Химические и физические свойства аргона

| 12 октября, 2021 | Химия

Аргон — благородный газ. Благородные газы — это 7 элементов в группе 18 (VIII A) периодической таблицы (Периодическая таблица представляет собой диаграмму, которая показывает, как химические элементы связаны друг с другом). Благородные газы также называют инертными газами, потому что элементы группы 18 (VIII A) реагируют с очень небольшим количеством других элементов. Фактически, никакого соединения аргона никогда не производилось.

Английский химик по имени Джон Уильям Струтт, наиболее известный как лорд Рэлей (1842-1919), химик Уильям Рамзи (1852-1916) открыл аргон в 1894 году. Это был первый выделенный вид благородных газов.

Рэлей и Рамзи нашли аргон фракционной перегонкой жидкого воздуха. Фракционная перегонка — это метод, позволяющий жидкому воздуху медленно нагреться. Когда воздух нагревается, различные элементы превращаются из жидкости обратно в газ. Часть воздуха, которая снова превращается в газ при -185,86 ° C (-302,55 ° F), представляет собой аргон.

Символ: Ar

Атомный номер: 18

Атомная масса: 39.948 а.

Семейство: Группа 18 (VIII A) Благородный газ

Произношение: AR-гон

Аргон используется для изготовления инертного одеяла для определенных промышленных операций. Инертная газовая оболочка предотвращает реакцию любых химических веществ в процессе работы с кислородом и другими небольшими веществами, присутствующими в воздухе. Аргон также используется при создании «неоновых» ламп и в лазерах.

Открытие и название аргона: 

Аргон был открыт в 1894 году. Однако английский ученый Генри Кавендиш (1731-1810) предсказал существование аргона за 200 лет до открытия аргона. Когда Кавендиш попытался удалить кислород и азот из воздуха, он обнаружил, что осталось очень небольшое количество газа. Он правильно догадался, что в воздухе витал еще один элемент, но не смог определить, что это было. 

Когда Рамзи повторил эксперименты Кавендиша в 1890-х годах, он тоже обнаружил в воздухе крошечное количество неопознанного газа. Но у Рамзи было преимущество перед Кавендишем: он мог использовать спектроскопию, которой не существовало во времена Кавендиша. Спектроскопия — это процесс, при котором излучаемый свет анализируется путем нагревания элемента. 

Спектр (множественное число: спектры) элемента, который состоит из серии цветных линий и различается для каждого элемента.

Рамзи исследовал спектр неопознанного газа. Он получил серию линий, не принадлежащих ни к какому другому элементу. Он был уверен, что открыл новый элемент. Между тем, Рэли выполнял ту же работу почти в одно и то же время. Он сделал свое открытие примерно в то же время, что и Рамзи. Оба ученых решили сделать свое заявление вместе. Название аргон происходит от греческого слова Argos, «ленивый». Название основано на неспособности аргона реагировать ни на что.

Открытие аргона подняло проблему для химиков. Аргон был первым благородным газом, открытым ученым. Где этот элемент должен быть в периодической таблице? В то время таблица Менделеева заканчивалась Группой 17 (VIIA) справа. Рамзи предположил, что периодическую таблицу Менделеева, возможно, придется расширить. Рамзи предложил добавить в таблицу целую новую группу. Эта группа будет помещена справа от Группы 17 (VIIA) в периодической таблице.

Предложение Рамзи было принято, но оно создало еще одну интересную новую проблему для химиков. Если в периодической таблице была очень новая группа, где были другие элементы, которые принадлежали к этой группе? К счастью, химики имели хорошее представление о том, как могут выглядеть эти неизвестные элементы. Все элементы в одной группе очень похожи друг на друга. Химики начали искать больше неактивных газов. В течение следующих пяти лет они нашли оставшихся членов группы и добавили их: гелий, криптон, неон, радон и ксенон.

Физические свойства:

Аргон — это благородный газ без цвета, запаха и вкуса. Благородный газ аргон имеет плотность 1,784 грамма на литр. Если сравнить плотность аргона с плотностью воздуха, она составляет около 1,29 грамма на литр. Аргон меняет свое состояние с газа на жидкость при -185,86 ° C (-302,55 ° F). Затем он меняет свое состояние с жидкого на твердое при -189,3 ° C (-308,7 ° F).

Химические свойства: 

Благородный газ аргон химически неактивен. В редких случаях и в экстремальных условиях он образует слабые, сложные структуры.

Встречаемость в природе:

Содержание аргона в атмосфере составляет около 0,93 процента. Аргон также содержится в земной коре в количестве примерно 4 частей на миллион.

Извлечение:

Благородный газ аргон можно получить из жидкого воздуха фракционной перегонкой. Аргон также можно получить, нагревая азот из атмосферы горячим магнием или кальцием. Магний или кальций смешиваются с азотом с образованием нитрида: 

Небольшое количество аргона всегда присутствует в виде примеси с газообразным азотом. Он остается позади, потому что не вступает в реакцию с магнием или кальцием.

Аргон также может встречаться в скважинах с природным газом. Когда природный газ очищается, некоторое количество аргона может быть извлечено как побочный продукт реакции.

Изотопы:

Три изотопа аргона существуют в природе. Эти изотопы — аргон-36, аргон-38 и аргон-40. Изотопы образуют два или более элемента. Изотопы различаются друг от друга в зависимости от их массового числа. Справа от названия элемента написано массовое число — это массовое число. Массовое число представлено количеством протонов плюс нейтронов в ядре атома элемента. Количество протонов определяет элемент, но количество нейтронов в атоме любого одного элемента может варьироваться. Каждое изменение — это изотопный элемент. 

Радиоактивный изотоп — это тот, который распадается и испускает некоторую форму излучения. Радиоактивные изотопы образуются, когда маленькие частицы стреляют по атомам. Эти частицы застревают в атомах и делают их радиоактивным элементом.

Никакие радиоактивные изотопы аргона не имеют практического применения. Однако для определения возраста очень старых горных пород можно использовать один нерадиоактивный изотоп. Этот метод датировки и определения возраста пород описан в калийной записи. 

Используется:

  • Благородный газ Аргон используется в ситуациях, когда материалы должны быть защищены от кислорода или других газов. Хорошим примером является лампа накаливания, состоящая из металлического провода внутри прозрачной стеклянной колбы. Электрический ток должен проходить через провод, что приводит к его сильному нагреву и испусканию света.

  • Кислород очень легко соединяется с горячим металлом; в этой реакции образуется соединение металла и кислорода. Это соединение не очень хорошо проводит электрический ток, поэтому лампочка может перестать светиться.

  • Тем не менее, для предотвращения этого используется аргон. Поскольку аргон инертен, он не вступает в реакцию с горячей проволокой, в результате чего металл остается горячим на долгое время. Лампочка перестанет светить только тогда, когда металл сломается. Тогда он больше не сможет проводить электрический ток.

  • Аргон также можно использовать при сварке. Сварка — это процесс, при котором два металла соединяются друг с другом. В большинстве случаев оба металла нагреваются до очень высоких температур. По мере того, как они становятся все горячее и горячее, они тают вместе.

  • Однако по мере того, как металл нагревается, они начинают реагировать с кислородом. В этой реакции образуется составной компонент металла и кислорода. Становится трудным объединить эти два металла, если они образовали соединения, но введение аргона в среду сварки улучшает их соединение.

  • Аргон также может быть использован в аргоновых лазерах и лазерах на красителях аргона. Лазер — это устройство, излучающее очень яркий свет одного цвета (частоты). Аргоновый лазер используется для лечения кожных заболеваний. Лазер светит сине-зеленым светом на пораженный участок кожи тела. Энергия лазера поглощается гемоглобином (кровью) и преобразуется в тепло. (Гемоглобин — это белковый пигмент красных кровяных телец в нашем организме). Кровеносные сосуды повреждаются, но затем запечатываются, что приводит к их разложению и обратному всасыванию в человеческое тело. Нежелательные наросты сглаживаются, а темные пятна становятся более светлыми, с небольшим риском образования рубцов.

  • Лазер на аргоновом красителе действительно используется в глазной хирургии. Цвет света, излучаемого лазером, можно откалибровать с высокой точностью. Его можно заставить производить свет в диапазоне от зеленого до синего цветов. Каждый оттенок зеленого или синего имеет немного разную частоту. Он может проникнуть более или менее глубоко в глаз. Лазер можно модифицировать для лечения очень специфической части глаза. Краситель аргона используется для лечения опухолей, поврежденных кровеносных сосудов, состояний, включая сетчатку, и других проблем с глазами.

Соединения:

Никакого соединения благородного газа аргона никогда не производилось.

Влияние на здоровье:

Не известно, что аргон оказывает какое-либо положительное или отрицательное влияние на здоровье растений, животных и людей.