Argon - Argon


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Árgon,   18 Ar
Frasco contendo um gás violeta de incandescência
Propriedades gerais
Pronúncia / Ɑr do ɡ do ɒ n / ( AR -gon )
Aparência gás incolor que exibem um brilho lilás / violeta quando colocado num campo eléctrico
Peso atómico Padrão ( A r, padrão ) [ 39,79239,963 ] convencional:  39,948
Árgon na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Ne

Ar

Kr
cloroárgonpotássio
Número atómico ( Z ) 18
Grupo grupo 18 (os gases nobres)
Período período de 3
Quadra p-bloco
categoria de elemento   gás nobre
configuração eletrônica [ Ne ] 3s 2 3p 6
Elétrons por shell
2, 8, 8
Propriedades físicas
Fase em  STP gás
Ponto de fusão 83,81  K (-189,34 ° C, -308,81 ° F)
Ponto de ebulição 87,302 K (-185,848 ° C, -302,526 ° F)
Densidade (a PTN) 1,784 g / L
quando o líquido (em  pb ) 1,3954 g / cm 3
Ponto Triplo 83,8058 K, 68,89 kPa
Ponto crítico 150,687 K, 4,863 MPa
Calor de fusão 1,18  kJ / mol
Calor da vaporização 6,53 kJ / mol
capacidade térmica molar 20,85 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K)   47 53 61 71 87
Propriedades atômicas
estados de oxidação 0
Eletro-negatividade escala Pauling: dados não
energias de ionização
  • 1: 1520,6 kJ / mol
  • 2: 2665,8 kJ / mol
  • 3: 3931 kJ / mol
  • ( Mais )
raio covalente 106 ± 10  pm
Van der Waals raio 188 pm
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de árgon
outras propriedades
Estrutura de cristal encarar-centrado cúbico (FCC)
estrutura cristalina cúbica de face centrada de árgon
Velocidade do som 323 m / s (de gás, a 27 ° C)
Condutividade térmica 17,72 × 10 - 3   W / (mK)
ordenamento magnético diamagnetic
susceptibilidade magnética -19,6 · 10 -6  cm 3 / mol
Número CAS 7440-37-1
História
Descoberta e primeiro isolamento Lord Rayleigh e William Ramsay (1894)
Principais isótopos de argônio
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
36 Ar 0,334% estável
37 Ar syn 35 d ε 37 Cl
38 Ar 0,063% estável
39 Ar vestígio 269 ​​y β - 39 K
40 Ar 99,604% estável
41 Ar syn 109,34 min β - 41 K
42 Ar syn 32,9 y β - 42 K
| referências

Árgon é um elemento químico com símbolo  Ar e número atómico  18. É no grupo 18 da tabela periódica e é um gás nobre . Árgon é a terceira mais abundante de gás na atmosfera da Terra , a 0,934% (9340 ppmv ). É mais do que duas vezes tão abundantes como o vapor de água (que em média cerca de 4000 ppmv, mas varia muito,), 23 vezes tão abundantes como o dióxido de carbono (400 ppmv), e mais do que 500 vezes tão abundantes como néon (18 ppmv). Argon é o gás nobre mais abundante na crosta terrestre, compreendendo 0,00015% da crosta.

Quase todo o árgon na atmosfera da Terra é radiogênico árgon-40 , derivados da deterioração de potássio-40 na crosta terrestre. No universo, árgon-36 é de longe a mais comum árgon isótopo , como é o mais facilmente produzido por estelar nucleosíntese em supernovas .

O nome "árgon" é derivado do Grego palavra ἀργόν , de forma singular neutro de ἀργός significando "preguiçoso" ou "inactivo", como uma referência para o facto de que o elemento sofre quase nenhuma reacções químicas. A completa octeto (oito electrões) na camada atómica exterior faz árgon estável e resistente à ligação com outros elementos. O seu ponto triplo temperatura de 83,8058  K é um ponto fixo que define na Escala Internacional de Temperatura de 1990 .

Árgon é produzido industrialmente pela destilação fraccionada de ar líquido . Árgon é usado principalmente como um inerte de gás de blindagem em outros processos industriais de alta temperatura onde ordinariamente não reactivos substâncias tornam-se reactivo de soldadura e; por exemplo, uma atmosfera de árgon é utilizado em grafite fornos eléctricos para evitar a grafite da queima. Árgon é também usado em incandescente , luz fluorescente , e outros tubos de descarga de gás. Argon faz um distintivo laser de gás azul-verde . Argon também é usado em arrancadores de clarão fluorescentes.

Características

Um pequeno pedaço de derretendo rapidamente árgon sólido

Árgon tem aproximadamente a mesma solubilidade em água, como o oxigénio e é 2,5 vezes mais solúvel em água do que o azoto . Árgon é incolor, inodoro, não inflamável e não tóxico, como um sólido, líquido ou gás. Árgon é quimicamente inerte sob a maioria das condições e formas não há compostos estáveis confirmados à temperatura ambiente.

Embora árgon é um gás nobre , ele pode formar alguns compostos sob várias condições extremas. Fluoridreto de argônio (Ḩarf), um composto de árgon com flúor e hidrogénio que é estável abaixo de 17 K (-256,1 ° C; -429,1 ° F), foi demonstrada. Embora os compostos químicos do estado fundamental neutros de árgon estão presentemente limitados a Ḩarf, árgon pode formar clatratos com água quando átomos de árgon está preso em uma rede de moléculas de água. Iões , tais como ArH +
E complexos animado de estado , tais como ArF, foram demonstradas. Cálculo teórico prevê várias mais compostos de árgon que deve ser estável, mas não foram ainda sintetizados.

História

Lord Rayleigh 'método s para o isolamento de árgon, com base num experimento de Henry Cavendish ' s. Os gases estão contidos em um pé de tubo de ensaio (A) ao longo de uma grande quantidade de fraco alcalino (B), e a corrente é transportada em fios isolados por tubos de vidro em forma de U (CC) que passam através do líquido e em volta da boca de o tubo de ensaio. As extremidades interiores de platina (DD) do fio de receber uma corrente a partir de uma bateria de cinco células Grove e uma bobina de Ruhmkorff de tamanho médio.

Argon ( grego ἀργόν , forma singular neutro de ἀργός que significa "preguiçoso" ou "inativa"), é nomeado em referência à sua inactividade química. Esta propriedade química deste primeiro gás nobre para ser descoberto impressionou os namers. Um gás não reactivo era suspeito de ser um componente de ar por Henry Cavendish em 1785. Árgon foi isolado pela primeira vez a partir de ar, em 1894 por Lord Rayleigh e Sir William Ramsay na University College London, através da remoção de oxigénio , dióxido de carbono , água e azoto a partir de uma amostra ar de limpo. Eles determinaram que o azoto produzido a partir de compostos químicos foi de 0,5% mais leve do que o azoto da atmosfera. A diferença foi pequena, mas era importante o suficiente para atrair a sua atenção por muitos meses. Eles concluíram que não era outro gás no ar misturadas com o azoto. Argon também foi encontrado em 1882 por meio de pesquisa independente do HF Newall e WN Hartley. Cada observadas novas linhas no espectro de emissão de ar que não se encontraram elementos conhecidos.

Até 1957, o símbolo para argônio foi "A", mas agora é "Ar".

Ocorrência

Árgon constitui 0,934% em volume e 1,288%, em massa, da atmosfera da Terra , e ar é a fonte principal de produtos industriais árgon purificadas. Árgon é isolado a partir do ar através de fraccionamento, o mais geralmente por criogénico destilação fraccionada , um processo que também produz purificada azoto , oxigénio , néon , cripton e xénon . Crosta e a água do mar da terra conter 1,2 ppm e 0,45 ppm de árgon, respectivamente.

isótopos

Os principais isótopos de argônio encontrados na Terra são 40
Ar
(99,6%), 36
Ar
(0,34%), e 38
Ar
(0,06%). Que ocorre naturalmente 40
K
, com uma meia-vida de 1,25 x 10 9 anos, a decai para estável 40
Ar
(11,2%) por captura de electrões ou de emissão de positrões , e também para estável 40
Ca
(88,8%) por decaimento beta . Estas propriedades e rácios são usados para determinar a idade das rochas por K-Ar namoro .

Na atmosfera da Terra, 39
Ar
é feita por raios cósmicos atividade, principalmente por captura de neutrões de 40
AR
seguido por emissão de dois neutrões. No ambiente de subsuperfície, ele também é produzido através de captura de nêutrons por 39
K
, seguido por emissão de prótons. 37
Ar
é criado a partir da captura de nêutrons por 40
Ca
, seguida por uma partícula alfa emissão como uma consequência da subsuperfície explosões nucleares . Ele tem uma meia-vida de 35 dias.

Entre locais no Sistema Solar , a composição isotópica do argônio varia muito. Onde a principal fonte de argônio é a decadência de 40
K
em rochas, 40
Ar
será o isótopo dominante, como é na Terra. Árgon produzido directamente por nucleosynthesis estelar , é dominada pelo processo alfa nuclídeo 36
Ar
. Correspondentemente, árgon solares contém 84,6% 36
Ar
(de acordo com o vento solares medições), e a proporção dos três isótopos 36 AR:  38 Ar:  40 Ar em atmosferas dos planetas é 8400: 1600: 1. Isto contrasta com a baixa abundância de primordial 36
Ar
na atmosfera da Terra, que é de apenas 31,5 ppmv (= 9340 ppmv × 0,337%), comparável com a de néon (18,18 ppmv) na terra e com gases interplanetarias, medidos por sondas .

As atmosferas de Marte , Mercúrio e Titan (a maior lua de Saturn ) conter árgon, predominantemente como 40
Ar
, e o seu conteúdo pode ser tão elevada quanto 1,93% (Mars).

A predominância de radiogênico 40
AR
é a razão do peso atómico padrão de árgon terrestre é maior do que a do elemento seguinte, potássio , um facto que foi intrigante quando árgon foi descoberto. Mendeleev posicionados os elementos em sua tabela periódica , a fim de peso atómico, mas a inércia de árgon sugeriu uma colocação antes de o reactivo de metal alcalino . Henry Moseley depois resolveu este problema, mostrando que a tabela periódica é realmente dispostos em ordem de número atômico (ver História da tabela periódica ).

compostos

Octeto completo de Argon de elétrons indica completa s e p subshells. Este completo camada de valência faz árgon muito estável e extremamente resistentes a ligação com outros elementos. Antes de 1962, o árgon e outros gases raros foram considerados como sendo quimicamente inertes e incapazes de formar compostos; no entanto, os compostos de gases nobres mais pesadas já foram sintetizados. O primeiro composto de árgon com pentacarbonilo de tungsténio, W (CO) 5 Ar, foi isolado em 1975. No entanto, não foi amplamente reconhecido nessa altura. Em Agosto de 2000, um outro composto de árgon, fluoridreto de argônio (Ḩarf), foi formado por investigadores da Universidade de Helsínquia , fazendo incidir luz ultravioleta em atmosfera de árgon congeladas contendo uma pequena quantidade de fluoreto de hidrogénio com iodeto de césio . Esta descoberta causou o reconhecimento de que o árgon pode formar compostos fracamente ligados, mesmo que ele não foi o primeiro. É estável até 17  kelvin s (-256 ° C). O metaestável ARCF 2+
2
dicatião, que é valence- isoeletrônica com fluoreto de carbonilo e fosgénio , foi observada em 2010. Argon-36 , sob a forma de hidreto de árgon ( argônio ) iões, foi detectada em meio interestelar associada com a nebulosa de caranguejo supernova ; esta foi a primeira molécula nobre-gás detectado no espaço exterior .

Sólido árgon hidreto (Ar (H 2 ) 2 ) tem a mesma estrutura cristalina que a MgZn 2 fase de Laves . Ele forma a pressões entre 4,3 e 220 GPa, embora as medições Raman sugerem que os H 2 moléculas em Ar (H 2 ) 2 dissociar acima de 175 GPa.

Produção

Industrial

Árgon é produzido industrialmente pela destilação fraccionada do ar líquido num criogénico de separação de ar da unidade; um processo que separa azoto líquido , que ferve a 77,3 K, entre o árgon, o qual entra em ebulição aos 87,3 K, e oxigénio líquido , que ferve a 90,2 K. Cerca de 700.000 toneladas de árgon são produzidos em todo o mundo cada ano.

Em decaimento radioactivo

40 Ar , o mais abundante isótopo de árgon, é produzido pela decomposição de 40 K com uma meia-vida de 1,25 x 10 9 anos, por captura de electrões ou de emissão de positrões . Devido a isso, ele é usado em potássio-argônio para determinar a idade das rochas.

aplicações

Cilindros contendo gás árgon para utilização na extinção de incêndios, sem danificar o equipamento servidor

Árgon tem várias propriedades desejáveis:

  • Árgon é um quimicamente gás inerte .
  • Árgon é a alternativa mais barata quando azoto não é suficientemente inerte.
  • Árgon tem uma baixa condutividade térmica .
  • Árgon tem propriedades electrónicas (ionização e / ou o espectro de emissão) desejáveis ​​para algumas aplicações.

Outros gases nobres seria igualmente adequada para a maioria destas aplicações, mas árgon é, de longe, o mais barato. Árgon é barato, uma vez que ocorre naturalmente no ar e é prontamente obtido como um subproduto da criogénico de separação de ar na produção de oxigénio líquido e azoto líquido : os principais constituintes de ar são usados em larga escala industrial. Os outros gases nobres (excepto hélio ) são produzidos desta forma, bem como, mas árgon é o mais abundante de longe. A maior parte das aplicações de árgon surgir simplesmente porque é inerte e relativamente barato.

Processo industrial

O árgon é utilizado em alguns processos industriais de alta temperatura em que as substâncias normalmente não reactivos se tornam reactivos. Por exemplo, uma atmosfera de árgon é usado em fornos eléctricos de grafite para evitar a grafite da queima.

Para alguns destes processos, a presença de gases de azoto ou de oxigénio pode causar defeitos no interior do material. O árgon é utilizado em alguns tipos de soldadura por arco , tal como soldadura por arco de gás e Soldagem TIG , assim como no processamento de titânio e outros elementos reactivos. Uma atmosfera de árgon, também é utilizado para o crescimento de cristais de silício e germânio .

Árgon é usado na indústria de aves de capoeira para asfixiar aves, quer para abate em massa após surtos da doença, ou como um meio de abate mais humano do que o banho eléctrico. Árgon é mais denso do que o ar e desloca oxigénio perto do chão durante a gaseificação . Sua natureza não-reativo torna adequado num produto alimentar, e uma vez que substitui o oxigênio dentro do pássaro morto, argônio também aumenta a vida de prateleira.

Árgon é por vezes utilizado para extinção de incêndios , onde equipamento valioso podem ser danificados por água ou espuma.

Pesquisa científica

Árgon líquido é usado como o alvo para os experimentos de neutrinos e directas de matéria escura pesquisas. A interacção entre os hipotéticos WIMPs e um núcleo de árgon produz cintilação luz que é detectada por tubos fotomultiplicadores . Os detectores de duas fases contendo gás árgon são usados para detectar os electrões ionizados produzidos durante o espalhamento FRACO-núcleo. Tal como acontece com a maioria dos outros gases nobres liquefeitos, árgon tem um rendimento luminoso elevado de cintilação (cerca de 51 fotões / keV), é transparente para a sua própria luz de cintilação, e é relativamente fácil de purificar. Em comparação com xénon , árgon é mais barato e tem um perfil de tempo de cintilação distinta, o que permite a separação de recuos electrónicos de recuos nucleares. Por outro lado, seu fundo intrínseca-ray beta é maior devido a 39
Ar
contaminação, a menos que se utiliza árgon a partir de fontes subterrâneas, que tem muito menos 39
Ar
contaminação. A maior parte da argônio na atmosfera da Terra foi produzido por captura eletrônica de longa duração 40
K
( 40
K
+ e -40
Ar
+ ν) presente em potássio natural dentro da Terra. a 39
Ar
actividade na atmosfera é mantido por produção cosmogênico através da reacção nocaute 40
Ar
(n, 2n) 39
Ar
reacções e semelhantes. A meia-vida de 39
Ar
é de apenas 269 anos. Como resultado, o subsolo Ar, protegido por rocha e água, tem muito menos 39
Ar
contaminação. Os detectores de matéria escura actualmente em funcionamento com árgon líquido incluem DarkSide , urdidura , ARDM , MicroClean e DEAF . Experimentos Neutrino incluem ICARUS e MicroBooNE , ambos os quais utilizam-alta pureza líquido árgon numa câmara de projecção tempo para imagiologia tridimensional de grão fino de interacções neutrinos.

preservativo

Uma amostra de césio é embalado sob atmosfera de árgon para evitar reacções com ar

Árgon é usado para deslocar o oxigénio e humidade contendo ar no material de embalagem para prolongar o tempo de vida dos conteúdos (árgon tem o código Europeia aditivo alimentar E938). Oxidação aérea, hidrólise, e outras reacções químicas que degradam os produtos são retardados ou impedidos inteiramente. Produtos químicos de alta pureza e produtos farmacêuticos são por vezes embalados e selados em argônio.

Em enologia , o árgon é utilizado em uma variedade de actividades para proporcionar uma barreira contra o oxigénio na superfície do líquido, que podem estragar o vinho mediante a alimentação de ambos metabolismo microbiano (como com bactérias de ácido acético ) e padrão redox química.

Árgon é por vezes usado como propulsor em aerossol latas para produtos tais como verniz , poliuretano , e tintas, e para deslocar o ar, quando a preparação de um recipiente para o armazenamento após a abertura.

Desde 2002, a American National Archives armazena importantes documentos nacionais, como a Declaração de Independência ea Constituição em casos cheio de argônio para inibir sua degradação. Árgon é preferível para o hélio, que tinha sido usado nos últimos cinco décadas, porque o gás hélio escapa através dos poros intermoleculares na maioria dos recipientes e deve ser periodicamente substituído.

Equipamento de laboratório

Caixas de luvas são muitas vezes preenchidos com árgon, que recircula através lavadores para manter um oxigénio -, azoto -, e atmosfera isenta de humidade

Árgon pode ser usado como o gás inerte dentro de linhas de Schlenk e caixas de luvas . Árgon é o preferido para azoto menos caro em casos em que o azoto pode reagir com os reagentes ou aparelhos.

Árgon pode ser usado como o gás de transporte em cromatografia em fase gasosa e em espectrometria de massa por ionização por electropulverização ; é o gás de escolha para o plasma utilizado no ICP espectroscopia . Árgon é o preferido para o revestimento por pulverização de amostras para microscopia electrónica de varrimento . Gon gasoso, também é vulgarmente utilizada para deposição por pulverização de camadas finas como na microelectrónica e para limpeza bolacha em microfabricação .

uso médico

Criocirurgia procedimentos tais como crioablação uso árgon líquido para destruir o tecido, tais como câncer células. Ele é usado num processo chamado de "coagulação-árgon reforçada", uma forma de árgon feixe de plasma electrocirurgia . O procedimento acarreta um risco de produzir embolia gasosa e resultou na morte de pelo menos um paciente.

Azul lasers de árgon são utilizados em cirurgia para soldar artérias, destruir tumores, e defeitos do olho correctas.

Árgon também tem sido usada experimentalmente para substituir azoto na respiração ou descompressão mistura conhecida como Argox , para acelerar a eliminação de azoto dissolvido a partir do sangue.

Iluminação

Árgon lâmpada de descarga de gás que forma o símbolo de árgon, "Ar"

Luzes incandescentes são preenchidos com árgon, para preservar os filamentos a uma temperatura elevada de oxidação. É utilizado para o modo específico que ioniza e emite luz, tal como em globos de plasma e calorimetria em experimental física de partículas . Lâmpadas de descarga de gás cheias de árgon puro fornecer luz lilás / violeta; com árgon e alguns mercúrio, luz azul. Árgon é também utilizado para azul e verde laser árgon-ião .

usos diversos

O árgon é utilizado para isolamento térmico em janelas eficientes em termos de energia . Argon também é usado em técnicas de mergulho para inflar a roupa seca , porque é inerte e tem baixa condutividade térmica.

O árgon é utilizado como um propulsor no desenvolvimento da específico foguete impulso magnetoplasma Variável (VASIMR). Gon gasoso comprimido é deixado expandir, para arrefecer as cabeças de candidato de algumas versões do AIM-9 Sidewinder míssil e outros mísseis que usam cabeças de candidato a arrefecidas térmicas. O gás é armazenado a alta pressão .

Argon-39, com uma meia-vida de 269 anos, tem sido usado para uma série de aplicações, principalmente núcleo de gelo e águas subterrâneas namoro. Além disso, datando de potássio-argônio e relacionado namoro argônio-argônio é usado para data sedimentar , metamórfico , e rochas ígneas .

Árgon foi utilizado por atletas como um agente de dopagem para simular hipóxicas condições. Em 2014, a Agência Mundial Anti-Doping (WADA), acrescentou argônio e xenônio à lista de substâncias e métodos proibidos, embora neste momento não há nenhum teste confiável para o abuso.

Segurança

Embora árgon é não-tóxico, isto é 38% mais denso do que o ar e, por conseguinte, considerado um perigoso asphyxiant em áreas fechadas. É difícil de detectar porque é incolor, inodoro e insípido. Um incidente 1994, em que um homem foi asfixiados após inserção de uma secção preenchida com árgon de tubo de óleo em construção no Alasca , destaca os perigos de vazamento de tanque de árgon em espaços confinados e enfatiza a necessidade para a utilização, armazenamento e manuseamento.

Veja também

Referências

Outras leituras

links externos