všechny izotopy. Všimněte si, že jeho valenční oktet je úplný: 2 elektrony ve 3s orbitále a 6 v 3p orbitále, čímž se přidá celkem 8 elektronů.

Teoreticky a experimentálně může argon použít své 3d orbitaly k vytvoření kovalentních vazeb; ale vyžaduje to vysoký tlak.

Vlastnosti

Fyzický popis

Je to bezbarvý plyn, který, když je vystaven elektrickému poli, získá lila-fialovou záři.

Atomová hmotnost

39,79 g / mol

Protonové číslo

18

Bod tání

83,81 K (-189,34 ° C, -308,81 ° F)

Bod varu

87 302 K (-185 848 ° C, -302 526 ° F)

Božstvo

1,784 g / l

Hustota par

1,38 (vzhledem ke vzduchu odebranému jako 1).

Rozpustnost ve vodě

33,6 cm ³ / kg. Pokud argon jako velmi studený zkapalněný plyn přijde do styku s vodou, dojde k prudkému varu.

Rozpustnost v organických kapalinách

Rozpustný.

Teplo fúze

1,18 kJ / mol

Odpařovací teplo

8,53 kJ / mol

Rozdělovací koeficient oktanol / voda

Log P = 0,94

Ionizační energie

První úroveň: 1 520,6 kJ / mol

Druhá úroveň: 2 665,8 kJ / mol

Třetí úroveň: 3 931 kJ / mol

To znamená energie potřebné k získání kationtů mezi Ar ⁺ a Ar ³⁺ v plynné fázi.

Reaktivita

Argon je vzácný plyn, a proto je jeho reaktivita téměř nulová. Fotolýza fluorovodíku v pevné matrici argonu při teplotě 7,5 K (velmi blízká absolutní nule) vede k fluoridu hydridu argonu, HArF.

To může být kombinováno s některými prvky k produkci stabilní třídy s beta-hydrochinon. Kromě toho může tvořit sloučeniny s vysoce elektromagnetickými prvky, jako je O, F a Cl.

Aplikace

Většina aplikací argonu je založena na skutečnosti, že jako inertní plyn může být použit k vytvoření prostředí pro rozvoj souboru průmyslových činností.

Průmyslový

-Argon se používá k vytvoření prostředí pro obloukové svařování kovů, čímž se zabrání škodlivému působení, které může způsobit přítomnost kyslíku a dusíku. Používá se také jako krycí činidlo při rafinaci kovů, jako je titan a zirkonium.

- Žárovky jsou obvykle naplněny argonem, aby byla chráněna jejich vlákna a prodloužena jejich životnost. Používá se také ve zářivkách podobných neonovým; ale vyzařují modro-fialové světlo.

- Používá se při procesu oduhličení nerezové oceli a jako hnací plyn v aerosolech.

- Používá se v ionizačních komorách a v čítačích částic.

-Použití různých prvků pro doping polovodičů.

- Umožňuje vytvářet atmosféru pro růst krystalů křemíku a germania, které se široce používají v oblasti elektroniky.

-Je nízká tepelná vodivost výhodná pro použití jako izolátor mezi skleněnými tabulemi některých oken.

- Používá se k uchovávání potravin a dalších materiálů podrobených balení, protože je chrání před kyslíkem a vlhkostí, které mohou mít škodlivý vliv na obsah balení.

Lékaři

-Argon se používá v kryochirurgii pro odstranění rakovinových tkání. V tomto případě se argon chová jako kryogenní kapalina.

- Používá se v lékařských laserových zařízeních k nápravě různých očních vad, jako jsou: krvácení v cévách, oddělení sítnice, glaukom a degenerace makuly.

V laboratorním vybavení

-Argon se používá ve směsích s heliem a neonem v čítačích radioaktivity Geiger.

- Používá se jako stripovací plyn v plynové chromatografii.

- Rozptyluje materiály, které pokrývají vzorek podrobený skenovací elektronové mikroskopii.

Kde se to nachází?

Argon se nachází jako součást atmosférického vzduchu a tvoří asi 1% atmosférické hmotnosti. Atmosféra je hlavním průmyslovým zdrojem izolace tohoto plynu. Je izolován postupem kryogenní frakční destilace.

Na druhé straně, v kosmu Kosmos vytváří hvězdy během jaderné fúze křemíku obrovské množství argonu. Může být také umístěn v atmosféře jiných planet, jako jsou Venuše a Mars.

Reference

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) Krystalové struktury argonu a jeho slitin. In: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (eds) Low Temperature Physics LT9. Springer, Boston, MA.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. března 2019). 10 Argon Facts - Ar nebo Atomic Number 18. Získáno z: thinkco.com
3. Todd Helmenstine. (31. května 2015). Argonská fakta. Obnoveno z: sciencenotes.org
4. Li, X. et al. (2015). Stabilní sloučeniny lithia a argonu pod vysokým tlakem. Sci. Rep. 5, 16675; doi: 10,1038 / srep16675.
5. Královská společnost chemie. (2019). Periodická tabulka: argon. Obnoveno z: rsc.org
6. Dr. Doug Stewart. (2019). Fakta o argonových prvcích. Chemicool. Obnoveno z: chemicool.com
7. Cubbon Katherine. (2015, 22. července). Chemie argonu (Z = 18). Chemie Libretexts. Obnoveno z: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019). Argon. Obnoveno z: en.wikipedia.org
9. Národní centrum pro biotechnologické informace. (2019). Argon. PubChem Database. CID = 23968. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov