آرگون

آرگون (به انگلیسی: Argon) با علامت اختصاری Ar در جدول عناصر دارای عدد اتمی ۱۸ است. این عنصر در گروه ۱۸ (گازهای نجیب) قرار دارد. از این رو، هیچ ترکیبی از آن به صورت طبیعی وجود ندارد. گاز آرگون در هواکره(اتمسفر) زمین تا حدود کم تر ۱٪ موجود است. بیشتر این حجم آرگون، آرگون-۴۰ است که از واپاشی پتاسیم-۴۰ در جو بر اثر پرتوهای کیهانی تولید شده‌است. در جهان، آرگون-۳۶ بسیار فراوان‌تر از آرگون-۴۰ است. زیرا از محصولات سنتز هسته‌ای ستاره‌ای در ابرنواخترها می‌باشد.

این مقاله دربارهٔ یک عنصر است. برای دیگر کاربردها، آرگون (ابهام‌زدایی) را ببینید.
آرگون، 18Ar
آرگون
تلفظ‎/ˈɑːrɡɒn/‎ ​(AR-gon)
ظاهرcolorless gas exhibiting a lilac/violet glow when placed in an electric field
جرم اتمی استاندارد Ar, استاندارد(Ar)[۳۹٫۷۹۲, ۳۹٫۹۶۳]
قراردادی: ۳۹٫۹۵[1]
آرگون در جدول تناوبی
نئون
↑
Ar
↓
کریپتون
کلر ← آرگون → پتاسیم
عدد اتمی (Z)18
گروهگاز نجیب
دورهدوره 3
بلوکبلوک-p
دسته گاز نجیب
آرایش الکترونی[Ne] 3s2 3p6
لایه الکترونی2, 8, 8
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPgas
نقطه ذوب83.81 کلوین ​
(−189.34 سانتی‌گراد ​)
نقطه جوش87.302 کلوین ​
(−185.848 سانتی‌گراد ​)
چگالی
(در STP)		1.784 گرم/لیتر
در حالت مایع (در b.p.)1.3954 گرم بر سانتی‌متر مکعب
نقطه سه‌گانه83.8058 کلوین • ​68.89 کیلوپاسکال[2]
نقطه بحرانی150.687 کلوین • 4.863 مگاپاسکال[2]
آنتالپی ذوب1.18 ژول بر مول
آنتالپی تبخیر6.53 کیلوژول بر مول
ظرفیت حرارتی مولی20.85[3] ژول بر (مول در کلوین)
فشار بخار
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K) 47 53 61 71 87
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش0
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: no data
انرژی یونش
  • اول: 1520.6 کیلوژول بر مول
  • دوم: 2665.8 کیلوژول بر مول
  • سوم: 3931 کیلوژول بر مول
شعاع کووالانسی106±10 pm
شعاع واندروالسی188 pm
Color lines in a spectral range
خطوط طیف نوری آرگون
دیگر ویژگی‌ها
ساختار بلوری ​(fcc)
سرعت صوت323 متر بر ثانیه (gas, at 27 °C)
رسانندگی گرمایی17.72‎×۱۰−۳ وات بر (کلوین در متر)
مغناطیسدیامغناطیس[4]
پذیرفتاری مغناطیسی−19.6·10−6 سانتی‌متر مکعب بر مول[5]
شماره ثبت سی‌ای‌اس7440-37-1
تاریخچه
کشف عناصر شیمیایی and first isolationجان ویلیام استرات، سومین بارون ریلی and ویلیام رمزی (1894)
ایزوتوپ‌های اصلی آرگون
ایزوتوپ فراوانی طبیعی نیمه‌عمر (t۱/۲) واپاشی هسته‌ای محصول واپاشی
36Ar 0.334% ضریب ایزوتوپ پایدار با 18 نوترون
37Ar ایزوتوپ پرتوزای مصنوعی 35 d گیراندازی الکترون 0.813 37Cl
38Ar 0.063% پایدار با 20 نوترون
39Ar ایزوتوپ پرتوزای ناچیز 269 y واپاشی بتا 0.565 39K
40Ar 99.604% پایدار با 22 نوترون
41Ar syn 109.34 min β− 2.49 41K
42Ar syn 32.9 y β− 0.600 42K
36
Ar and 38
Ar content may be as high as 2.07% and 4.3% respectively in natural samples. 40
Ar is the remainder in such cases, whose content may be as low as 93.6%.

آرگون از واژه‌ای یونانی به معنی تنبل یا غیرفعال گرفته شده‌است. دلیل این نام‌گذاری، بی‌اثر بودن آرگون و عدم فعالیت شیمیایی آن است. برای استفاده صنعتی، آرگون را به روش تقطیر جزء به جزء، از هوای مایع جداسازی می‌کنند. آرگون برای به وجود آوردن نورهای زنده استفاده می‌شود. همچنین دارای مصارفی در صنایع جوشکاری، طیف‌بینی و تولید تیتانیوم نیز می‌باشد.

تاریخچه

هنری کاوندیش در سال ۱۷۸۵ احتمال وجود آرگون در هوا را گزارش کرد؛ ولی برای نخستین بار، جان استرات و ویلیام رمزی در ۱۸۹۴ توانستند آرگون را از هوا جداسازی کنند.[6] در این آزمایش، آن‌ها همه نیتروژن، اکسیژن، کربن دی‌اکسید و آب موجود در هوا را از یکدیگر جدا کردند و به این نتیجه رسیدند که نیتروژن موجود در هوا، ۱٫۵٪ سنگین‌تر از نیتروژن تولید شده از ترکیب‌های شیمیایی است. این تفاوت غیرقابل توجه، توجه آن‌ها را به خود جلب کرد و پس از چند ماه، نتیجه گرفتند که گاز دیگری در هوا وجود دارد که با نیتروژن مخلوط شده‌است.[7] پیش از آن، در سال ۱۸۸۲ اثر آرگون در دو پژوهش جداگانه توسط نوال و هارتلی مشاهده شد. هر دو نفر، خط‌های جدیدی در طیف جذبی هوا مشاهده کردند، ولی نتوانستند عنصر سازنده این خط‌ها را شناسایی کنند. آرگون نخستین گاز نجیبی بود که شناسایی شد.

ویژگی‌ها

انحلال‌پذیری آرگون در آب، تقریباً مشابه اکسیژن است. در هر دمایی، بی‌رنگ، بی‌بو، غیرآتش‌گیر و غیر سمّی است.[8] آرگون در شرایط معمول، واکنش شیمیایی انجام نمی‌دهد و هیچ ترکیب شیمیایی پایدار تأیید شده‌ای در دمای اتاق، شکل نمی‌دهد.

در سال ۲۰۰۰ پژوهش‌گرانی از دانشگاه هلسینکی، نخستین مشاهده تشکیل ترکیب شیمیایی توسط آرگون را گزارش دادند. در این پژوهش، ماده آرگون فلوروهیدرید (HArF) ساخته شد که در دمای پایین‌تر از ۱۷ کلوین پایدار بود.[9] بر پایه محاسبات نظری، پیش‌بینی می‌شود که بعضی از ترکیبات شیمیایی دارای آرگون می‌توانند در شرایط معمول، پایدار باشند.[10] ولی تاکنون روشی برای تولید این ترکیبات ارائه نشده‌است.

فراوانی

آرگون ۰٫۹۳۴٪ حجمی و ۱٫۲۸۸٪ جرمی اتمسفر زمین را تشکیل می‌دهد.[11] به همین دلیل در صنعت، هوا ماده اولیه برای تهیه آرگون خالص است. آرگون معمولاً به روش تقطیر جزء به جزء، جداسازی می‌شود. از این روش برای جداسازی سایر گازهای موجود در هوا مانند نیتروژن، اکسیژن، نئون، کریپتون و زنون نیز استفاده می‌کنند.[12] غلظت آرگون موجود در پوسته زمین و آب دریا به ترتیب ۱٫۲ و ۰٫۴۵ جزء در میلیون است.[13]

ایزوتوپ‌ها
نوشتار اصلی: ایزوتوپ‌های آرگون

آرگون سه ایزوتوپ پایدار دارد که از میان آن‌ها، آرگون-۴۰ (با فراوانی نسبی ۹۹٫۶٪) فراوان‌ترین ایزوتوپ است. ایزوتوپ دیرینه پتاسیم-۴۰ با نیمه‌عمر ۱٫۲۵ میلیارد سال به روش گیراندازی الکترون یا نشر پوزیترون به ایزوتوپ پایدار آرگون-۴۰ (با احتمال ۱۱٫۲٪) و به روش واپاشی بتا به ایزوتوپ پایدار کلسیم-۴۰ (با احتمال ۸۸٫۸٪) واپاشی می‌کند. پژوهش‌گران، این ویژگی‌ها و نسبت‌ها را برای تعیین سن سنگ‌ها به روش تاریخ‌گذاری پتاسیم و آرگون به کار می‌گیرند.[13][14]

فراوانی ایزوتوپ‌های آرگون در مکان‌های مختلف منظومه شمسی، متفاوت است. در مکان‌هایی مانند زمین که پتاسیم-۴۰ در سنگ‌ها به آرگون-۴۰ تبدیل می‌شود، آرگون-۴۰ فراوان‌ترین ایزوتوپ است؛ ولی در آرگون تولید شده در سنتز هسته‌ای ستاره‌ای، آرگون-۳۶ (که در فرایند آلفا ساخته می‌شود) بیشترین فراوانی را دارد. به همین دلیل، فراوانی نسبی آرگون-۳۶ در بادهای خورشیدی ۸۴٫۶٪ اندازه‌گیری شده‌است.[15] در سیارات سنگی دیگر مانند مریخ و عطارد نیز آرگون-۴۰ فراوانی بسیار بیشتری نسبت به آرگون-۳۶ دارد.

ترکیبات

ظرفیت آخرین لایه الکترونی آرگون کامل است. از این رو، آرگون بسیار پایدار است و در برابر تشکیل پیوند شیمیایی مقاومت می‌کند. شیمی‌دانان تا میانه سده بیستم میلادی چنین می‌پنداشتند که گازهای نجیب مانند آرگون، هیچ ترکیب شیمیایی تشکیل نمی‌دهند؛ ولی پس از آن، ترکیب‌های شیمیایی گازهای نجیب سنگین‌تر ساخته‌شد. در سال ۲۰۰۰ میلادی، نخستین ترکیب شیمیایی آرگون توسط پژوهش‌گرانی در دانشگاه هلسینکی تولید شد. با تاباندن نور فرابنفش به آرگون منجمد شده محتوی مقدار کمی هیدروژن فلوئورید در مجاورت سدیم یدید، آرگون فلوروهیدرید تشکیل شد.[16] این ماده تا دمای ۴۰ کلوین پایدار است. یون کم‌ثبات +۲
۲ArCF نیز در ۲۰۱۰ مشاهده شد.[17]

طرز تهیه
  • تقطیر جزء به جزء هوای مایع
  • واپاشی هسته‌ای پتاسیم-۴۰

احتیاط

آرگون گازی به شدت خفه‌کننده است که در دسته گازهای خودکشی می‌باشد و تنفس این گاز بصورت متداوم، می‌تواند منجر به خودکشی عمدی یا غیرعمد شود.

کاربرد

پرکردن حبابهای لامپها و پنجره‌های دوجداره، تصفیه زیرکنیوم، شستن فلزهای مذاب تا گازهای حل شده را از آن جدا کند، در لوله‌های شمارشگر گایگر، لیزرها، کربن‌گیری از فولاد ضدزنگ و همچنین در جوشکاری آرگون به عنوان گاز محافظ قوس الکتریکی به منظور ایجاد محیط خنثی در محل الکترود تنگستنی به کار می‌رود. این گاز برخی خواص پزشکی نیز دارد که بیشتر در عمل‌های جراحی مورد استفاده قرار می‌گیرد که امروزه به آن سیستم آرگون پلاسما گفته می‌شود.[18]

منابع
  1. "IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes". King's Center for Visualization in Science. IUPAC, King's Center for Visualization in Science. Retrieved 8 October 2019.
  2. Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. 4.121. ISBN 1439855110.
  3. Shuen-Chen Hwang, Robert D. Lein, Daniel A. Morgan (2005). "Noble Gases". Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley. pp. 343–383. doi:10.1002/0471238961.0701190508230114.a01.
  4. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  5. Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  6. Lord Rayleigh; Ramsay, William (1894–1895). "Argon, a New Constituent of the Atmosphere". Proceedings of the Royal Society. 57 (1): 265–287. doi:10.1098/rspl.1894.0149. JSTOR 115394.
  7. "About Argon, the Inert; The New Element Supposedly Found in the Atmosphere". The New York Times. 3 March 1895. Retrieved 1 February 2009.
  8. Material Safety Data Sheet Gaseous Argon, Universal Industrial Gases, Inc. Retrieved 14 October 2013.
  9. Leonid Khriachtchev; Mika Pettersson; Nino Runeberg; Jan Lundell; et al. (2000). "A stable argon compound". Nature. 406: 874–876. doi:10.1038/35022551. PMID 10972285.
  10. Cohen, A.; Lundell, J.; Gerber, R. B. (2003). "First compounds with argon–carbon and argon–silicon chemical bonds". Journal of Chemical Physics. 119 (13): 6415. Bibcode:2003JChPh.119.6415C. doi:10.1063/1.1613631.
  11. "Encyclopædia Britannica Online, s.v. "argon (Ar)"". Retrieved 14 January 2014.
  12. "Argon, Ar". Etacude.com. Retrieved 8 March 2007.
  13. Emsley, J. (2001). Nature's Building Blocks. Oxford University Press. pp. 44–45. ISBN 978-0-19-960563-7.
  14. "40Ar/39Ar dating and errors". Archived from the original on 9 May 2007. Retrieved 7 March 2007.
  15. Lodders, K. (2008). "The solar argon abundance". The Astrophysical Journal. 674: 607. arXiv:0710.4523. Bibcode:2008ApJ...674..607L. doi:10.1086/524725.
  16. Kean, Sam (2011). "Chemistry Way, Way Below Zero". The Disappearing Spoon. Black Bay Books.
  17. Lockyear, JF; Douglas, K; Price, SD; Karwowska, M; et al. (2010). "Generation of the ArCF22+ Dication". Journal of Physical Chemistry Letters. 1: 358. doi:10.1021/jz900274p.
  18. چشر، جرارد (۱۳۹۱). جدول تناوبی عناصر (مندلیف). انتشارات شباهنگ. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۶۱۲۷-۸۲-۱.
در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ آرگون موجود است.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.