Innhold
Hvis noen ba deg om å nevne de tre rikeste gassene i jordens atmosfære, kan du velge i noen rekkefølge oksygen, karbondioksid og nitrogen. I så fall ville du ha rett - stort sett. Det er et lite kjent faktum at bak nitrogen (N2) og oksygen (O2), den tredje mest rikholdige gassen er edelgass-argon, som utgjør i underkant av 1 prosent av atmosfæren usett sammensetning.
De seks edle gassene henter navnet sitt fra det faktum at fra kjemisk synspunkt er disse elementene reservert, til og med hovmodige: De reagerer ikke med andre elementer, så de blir ikke bundet til andre atomer for å danne mer komplekse forbindelser. I stedet for å gjøre dem ubrukelige i industrien, er imidlertid denne tendensen til å tenke på egen atomvirksomhet det som gjør noen av disse gassene nyttige for spesifikke formål. Fem viktige bruksområder av argon inkluderer for eksempel plassering i neonlys, dens evne til å bestemme alderen på veldig gamle stoffer, bruken som isolator i produksjon av metaller, dens rolle som sveisegass og bruken i 3-D ing.
Noble Gas Basics
De seks edle gassene - helium, neon, argon, krypton, xenon og radon - opptar den ytterste kolonnen i den periodiske tabellen over elementene. (Enhver undersøkelse av et kjemisk element skal være ledsaget av en periodisk tabell; se Ressurser for et interaktivt eksempel.) De virkelige implikasjonene av dette er at edle gasser ikke har noen delbare elektroner. Snarere som en puslespillboks som inneholder nøyaktig riktig antall stykker, har argon og de fem søskenbarnene ikke noen subatomære mangler som må endres ved donasjoner fra andre elementer, og det har ikke noe ekstra som flyter rundt for å donere etter tur. Den formelle betegnelsen for denne ikke-reaktiviteten til edle gasser er "inert."
Som et fullført puslespill er en edel gass kjemisk stabil. Dette betyr at det, sammenlignet med andre elementer, er vanskelig å banke de ytterste elektronene fra edle gasser ved å bruke en stråle av energi. Dette betyr at disse elementene - de eneste elementene som eksisterer som gasser ved romtemperatur, mens de andre alle er væsker eller faste stoffer - har det som kalles en høy ioniseringsenergi.
Helium, med ett proton og ett nøytron, er det nest mest tallrike elementet i universet bak hydrogen, som bare inneholder et proton. Den gigantiske, pågående kjernefusjonsreaksjonen som er ansvarlig for at stjerner er de superlyse objektene de er, er ikke mer enn utallige hydrogenatomer som kolliderer for å danne heliumatomer over en periode på milliarder av år.
Når elektrisk energi føres gjennom en edel gass, slippes det ut lys. Dette er grunnlaget for neonskilt, som er en generisk betegnelse for enhver slik skjerm laget med edel gass.
Egenskaper til Argon
Argon, forkortet Ar, er element nummer 18 på det periodiske systemet, noe som gjør det til den tredje letteste av de seks edle gassene bak helium (atomnummer 2) og neon (nummer 10). Som passer til et element som flyr under den kjemiske og fysiske radaren, med mindre det er provosert, er det fargeløst, luktfritt og smakløst. Den har en molekylvekt på 39,7 gram per mol (også kjent som dalton) i sin mest stabile konfigurasjon. Du husker kanskje fra annen lesing at de fleste elementer kommer i isotoper, som er versjoner av det samme elementet med forskjellige antall nøytroner og dermed forskjellige masser (antall protoner endrer ikke ellers ville identiteten til selve elementet måtte endre seg ). Dette har kritiske implikasjoner i en av de viktigste bruken av argon.
Bruk av Argon
Neon lys: Som beskrevet er edle gasser nyttige for å lage neonlys. Argon, sammen med neon og krypton, brukes til dette formålet. Når elektrisitet går gjennom argongassen, begeistrer den midlertidig de ytterste baneelektronene og får dem til å hoppe kort til et høyere "skall" eller energinivå. Når elektronet deretter kommer tilbake til sitt vante energinivå, avgir det et foton - en masseløs pakke med lys.
Radioisotope datering: Argon kan brukes sammen med kalium, eller K, som er element nummer 19 på det periodiske systemet, til dags dato objekter opp til en svimlende 4 milliard år gammel. Prosessen fungerer slik:
Kalium har vanligvis 19 protoner og 21 nøytroner, og gir den omtrent den samme atommassen som argon (i underkant av 40), men med en annen sammensetning av protoner og nøytroner. Når en radioaktiv partikkel kjent som en beta-partikkel kolliderer med kalium, kan den konvertere en av protonene i kjernen av kalium til et nøytron, og endre atomet selv til argon (18 protoner, 22 nøytroner). Dette skjer med en forutsigbar og fast takt over tid, og veldig sakte. Så hvis forskere undersøker en prøve av, for eksempel, vulkansk bergart, kan de sammenligne forholdet mellom argon og kalium i prøven (som stiger trinnvis over tid) til forholdet som ville eksistere i en "helt ny" prøve, og bestemme hvordan gammel er berget.
Legg merke til at dette er forskjellig fra "karbon-datering", et begrep som ofte med urett blir brukt for å referere generisk til å bruke radioaktive forfallsmetoder for å datere gamle objekter. Karbondatering, som bare er en spesifikk type radioisotopdating, er bare nyttig for gjenstander som er kjent for å være i størrelsesorden tusenvis av år gamle.
Skjoldgass i sveising: Argon brukes i sveising av spesiallegeringer samt sveising av bilrammer, lyddemper og andre bildeler. Det kalles skjoldgass fordi den ikke reagerer med gasser og metaller som svever i nærheten av metallene som sveises; den tar bare plass og forhindrer at andre, uønskede reaksjoner oppstår i nærheten på grunn av reaktive gasser som nitrogen og oksygen.
Varmebehandling: Som en inert gass kan argon brukes til å tilveiebringe en oksygen- og nitrogenfri setting for varmebehandlingsprosesser.
3-D ing: Argon tas i bruk i det spirende feltet for tredimensjonal ing. Under hurtig oppvarming og avkjøling av inngangsmaterialet vil gassen forhindre oksidasjon av metallet og andre reaksjoner og kan begrense belastningen. Argon kan også blandes med andre gasser for å lage spesialblandinger etter behov.
Metallproduksjon: På lik linje med sin rolle i sveising, kan argon brukes i syntesen av metaller via andre prosesser fordi det forhindrer oksidasjon (rusting) og fortrenger uønskede gasser som karbonmonoksid.
Farene ved Argon
At argon er kjemisk inert betyr ikke dessverre at den er fri for potensielle helsefare. Argongass kan irritere huden og øynene ved kontakt, og i sin flytende form kan den forårsake frostskader (det er relativt få bruksområder av argonolje, og "argan oil", en vanlig ingrediens i kosmetikk, er ikke engang eksternt den samme som argon). Høye nivåer av argongass i luften i et lukket miljø kan fortrenge oksygen og føre til luftveisproblemer som spenner fra mild til alvorlig, avhengig av hvor mye argon som er til stede. Dette resulterer i symptomer på kvelning inkludert hodepine, svimmelhet, forvirring, svakhet og skjelving i den mildere enden, og koma og til og med død i de mest ekstreme tilfeller.
I tilfeller av kjent hud- eller øyeksponering er skylling og skylling med varmt vann den foretrukne behandlingen. Når argon er inhaleret, kan standard luftveisstøtte, inkludert oksygenering ved maske, være nødvendig for å være oksygennivået i blodet tilbake til det normale; å få den berørte personen ut av det argonike miljøet er selvfølgelig også nødvendig.