Sadržaj
Ako bi vas netko pitao da navedete tri najzastupljenija plina u Zemljinoj atmosferi, mogli biste nekim redoslijedom izabrati kisik, ugljični dioksid i dušik. Da jeste, bili biste u pravu - uglavnom. Malo je poznata činjenica da iza dušika (N2) i kisik (O2), treći najbrojniji plin je plemeniti plin argon, koji čini nešto manje od 1 posto sastava neviđenog u atmosferi.
Šest plemenitih plinova svoje ime dobiva po činjenici da su, s gledišta kemije, ti elementi izdvojeni, čak i bahati: ne reagiraju s drugim elementima, pa se ne vežu za druge atome da tvore složenije spojeve. Umjesto da ih u industriji učine beskorisnima, ta tendencija da paze na vlastito atomsko poslovanje čini ono što neki od ovih plinova čine pri ruci u posebne svrhe. Pet glavnih primjena argona, na primjer, uključuje njegovo smještanje u neonske svjetiljke, njegovu sposobnost pomaganja u određivanju starosti vrlo starih tvari, njegovu upotrebu kao izolatora u proizvodnji metala, njegovu ulogu zavarivačkog plina i njegovu uporabu u 3-D ing.
Osnove plemenitih plinova
Šest plemenitih plinova - helij, neon, argon, kripton, ksenon i radon - zauzimaju desni desni stupac u periodnoj tablici elemenata. (Svako ispitivanje kemijskog elementa mora biti popraćeno periodičnom tablicom; vidjeti Resurse za interaktivni primjer.) Realne posljedice toga su da plemeniti plinovi nemaju dijelive elektrone. Umjesto kao kutija za slagalice koja sadrži točno odgovarajući broj komada, argon i njegovih pet rođaka nemaju subatomske nedostatke koje bi trebalo mijenjati donacijama drugih elemenata, a nema dodatnih dodataka koji lebde okolo da doniraju zauzvrat. Formalni izraz za ovu nereaktivnost plemenitih plinova je "inertan".
Poput dovršene zagonetke, i plemeniti plin je kemijski vrlo stabilan. To znači da je, u usporedbi s drugim elementima, teško srušiti najudaljenije elektrone iz plemenitih plinova pomoću snopa energije. To znači da ti elementi - jedini elementi koji postoje kao plinovi pri sobnoj temperaturi, a svi su tekućina ili kruta tvar - imaju ono što se naziva visokom ionizacijskom energijom.
Helij, s jednim protonom i jednim neutronom, drugi je najbrojniji element u svemiru iza vodika, koji sadrži samo proton. Ogromna, neprekidna reakcija nuklearne fuzije koja je odgovorna za to da su zvijezde super svijetli objekti kakvi jesu, nije više od bezbrojnih atoma vodika koji se sudaraju kako bi formirali atome helija u razdoblju od milijardu godina.
Kad električna energija prođe kroz plemeniti plin, emitira se svjetlost. Ovo je osnova za neonske znakove, što je općeniti izraz za svaki takav prikaz stvoren pomoću plemenitog plina.
Svojstva Argona
Argon, skraćeno Ar, element je broj 18 na periodičnoj tablici, što ga čini trećim najlakšim od šest plemenitih plinova iza helija (atomski broj 2) i neona (broj 10). Kao što odgovara elementu koji leti pod kemijskim i fizičkim radarima ako ga ne izazove, bezbojan je, bez mirisa i ukusa. Molekulska masa je 39,7 grama po molu (poznata i kao daltoni) u svojoj najstabilnijoj konfiguraciji. Možete se prisjetiti iz drugog čitanja da većina elemenata dolazi u izotopima, a to su verzije istog elementa s različitim brojem neutrona, a time i različitim masama (broj protona se ne mijenja ili će se identitet samog elementa morati promijeniti ). To ima kritične posljedice u jednoj od glavnih primjena argona.
Upotrebe argona
Neonska svjetla: Kao što je opisano, plemeniti plinovi prikladni su za stvaranje neonskih svjetala. U tu se svrhu koristi Argon, zajedno s neonom i kriptonom. Kad električna energija prođe kroz plin argon, ona privremeno pobuđuje najudaljenije orbite elektrode i uzrokuje da nakratko skoče na višu "školjku" ili razinu energije. Kad se elektron zatim vrati na svoju naviknutu energetsku razinu, emitira foton - bezmasni paket svjetla.
Datum upoznavanja s radioizotopom: Argon se može upotrebljavati zajedno s kalijem, ili K, što je element broj 19 na periodičnoj tablici, za datiranje predmeta starih 4 milijarde godina. Proces funkcionira ovako:
Kalij obično ima 19 protona i 21 neutrona, što mu daje približno istu atomsku masu kao i argon (nešto manje od 40 godina), ali s različitim sastavom protona i neutrona. Kada se radioaktivna čestica poznata kao beta čestica sudara s kalijem, ona može pretvoriti jedan od protona u jezgri kalija u neutron, mijenjajući sam atom u argon (18 protona, 22 neutrona). To se događa predvidivom i fiksnom brzinom tijekom vremena, i to vrlo sporo. Dakle, ako znanstvenici ispituju uzorak, recimo, vulkanske stijene, mogu usporediti omjer argona i kalija u uzorku (koji se s vremenom povećava) s omjerom koji bi postojao u "potpuno novom" uzorku i odrediti kako stara je stijena.
Imajte na umu da se to razlikuje od "datiranja ugljikom", termina koji se često pogrešno označava korištenjem metoda radioaktivnog raspadanja za datiranje starih objekata. Datiranje iz ugljika, samo specifična vrsta radioizotopskog datiranja, korisno je samo za predmete za koje je poznato da su stari tisuće godina.
Zaštitni plin u zavarivanju: Argon se koristi u zavarivanju specijalnih legura kao i u zavarivanju automobilskih okvira, prigušivača i drugih dijelova automobila. Naziva se štitnim plinom jer ne reagira s bilo kojim plinovima i metalima koji lebde u blizini metala za zavarivanje; ona samo zauzima prostor i sprječava da se u blizini pojave druge neželjene reakcije zahvaljujući reaktivnim plinovima poput dušika i kisika.
Toplinska obrada: Kao inertni plin, argon se može koristiti za osiguravanje postavki bez kisika i dušika za postupke toplinske obrade.
3-D ing: Argon se koristi za rastuće polje trodimenzionalnog ing. Tijekom brzog zagrijavanja i hlađenja materijala, plin će spriječiti oksidaciju metala i ostale reakcije te može ograničiti utjecaj stresa. Argon se također može miješati s drugim plinovima kako biste stvorili specijalne mješavine po potrebi.
Proizvodnja metala: Slično svojoj ulozi u zavarivanju, argon se može upotrijebiti u sintezi metala drugim postupcima jer sprečava oksidaciju (hrđanje) i istiskuje neželjene plinove poput ugljičnog monoksida.
Opasnosti od Argona
To što je argon hemijski inertan, nažalost, ne znači da nije potencijalno opasan po zdravlje. Plin argon može nadražiti kožu i oči pri kontaktu, a u svom tekućem obliku može izazvati smrzavanje (relativno je malo korištenja argonovog ulja, a „arganovo ulje“, uobičajeni sastojak u kozmetici, nije ni na daljinu isto što i argon). Visoka razina plina argona u zraku u zatvorenom okruženju može istisnuti kisik i dovesti do respiratornih problema u rasponu od blagih do teških, ovisno o tome koliko argona ima. To rezultira simptomima gušenja, uključujući glavobolju, vrtoglavicu, zbunjenost, slabost i drhtanje na blažem kraju, i komu, pa čak i smrt u najekstremnijim slučajevima.
U slučajevima poznate izloženosti koži ili očima poželjno je ispiranje i ispiranje toplom vodom. Kada se argon udahne, možda će biti potrebna standardna potpora za disanje, uključujući oksigenaciju maskom, da se razina kisika u krvi vrati u normalu; Izbacivanje pogođene osobe iz okruženja bogatog argonom također je nužno.