آرگون

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
کلرآرگونپتاسیم
Ne

Ar

Kr
ظاهر
colorless gas exhibiting an lilac/violet glow when placed in a high voltage electric field
Vial containing a violet glowing gas

Spectral lines of argon.
ویژگی‌های کلی
نام، نماد، عدد آرگون، Ar، 18
تلفظ به انگلیسی /ˈɑrɡɒn/
نام گروهی برای عناصر مشابه گازهای نجیب
گروه، دوره، بلوک ۱۸۳, p
جرم اتمی استاندارد 39.948 g·mol−۱
آرایش الکترونی [Ne] 3s2 3p6
الکترون به لایه 2, 8, 8 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت گاز
چگالی (0 °C, 101.325 kPa)
1.784 g/L
چگالی مایع در نقطه جوش 1.40 g·cm−۳
نقطه ذوب 83.80 K, −189.35 °C, −308.83 °F
نقطه جوش 87.30 K, −185.85 °C, −302.53 °F
نقطه سه‌گانه 83.8058 K (-189°C), 69 kPa
نقطه بحرانی 150.87 K, 4.898 MPa
گرمای هم‌جوشی 1.18 kJ·mol−1
گرمای تبخیر 6.43 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی 5R/2 = 20.786 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین)   47 53 61 71 87
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن 0
الکترونگاتیوی no data (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونش
(more)
نخستین: 1520.6 kJ·mol−1
دومین: 2665.8 kJ·mol−1
سومین: 3931 kJ·mol−1
شعاع کووالانسی 106±10 pm
شعاع واندروالانسی 188 pm
متفرقه
ساختار کریستالی face-centered cubic
مغناطیس دیامغناطیس[۱]
رسانایی گرمایی (300 K) 17.72x10-3  W·m−1·K−1
سرعت صوت (gas, 27 °C) 323 m/s
عدد کاس 7440–37–1
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های آرگون
ایزوتوپ NA نیم‌عمر DM DE (MeV) DP
36Ar 0.337% 36Ar ایزوتوپ پایدار است که 18 نوترون دارد
37Ar syn 35 d ε 0.813 37Cl
38Ar 0.063% 38Ar ایزوتوپ پایدار است که 20 نوترون دارد
39Ar trace 269 y β 0.565 39K
40Ar 99.600% 40Ar ایزوتوپ پایدار است که 22 نوترون دارد
41Ar syn 109.34 min β 2.49 41K
42Ar syn 32.9 y β 0.600 42K

آرگون با علامت اختصاری Ar در جدول عناصر دارای شماره 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 اتمسفر زمین تا حدود ٪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.

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.

Ar-TableImage.png

مشخصات[ویرایش]

انحلال‌پذیری آرگون در آب، تقریباً مشابه اکسیژن است. در هر دمایی، بی‌رنگ و بی‌بو، غیرآتش‌گیر و غیرسمی است.[۲] 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.[۳] بر پایه محاسبات نظری، پیش‌بینی می‌شود که بعضی از ترکیبات شیمیایی دارای آرگون می‌توانند در شرایط معمول، پایدار باشند.[۴] ولی تاکنون روشی برای تولید این ترکیبات ارائه نشده‌است.

تاریخچه[ویرایش]

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.[۵] 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 غیر قابل 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.[۶] 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.

فراوانی[ویرایش]

آرگون ۰٫۹۳۴٪ حجمی و ۱٫۲۸۸٪ جرمی اتمسفر زمین را تشکیل می‌دهد.[۷] 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.[۸] غلظت آرگون موجود در پوسته زمین و آب دریا به ترتیب ۱٫۲ و ۰٫۴۵ جزء در میلیون است.[۹]

ایزوتوپ‌ها[ویرایش]

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.[۹][۱۰]

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.[۱۱] در سیارات سنگی دیگر مانند مریخ و عطارد نیز آرگون-۴۰ فراوانی بسیار بیشتری نسبت به آرگون-۳۶ دارد.

ترکیبات[ویرایش]

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.[۱۲] این ماده تا دمای ۴۰ کلوین پایدار است. یون کم‌ثبات
۲
ArCF نیز در ۲۰۱۰ مشاهده شد.[۱۳]

طرز تهیه[ویرایش]

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

احتیاط[ویرایش]

گازی به شدت خفه کننده

کاربرد[ویرایش]

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، کربن گیری از فولاد ضدزنگ و همچنین در جوشکاری ارگون 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 عمل های جراحی مورد استفاده قرار می گیرد که امروزه به آن سیستم آرگون پلاسما گفته می شود.

نگارخانه[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. Material Safety Data Sheet Gaseous Argon, Universal Industrial Gases, Inc. Retrieved 14 October 2013.
  3. 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. 
  4. 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. 
  5. 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. 
  6. "About Argon, the Inert; The New Element Supposedly Found in the Atmosphere". The New York Times. 3 March 1895. Retrieved 1 February 2009. 
  7. "Encyclopædia Britannica Online, s.v. "argon (Ar)"". Retrieved 14 January 2014. 
  8. "Argon, Ar". Etacude.com. Retrieved 8 March 2007. 
  9. ۹٫۰ ۹٫۱ Emsley, J. (2001). Nature's Building Blocks. Oxford University Press. pp. 44–45. ISBN 978-0-19-960563-7. 
  10. "40Ar/39Ar dating and errors". Archived from the original on 9 May 2007. Retrieved 7 March 2007. 
  11. Lodders, K. (2008). "The solar argon abundance". Astrophysical Journal 674: 607. arXiv:0710.4523. Bibcode:2008ApJ...674..607L. doi:10.1086/524725. 
  12. Kean, Sam (2011). "Chemistry Way, Way Below Zero". The Disappearing Spoon. Black Bay Books. 
  13. 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. 
  • آقاپور مقدم، سید رضا، فرهنگ عناصر.