Cinci utilizări majore ale Argonului

Conţinut

• Noțiuni de bază ale gazelor naturale
• Proprietățile Argonului
• Utilizări ale Argonului
• Pericolele Argonului

Dacă cineva te-a solicitat să numești cele mai abundente trei gaze din atmosfera Pământului, ai putea alege, într-o anumită ordine, oxigenul, dioxidul de carbon și azotul. Dacă da, ai avea dreptate - mai ales. Este un fapt puțin cunoscut că în spatele azotului (N₂) și oxigen (O₂), cel de-al treilea gaz mai bogat este argonul gazului nobil, reprezentând puțin sub 1 la sută din compoziția nevăzută a atmosferelor.

Cele șase gaze nobile își derivă numele din faptul că, din punct de vedere chimic, aceste elemente sunt îndepărtate, chiar și trupești: nu reacționează cu alte elemente, deci nu se leagă de alți atomi pentru a forma compuși mai complexi. În loc de a le face inutile în industrie, totuși, această tendință către mintea propriei afaceri atomice este ceea ce face ca unele dintre aceste gaze să fie utile pentru scopuri specifice. Cinci utilizări majore ale argonului, de exemplu, includ plasarea sa în luminile de neon, capacitatea sa de a ajuta la determinarea vârstei substanțelor foarte vechi, utilizarea sa ca izolator în fabricarea metalelor, rolul său ca gaz de sudare și utilizarea sa în 3-D ing.

Noțiuni de bază ale gazelor naturale

Cele șase gaze nobile - heliu, neon, argon, kripton, xenon și radon - ocupă cea mai dreaptă coloană din tabelul periodic al elementelor. (Orice examinare a unui element chimic ar trebui să fie însoțită de un tabel periodic; consultați Resurse pentru un exemplu interactiv.) Implicațiile reale ale acestui fapt sunt că gazele nobile nu au electroni care pot fi distribuite. Mai degrabă ca o casetă de puzzle care conține exact numărul corect de piese, argonul și cei cinci veri ai săi nu au deficiențe subatomice care trebuie modificate prin donații din alte elemente și nu au elemente suplimentare care plutesc pentru a dona pe rând. Termenul formal pentru această non-reactivitate a gazelor nobile este „inert”.

Ca un puzzle finalizat, un gaz nobil este foarte stabil din punct de vedere chimic. Aceasta înseamnă că, în comparație cu alte elemente, este dificil să batem electronii cei mai exteriori din gazele nobile folosind un fascicul de energie. Aceasta înseamnă că aceste elemente - singurele elemente care există ca gaze la temperatura camerei, toate celelalte fiind lichide sau solide - au ceea ce se numește o energie de ionizare ridicată.

Heliul, cu un proton și un neutron, este al doilea cel mai abundent element din univers în spatele hidrogenului, care conține doar un proton. Reacția gigantă, continuă de fuziune nucleară, care este responsabilă de stele fiind obiectele super-strălucitoare, acestea sunt nu mai mult de nenumărați atomi de hidrogen care se ciocnesc pentru a forma atomi de heliu pe o perioadă de miliarde de ani.

Când energia electrică este trecută printr-un gaz nobil, lumina este emisă. Aceasta este baza semnelor de neon, care este un termen generic pentru orice astfel de afișaj creat folosind un gaz nobil.

Proprietățile Argonului

Argonul, prescurtat Ar, este elementul numărul 18 din tabelul periodic, ceea ce îl face al treilea cel mai ușor dintre cele șase gaze nobile din spatele heliului (numărul atomic 2) și neonul (numărul 10). Deoarece se potrivește unui element care zboară sub radarul chimic și fizic, cu excepția cazului în care este provocat, acesta este incolor, inodor și fără gust. Are o greutate moleculară de 39,7 grame pe aluniță (cunoscută și sub numele de daltoni) în configurația sa cea mai stabilă. Puteți reaminti din altă lectură că majoritatea elementelor vin în izotopi, care sunt versiuni ale aceluiași element cu un număr diferit de neutroni și astfel mase diferite (numărul protonilor nu se schimbă sau altfel identitatea elementului în sine ar trebui să se schimbe ). Aceasta are implicații critice într-una dintre utilizările majore ale argonului.

Utilizări ale Argonului

Lumini Neon: După cum este descris, gazele nobile sunt la îndemână pentru crearea de lumini de neon. Argonul, împreună cu neonul și kriptonul, sunt folosiți în acest scop. Când energia electrică trece prin gazul argon, aceasta excită temporar electronii care orbitează cei mai exteriori și îi determină să sară pe scurt la un nivel de energie mai mare sau înveliș. Atunci când electronul revine la nivelul său obișnuit de energie, emite un foton - un pachet de lumină fără masă.

Radioizotop Dating: Argonul poate fi utilizat împreună cu potasiul, sau K, care este elementul numărul 19 din tabelul periodic, pentru a obține obiecte până la un uluitor de 4 miliarde de ani. Procesul funcționează astfel:

Potasiul are în mod obișnuit 19 protoni și 21 de neutroni, ceea ce îi oferă aproximativ aceeași masă atomică ca argonul (sub 40 de ani), dar cu o compoziție diferită de protoni și neutroni. Când o particulă radioactivă cunoscută sub numele de beta-particule se ciocnește cu potasiu, ea poate converti unul dintre protonii din nucleul potasiului într-un neutron, schimbând atomul în sine în argon (18 protoni, 22 neutroni). Acest lucru se produce într-un ritm previzibil și fix în timp și foarte lent. Așadar, dacă oamenii de știință examinează un eșantion de rocă vulcanică, pot să compare raportul dintre argon și potasiu din eșantion (care crește treptat în timp) cu raportul care ar exista într-un eșantion „nou-nouț” și să determine cum stanca este veche.

Rețineți că acest lucru este diferit de „datarea prin carbon”, un termen care este adesea folosit greșit pentru a face referire generică la utilizarea metodelor de descompunere radioactivă pentru a datează obiecte vechi. Datarea cu carbon, care este doar un tip specific de datare radioizotop, este utilă numai pentru obiectele cunoscute a fi de ordinul vechilor mii de ani.

Gaz de scut în sudură: Argonul se folosește la sudarea aliajelor de specialitate, precum și la sudarea cadrelor, a amortizoarelor și a altor piese auto. Se numește gaz de scut, deoarece nu reacționează cu gazele și metalele care se plimbă în apropierea metalelor sudate; doar ocupă spațiul și împiedică alte reacții nedorite să apară în apropiere datorită gazelor reactive, cum ar fi azotul și oxigenul.

Tratarea căldurii: Ca gaz inert, argonul poate fi utilizat pentru a oferi un reglaj fără oxigen și azot pentru procesele de tratare a căldurii.

3-D ing: Argonul este folosit în câmpul înflăcărat al ing. Tridimensional. În timpul încălzirii și răcirii rapide a materialului de alimentare, gazul va preveni oxidarea metalului și a altor reacții și poate limita impactul la stres. Argonul poate fi, de asemenea, amestecat cu alte gaze pentru a crea amestecuri speciale, după cum este necesar.

Producția de metale: Similar rolului său în sudură, argonul poate fi utilizat în sinteza metalelor prin alte procese, deoarece previne oxidarea (ruginirea) și deplasează gazele nedorite, cum ar fi monoxidul de carbon.

Pericolele Argonului

Faptul că argonul este inert din punct de vedere chimic nu înseamnă, din păcate, că este lipsit de pericole potențiale pentru sănătate. Gazul de argon poate irita pielea și ochii la contact, iar în forma sa lichidă poate provoca degerături (există relativ puține utilizări ale uleiului de argon, iar „uleiul de argan”, un ingredient obișnuit în produsele cosmetice, nu este chiar la distanță la fel ca argon). Nivelurile ridicate de gaz de argon din aer într-un mediu închis pot deplasa oxigenul și pot duce la probleme respiratorii, de la ușoare până la severe, în funcție de cât de mult este prezent argonul. Aceasta duce la simptome de sufocare, inclusiv dureri de cap, amețeli, confuzie, slăbiciune și tremor la capătul mai ușor, și comă și chiar moarte în cazurile cele mai extreme.

În cazurile de expunere cunoscută a pielii sau a ochilor, clătirea și clătirea cu apă caldă este tratamentul preferat. Când s-a inhalat argon, poate fi necesar un suport respirator standard, inclusiv oxigenarea cu mască, până la nivelul normal al oxigenului din sânge; scoaterea persoanei afectate din mediul bogat în argon este desigur necesară și.