Аргон кислород характеристики и применение. Где применяют газ аргон? Преимущества и недостатки сварки в защитной среде аргона

Общие сведения

Аргон — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха. Третий по распространённости элемент в земной атмосфере (после азота и кислорода) — 0,93 % по объёму и 1,29 % по массе. Аргон — самый распространённый инертный газ в земной атмосфере, в 1 м 3 воздуха содержится 9,34 л аргона (для сравнения: в том же объеме воздуха содержится 18,2 см 3 неона, 5,2 см 3 гелия, 1,1 см 3 криптона, 0,09 см 3 ксенона). Есть аргон и в воде, до 0,3 см 3 в литре морской и до 0,55 см 3 в литре пресной воды. Его среднее содержание в земной коре (кларк) — 0,04 г на тонну, что в 14 раз больше, чем гелия, и в 57 — чем неона. Получается, что на Земле аргона намного больше, чем всех прочих элементов его группы, вместе взятых.

Неочищенный поток аргона, содержащий до 5% кислорода, удаляют из основной колонны разделения воздуха и очищают для получения требуемой коммерческой степени чистоты. Аргон также может быть извлечен из выхлопных потоков некоторых аммиачных установок. Промышленные применения Аргон имеет множество различных применений во многих отраслях. Наиболее распространенный в качестве защитного газа для дуговой сварки — либо в чистом виде, либо в составе различных смесей. Это один из основных газов, используемых в заполняющих смесях для ламп накаливания, люминесцентных ламп и тиратронных радиоламп.

Физические свойства

Аргон — одноатомный газ с температурой кипения (при нормальном давлении) -185,9 °C (немного ниже, чем у кислорода, но немного выше, чем у азота). Температура плавления -189,4°С. В 100 мл воды при 20 °C растворяется 3,3 мл аргона, в некоторых органических растворителях аргон растворяется значительно лучше, чем в воде.

Он также используется в качестве газа-носителя при хроматографии, распылении, плазменном травлении и ионных имплантациях. Он обеспечивает полную атмосферу в выращивании кристаллов, виноградарстве и фармацевтической упаковке. Для эксимерных лазеров аргон смешивают с фтором и гелием. В качестве изоляционного газа аргон является популярным способом улучшения теплоизоляции в многослойных окнах.

Условия и преимущества сотрудничества с М-Газ

Он имеет много защитных применений в металлургической, сталелитейной и термообработке — особенно в случае металлов, подверженных азотированию, при обработке азотной атмосферой. Менее распространенные применения включают криохирургия, охлаждение, обезуглероживание нержавеющей стали, вздутие подушек безопасности, тушение пожара, спектроскопия, спектрометрия и очистка или балансировка в лабораториях.

Химические свойства

Название «аргон» (от греч. — ленивый, медленный, неактивный) — подчеркивает важнейшее свойство элемента — его химическую неактивность.

Пока известны только 2 химических соединения аргона — гидрофторид аргона и CU(Ar)O, которые существуют при очень низких температурах. Кроме того, аргон образует эксимерные молекулы, то есть молекулы, у которых устойчивы возбужденные электронные состояния и неустойчиво основное состояние. Также со многими веществами, между молекулами которых действуют водородные связи (водой, фенолом, гидрохиноном и другими), образует соединения включения (клатраты), где атом аргона, как своего рода «гость», находится в полости, образованной в кристаллической решётке молекулами вещества-хозяина.

В винодельческой и винодельческой промышленности часто задают вопрос: что лучше для производства вина, азота или аргона? Оба являются инертными газами при комнатной температуре, и оба используются для замачивания емкостей для вина и промывки или продувки.

Существуют также некоторые ключевые отличия. Аргон может поставляться только в резервуарах, в то время как азот может поставляться через собственное производство газа.

• Аргон примерно в четыре раза дороже азота, потому что его меньше в воздухе.
• Аргон примерно в 4 раза плотнее азота.

Плотность аргона может вводить в заблуждение. Поскольку это тяжелее воздуха, многие виноделы предполагают, что он будет стратифицироваться при добавлении к свободному пространству резервуара и останется там, неповрежденным и неизменным.

Получение

Получают аргон как побочный продукт при разделении воздуха на кислород и азот. Обычно используют воздухоразделительные аппараты двукратной ректификации, состоящие из нижней колонны высокого давления (предварительное разделение), верхней колонны низкого давления и промежуточного конденсатора-испарителя. В конечном счете азот отводится сверху, а кислород – из пространства над конденсатором. Летучесть аргона больше, чем кислорода, но меньше, чем азота. Поэтому аргонную фракцию отбирают в точке, находящейся примерно на трети высоты верхней колонны, и отводят в специальную колонну. Дальше следует очистка «сырого» аргона от кислорода (химическим путем или адсорбцией) и от азота (ректификацией).

Аргон, будучи идеальным газом, легко смешивается с воздухом через процесс молекулярной диффузии, который разрушает этот стратифицирующий эффект. Представьте, что кто-то открывает бутылку аммиака в дальнем конце комнаты, и через минуту или две вы можете почувствовать ее запах — это молекулярная диффузия в действии.

Гравитация имеет лишь небольшую тенденцию концентрировать более тяжелый газ. Поскольку аргон настолько дорогой, винодельни, использующие его, имеют тенденцию только превышать — как правило, три раза в неделю — и не знают, как быстро рассеивается аргон. Поскольку другие молекулярные силы работают, аргон будет расширяться с течением времени, ослабляя его защитные способности и оставляя вино уязвимым для окисления.

Применение

Аргон находит широкое применение благодаря своему основному свойству — химической неактивности.

Первоначально главным потребителем аргона была электровакуумная техника . И сейчас подавляющее большинство ламп накаливания (миллиарды штук в год) заполняют смесью аргона (86%) и азота (14%). Переход с чистого азота на эту смесь повысил светоотдачу ламп. Поскольку в аргоне удачно сочетаются значительная плотность с малой теплопроводностью, металл нити накаливания испаряется в таких лампах медленнее, передача тепла от нити к колбе в них меньше. Используется аргон и в соврем

аргон — Argon — qwe.wiki

Химический элемент с атомным номером 18

Эта статья о химическом элементе. Для использования в других целях, см Аргон (значения) .

Химический элемент с атомным номером 18

Аргон,   ₁₈ Ar

аргон
Произношение	Ɑːr ɡ ɒ п / ​ ( АР -угольник )
Внешность	бесцветный газ демонстрируя сирень / фиолетовое свечение при помещении в электрическом поле
Стандартный атомный вес г, станд (Ar)	[ 7001397920000000000 ♠39,792 ,  7001399630000000000 ♠39,963 ] обычный:  7001399480000000000 ♠39,948
Аргон в периодической таблице
Атомный номер ( Z )	18
группа	Группа 18 (благородные газы)
период	период 3
блок	п-блок
категория Элемент	благородный газ
Электронная конфигурация	[ Н ] 3s 2 3p 6
Электроны в оболочке	2, 8, 8
Физические свойства
Фаза на  STP	газ
Температура плавления	83.81  К (-189,34 ° С, -308,81 ° F)
Точка кипения	87,302 К (-185,848 ° С, -302,526 ° F)
Плотность (при НТД)	1,784 г / л
когда жидкость (в  п.н. )	1,3954 г / см 3
Тройная точка	83,8058 К, 68,89 кПа
Критическая точка	150,687 К, 4,863 МПа
Теплота плавления	1,18  кДж / моль
Теплота парообразования	6,53 кДж / моль
Молярная теплоемкость	20,85 Дж / (моль · К)
Давление газа Р  (Па) 1 10 100 1 к 10 к 100 к при  Т  (К)   47 53 61 71 87
Атомные свойства
Окислительные состояния	0
Электроотрицательность	Полинг шкала: нет данных
энергия ионизации	1-й: 1520,6 кДж / моль 2-й: 2665,8 кДж / моль Третий: 3931 кДж / моль ( Более )
радиус Ковалентного	106 ± 10  вечера
Ван-дер-Ваальса радиус	188 ч
Спектральные линии аргона
Другие свойства
Естественное явление	исконный
Кристальная структура	​гранецентрированной кубической (ГЦК)
Скорость звука	323 м / с (газ, при 27 ° C)
Теплопроводность	17,72 × 10 — 3   Вт / (м · К)
Магнитное упорядочение	диамагнитный
магнитная восприимчивость	-19,6 · 10 -6  см 3 / моль
Количество CAS	7440-37-1
история
Открытие и первый изоляции	Лорд Рейли и Уильям Рамсей (1894)
Основные изотопы аргона
36 Ar и 38 Ar содержание может быть столь же высоким , как 2,07% и 4,3% соответственно , в природных образцах. 40 Ar является остатком в таких случаях, содержание которых может быть столь же низким , как 93,6%.
| Рекомендации

Аргон является химическим элементом с символом  Ar и атомным номером  18. Это находится в группе 18 периодической таблицы и представляет собой благородный газ . Аргон является третьим наиболее распространенным газа в атмосфере Земли , на 0,934% (9340 млн — ). Это более чем в два раза , как обильные , как водяной пар (который составляет в среднем около 4000 объемных частей на миллион, но сильно варьирует), 23 раз , как обильные , как диоксид углерода (400 промилле по объему), и более чем в 500 раз , как обильные , как неон (18) промилле по объему. Аргон является наиболее распространенным благородным газом в земной коре, содержащая 0,00015% от коры.

Почти все аргона в атмосфере Земли является радиогенный аргон-40 , полученный от распада на калий-40 в земной коре. Во вселенной, аргон-36 на сегодняшний день является наиболее распространенным аргона изотопа , как это наиболее легко получают путем звездного нуклеосинтеза в сверхновых .

Название «аргон» происходит от греческого слова ἀργόν , стерилизуют единственная форма ἀργός означает «ленивый» или «неактивный», в качестве ссылки на тот факт , что элемент подвергается практически нет химических реакций. Полный октет (восемь электронов) во внешней оболочке атома аргона делает стабильным и устойчивым к склеиванию с другими элементами. Его тройная точка температурой 83.8058  K является определяющей фиксированной точкой в международной температурной шкале 1990 года .

Аргон получают промышленно с помощью фракционной перегонки из жидкого воздуха . Аргон в основном используются в качестве инертного защитного газа при сварке и других промышленных высокотемпературных процессах , где обычно инертные вещества становятся реактивными; например, в атмосфере аргона используется в графитовых электрических печах , чтобы предотвратить графит от горения. Аргон также используется в ламп накаливания , люминесцентное освещение , и других газоразрядных трубок. Аргон делает отличительный сине-зеленый газовый лазер . Аргон также используется в люминесцентных стартеров тлеющего.

Характеристики

Небольшой кусочек быстро плавильного твердого аргона

Аргон имеет приблизительно такую же растворимость в воде , как кислород и в 2,5 раза больше , растворим в воде , чем азот . Аргон бесцветен, не имеет запаха, нетоксичен и негорюч в виде твердого вещества, жидкости или газа. Аргон химически инертен при большинстве условий и формах ни одного подтвержденных стабильных соединений при комнатной температуре.

Хотя аргон является инертным газом , он может образовывать несколько соединений при различных экстремальных условиях. Гидрофторид аргон (Harf), соединение аргона с фтором и водородом , который стабилен ниже 17 К (-256.1 ° C; -429,1 ° F), был продемонстрировано. Несмотря на то, что нейтральное основном состоянии химических соединения аргона в настоящее время ограничены HArF, аргон может образовывать клатраты с водой , когда атомы аргона в ловушке в решетке молекул воды. Ионы , такие как ArH ⁺
_{И возбужденные состояния комплексы , такие как ArF, были продемонстрированы. Теоретический расчет предсказывает несколько больше аргона соединений , которые должны быть стабильными , но еще не были синтезированы.}

история

Лорд Рейли «метод с для выделения аргона, на основе эксперимента Генри Кавендиш » ы. Газа содержится в пробирке (А) , стоя слишком большое количество слабой щелочи (В), а ток подаются в проводах изолированных от U-образных стеклянных трубок (CC) , проходящих через жидкость и вокруг устья тест-трубка. Внутренние концы платины (DD) проволок получают ток от батареи из пяти клеток Grove и катушки Румкорфа среднего размера.

Аргон ( греческий ἀργόν , стерилизуют единственная форма ἀργός означает «ленивый» или «неактивный»), назван в отношении его химической активности. Это химическое свойство этого первого благородного газа , чтобы быть обнаруженными впечатлить namers. Инертное газ предположительно компонент воздуха Генри Кавендиш в 1785 Аргоне впервые был выделена из воздуха в 1894 годом Рэлея и сэр William Ramsay в University College London путем удаления кислорода , углекислого газ , воды и азот из образца чистый воздух. Они установили , что азот получают из химических соединений составляла 0,5% легче , чем азот из атмосферы. Разница была небольшой, но это было достаточно важно , чтобы привлечь их внимание в течение многих месяцев. Они пришли к выводу , что существует другой газ в воздухе , смешанный с азотом. Аргон также встречается в 1882 году в ходе независимого исследования ВЧ Ньюолл и WN Хартли. Каждые обнаружены новые линии в спектре излучения воздуха , который не соответствует известным элементам.

До 1957 года, символ для аргона не было «А», но теперь «Ар».

Вхождение

Аргон составляет 0.934% по объему и 1.288% по массе земной атмосферы , и воздух является основным промышленным источником очищенных продуктов аргона. Аргон изолирован от воздуха путем фракционирования, наиболее часто путь криогенной фракционной перегонки , процесс , который также производит очищенный азот , кислород , неон , криптон и ксенон . В земной коре и морской воды содержат 1,2 м.д. и 0,45 м.д. аргона, соответственно.

Изотопы

Основные изотопы аргона , найденные на Земле ⁴⁰
_{Ar (99,6%), ³⁶
Ar (0,34%), и ³⁸
Ar (0,06%). Встречающиеся в природе ⁴⁰
К , с периодом полураспада 1,25 × 10 ⁹ лет, распадается на стабильный ⁴⁰
Ar (11,2%) путем захвата электрона или позитронов , а также стабильный ⁴⁰
Са (88,8%) с помощью бета — распада . Эти свойства и соотношения используются для определения возраста пород с помощью K-Ar датирования .}

В атмосфере Земли, ³⁹
_{Ar производится луче космической деятельности, в первую очередь нейтронного захвата ⁴⁰
Ar с последующим испусканием двух нейтронов. В среде подповерхностного, также производится путем захвата нейтронов на ³⁹
К , с последующим испусканием протона. ³⁷
Ar создается из захвата нейтронов на ⁴⁰
Ca сопровождается альфа — частиц излучения в результате подземных ядерных взрывов . Она имеет период полураспада 35 дней.}

Между мест в Солнечной системе , изотопный состав аргона сильно варьирует. Там , где основной источник аргона является распадом ⁴⁰
_{K в породах, ⁴⁰
Ar будет доминирующим изотопом, так как она находится на Земле. Аргон производится непосредственно звездным нуклеосинтезом , доминируют альфа-процесс нуклида ³⁶
Ar . Соответственно, солнечный аргон содержит 84,6% ³⁶
Ar (согласно солнечным ветру измерениям), а отношение трех изотопов ³⁶ Ar:  ³⁸ Ar:  ⁴⁰ Ar в атмосферах внешнего планета 8400: 1600: 1. Это контрастирует с низкой численностью изначальных ³⁶
Ar в атмосфере Земли, что только 31,5 промилле (= 9340 × 0,337 млн.%), сравнимые с этим неоном (18,18) млн — на Земле и с межпланетными газами, измеренных с помощью зондов .}

Атмосферы Марс , Меркурий и Титан (самый большой луны Сатурна ) содержат аргон, преимущественно в виде ⁴⁰
_{Ар , и его содержание может быть столь же высоким , как 1,93% (Mars).}

Преобладание радиогенных ⁴⁰
_{Ar является причиной стандартный атомный вес земного аргона больше , чем у следующего элемента, калия , факт , который был загадочным , когда был обнаружен аргон. Менделеева расположены элементы на его периодической таблицы в порядке атомного веса, но инертность аргона предложили размещение до того реактивного щелочного металла . Мозли позже решил эту проблему, показав , что периодическая таблица фактически расположены в порядке атомным номером (см История периодической таблицы ).}

соединений

Полный октет Аргон о электронов указывает на полное s и р Подоболочки. Эта полная валентная оболочка делает аргон очень стабильный и чрезвычайно устойчив к связи с другими элементами. До 1962 г., аргон и другие благородные газы считались химически инертны и не способны образовывать соединения; Однако, с тех пор были синтезированы соединения тяжелых благородных газов. Первый аргон соединение с вольфрамовым пентакарбонилом W (CO) ₅ Ара, был выделен в 1975 г. Тем не менее он не получил широкое признание в то время. В августе 2000 года , еще одного соединения аргона, гидрофторид аргон (HArF), было сформировано исследователями из Университета Хельсинки , сияя ультрафиолетовый свет на замороженном аргон , содержащий небольшое количество фтористого водорода с йодидом цезия . Это открытие привело к признанию того, что аргон может образовывать слабо связанные соединения, даже если он не был первым. Он стабилен до 17  Кельвина с (-256 ° С). Метастабильное ArCF ²⁺
₂ дикатиона, который валентный изоэлектронный с карбонилфторидом и фосгеном , наблюдались в 2010 году Аргона-36 , в виде гидрида аргона ( argonium ионов), было обнаружено в межзвездной среде , связанную с Крабовидной туманностью сверхновой ; это была первая молекула благородного газа обнаружены в космическом пространстве .

Твердый аргон гидрид (Ar (H ₂ ) ₂ ) имеет такую же кристаллическую структуру , как MGZN ₂ фаза Лавеса . Он образует при давлении между 4,3 и 220 ГПа, хотя измерения комбинационного рассеяния свидетельствуют о том , что H ₂ молекулы в Ar (H ₂ ) ₂ диссоциируют выше 175 ГПа.

производство

промышленные

Аргон получают промышленно с помощью фракционной перегонки из жидкого воздуха в криогенной сепарации воздуха блока; процесс , который отделяет жидкий азот , который кипит при 77,3 K, из аргона, который кипит при 87,3 K, и жидкий кислород , который кипит при 90,2 К. Примерно 700 000 тонн в год аргона произведены во всем мире.

В радиоактивных распадах

⁴⁰ Ar , наиболее распространенным изотопом аргона, получают при распаде ⁴⁰ K сполураспада 1,25 × 10 ⁹ лет путем захвата электрона или позитронов . Изза этого, он используется в калий-аргонового датирования для определения возраста пород.

Приложения

Цилиндры, содержащие газ аргон для использования в тушении пожара, не повредив серверного оборудования

Аргон имеет несколько желательных свойств:

• Аргон представляет собой химически инертный газ .
• Аргон является самой дешевой альтернативой , когда азот не является достаточно инертным.
• Аргон имеет низкую теплопроводность .
• Аргон имеет электронные свойства (ионизацию и / или спектр излучения) желательные для некоторых применений.

Другие благородные газы были бы в равной степени подходит для большинства из этих приложений, но аргон является самым дешевым. Аргон является недорогим, так как это происходит естественным образом в воздухе и легко получают в виде побочного продукта при криогенном разделении воздуха в производстве жидкого кислорода и жидкого азота : первичные компоненты воздуха используются в промышленном масштабе. Другие инертные газы (кроме гелия ) получают таким образом , как хорошо, но аргон является наиболее обильным на сегодняшний день. Масса приложений аргона возникает просто потому , что он является инертным и относительно дешево.

Промышленные процессы

Аргон используется в некоторых промышленных высокотемпературных процессах, где обычно неактивные вещества становятся реактивными. Так, например, в атмосфере аргона используется в графитовых электрических печах, чтобы предотвратить графит от горения.

Для некоторых из этих процессов, присутствие азота или кислорода газов может вызвать дефекты в материале. Аргон используется в некоторых типах дуговой сварки , такие как дуговой сварки газа металла и газа вольфрама дуговой сварки , а также при обработке титана и других реактивных элементов. Атмосфере аргона также используется для выращивания кристаллов кремния и германия .

Аргон используется в птицеводстве , чтобы задушить птица, либо для массовых выбраковок следующего вспышек заболеваний, или в качестве средства убоя более гуманного , чем электрическая ванна. Аргон имеет большую плотность , чем воздух и вытесняет кислород близко к земле во время газовыделения . Его нереакционноспособная природа делает его пригодным в пищевом продукте, а поскольку он заменяет кислород в пределах мертвой птицы, аргон также увеличивает срок годности при хранении.

Аргон иногда используется для тушения пожаров , где ценное оборудование может быть повреждены водой или пеной.

Научное исследование

Жидкий аргон используется в качестве мишени для экспериментов нейтрино и прямых темной материи поисков. Взаимодействие между гипотетическим WIMPs и с ядром аргона производит сцинтилляционный свет , который обнаруживается с помощью фотоэлектронных умножителей . Двухфазные детекторы , содержащий газ аргона используются для обнаружения ионизированных электронов , возникающих при рассеянии WIMP-ядре. Как и большинство других сжиженных благородных газов, аргон имеет высокие сцинтилляционный световой выход (около 51 фотонов / к), является прозрачным для своего собственного сцинтилляционного света, и относительно легко очистить. По сравнению с ксеноном , аргон дешевле и имеет ярко выраженный профиль сцинтилляционного времени, что позволяет разделение электронных откатов от ядерных откатов. С другой стороны, присущий фон беты-лучи больше из — за ³⁹
_{Ar загрязнение, если кто не использует аргон из подземных источников, что имеет гораздо меньше ³⁹
Ар загрязнения. Большая часть аргона в атмосфере Земли был произведен захват электронов долгоживущих ⁴⁰
К ( ⁴⁰
К + е ^— → ⁴⁰
Ar + ν) присутствует в природном калии в пределах Земли. ³⁹
Ar активность в атмосфере поддерживается космогенного производства за счет реакции нокаута ⁴⁰
Ар (п, 2п) ³⁹
Ar и аналогичные реакции. Полураспада ³⁹
Ar всего 269 лет. В результате, подземный Ar, экранируется породы и воды, имеет гораздо меньше ³⁹
Ар загрязнения. Детекторы темной материи в настоящее время работающие с жидким аргоном , включают Darkside , WARP , ARDM , MicroClean и ОЭАП . Нейтринные эксперименты включают в себя ICARUS и MicroBooNE , оба из которых используют высокой чистоты жидкого аргона в проекционной камере времени для мелкозернистого трехмерной визуализации взаимодействий нейтрино.}

консервант

Образец цезия упакован в атмосфере аргона , чтобы избежать реакций с воздухом

Аргон используется для вытеснения кислород- и влаги , содержащей воздух в упаковочном материале , чтобы продлить срок годности, жизнь содержимого (аргон имеет европейский код пищевой добавки E938). Воздушное окисление, гидролиз, и другие химические реакции , которые ухудшают продукты замедляется или предотвращается полностью. Химические вещества высокой чистоты и фармацевтические препараты иногда упакованы и запечатаны в атмосфере аргона.

В виноделии аргон используется в различных мероприятиях , чтобы обеспечить барьер против кислорода на поверхности жидкости, которая может испортить вино путем заправки как микробного метаболизма (как в случае с уксуснокислых бактерий ) и стандартного окислительно — восстановительной химии.

Аргон иногда используется в качестве газа — вытеснителя в аэрозольных баллончиках для таких продуктов , как лак , полиуретан , и краски, и для вытеснения воздуха при подготовке контейнера для хранения после открытия.

С 2002 года американский Национальный архив хранит важные национальные документы , такие как Декларация независимости и Конституции в пределах заполненной аргоном случаев для ингибирования их деградации. Аргон предпочтительнее гелия , которые были использованы в предыдущих пяти лет, потому что газообразный гелий выходит через поры в межмолекулярных большинстве контейнеров и должны быть заменены на регулярной основе .

Лабораторное оборудование

Перчаточные часто заполнены аргоном, который рециркулирует через скрубберы , чтобы поддерживать кислород -, азот — и влаги в атмосфере

Аргон может быть использован в качестве инертного газа в пределах Шленки линий и перчаточных камер . Аргон предпочтительно менее дорогой азота в тех случаях , когда азот может вступать в реакцию с реагентами или аппаратом.

Аргон может быть использован в качестве газа — носителя в газовой хроматографии и в электрораспылении ионизационной масс — спектрометрии ; это газ выбора для плазмы , используемой в ПМС — спектроскопии . Аргон является предпочтительным для распыления покрытия образцов для сканирующей электронной микроскопии . Аргон газ также обычно используется для напыления тонких пленок , как в микроэлектронике и для очистки пластин в микрообработки .

Медицинское использование

Криохирургии процедуры , такие как криоаблация использования жидкого аргона , чтобы разрушить ткани , такие как раковые клетки. Он используется в процедуре под названием «аргон повышенной коагуляции», форма аргона плазменного пучка электрохирургии . Процедура несет в себе риск получения газа эмболии и привела к гибели по меньшей мере , одного пациента.

Синие лазеры аргона используются в хирургии , чтобы сварить артерии, разрушить опухоли и исправить дефекты глаз.

Аргон также экспериментально использован для замены азота в дыхательной смеси или декомпрессионной известной как Argox , чтобы ускорить устранение растворенного азота из крови.

Осветительные приборы

Лампы накаливания заполнены аргоном, чтобы сохранить нити при высокой температуре от окисления. Он используется для конкретного пути он ионизирует и излучает свет, например, в плазменных глобусы и калориметрии в экспериментальной физике элементарных частиц . Газоразрядные лампы , заполненные чистым аргоном обеспечивают сирень / фиолетовый свет; аргоном и некоторой ртути, синим светом. Аргон также используется для синих и зеленых аргонно-ионных лазеров .

Разные виды использования

Аргон используется для теплоизоляции в энергосберегающих окнах . Аргон также используется в техническом аквалангом надуть сухой костюм , потому что он вл етс инертным и имеет низкую теплопроводность.

Аргон используется в качестве пропеллента в развитии переменной удельного импульса Магнитоплазменные Rocket (VASIMR). Сжатый газ аргона это позволило расширить, чтобы охладить ищущую головку некоторых версий AIM-9 Sidewinder ракет и других ракет , которые используют охлаждаемые тепловую ищущую голову. Газ хранят при высоком давлении .

Аргон-39 с периодом полураспада 269 лет, был использован для ряда приложений, в первую очередь льда ядра и грунтовых вод знакомствам. Кроме того , калий-аргоновый знакомства и связанных с ними аргон-аргонового знакомства используется для даты осадочные , метаморфические и магматические породы .

Аргон был использован спортсменами качестве легирующего агента для имитации гипоксических условий. В 2014 году Всемирное антидопинговое агентство (WADA) добавляют аргон и ксенон в список запрещенных веществ и методов, хотя в настоящее время не существует надежного теста для злоупотреблений.

безопасности

Несмотря на то, аргон , не токсичен, он составляет 38% плотнее , чем воздух , и поэтому считается опасным удушающим в закрытых помещениях. Это трудно обнаружить , поскольку он бесцветен, не имеет запаха, вкуса и запаха. В 1994 году инцидента, в котором человек был асфиксии после ввода раздел заполненной аргоном нефтяной трубы в стадии строительства в Аляске , подчеркивает опасность утечки аргона в баллоне в ограниченном пространстве и подчеркивает необходимость правильного использования, хранения и обработки.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Коричневый, TL; Bursten, BE; LeMay, HE (2006). J. Challice; Н. Folchetti, ред. Химия: Центральная Наука (10 -е изд.). Pearson Education . стр. 276 и 289. ISBN  978-0-13-109686-8 .
• Тройная температура точки: 83,8058 K — Престон-Томас, H. (1990). «Международный Температурный Масштаб 1990 (ITS-90)» . Метрология . 27 (1): 3-10. Bibcode : 1990Metro..27 …. 3P . DOI : 10,1088 / 0026-1394 / 27/1/002 .
• Тройной точечное давление: 69 кПа — Лиде, DR (2005). «Свойства элементов и неорганических соединений; плавления, кипения, тройные и критические температуры элементов». CRC Справочник по химии и физике (восемьдесят шестой ред.). CRC Press . § 4. ISBN  978-0-8493-0486-6 .

внешняя ссылка

Аргон

Аргон
Атомный номер	18
Внешний вид простого вещества	инертный газ без цвета, вкуса и запаха
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	39,948 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	? (71)[1] пм
Энергия ионизации (первый электрон)	1519,6(15,75) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Ne] 3s2 3p6
Химические свойства
Ковалентный радиус	106 пм
Радиус иона	154 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	0,0
Электродный потенциал	0
Степени окисления	0
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность	(при -186 °C) 1,40 г/см³
Молярная теплоёмкость	20,79[2] Дж/(K·моль)
Теплопроводность	0,0177 Вт/(м·K)
Температура плавления	83,8 K
Теплота плавления	n/a кДж/моль
Температура кипения	87,3 K
Теплота испарения	6,52 кДж/моль
Молярный объём	24,2 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая гранецентрированая
Параметры решётки	5,260 Å
Отношение c/a	—
Температура Дебая	85 K

Ar	18
39,948
[Ne]3s23p6
Аргон

Аргон — элемент главной подгруппы восьмой группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 18. Обозначается символом Ar (лат. Argon). Третий по распространённости элемент в земной атмосфере (после азота и кислорода) — 0,93 % по объёму. Простое вещество аргон (CAS-номер: 7440–37–1) — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

История

Схема атома аргона

История открытия аргона начинается в 1785 году, когда английский физик и химик Генри Кавендиш, изучая состав воздуха, решил установить, весь ли азот воздуха окисляется. С помощью электрофорной машины в течение многих недель он подвергал воздействию электрического разряда смесь воздуха с кислородом в U-образных трубках, в результате чего в них образовывались все новые порции бурых окислов азота, которые исследователь периодически растворял в щёлочи. Через некоторое время образование окислов прекращалось, но, после связывания оставшегося кислорода, оставался газовый пузырь, объём которого не уменьшался при длительном воздействии электрических разрядов в присутствии кислорода. Кавендиш оценил объём оставшегося газового пузыря в 1/120 от первоначального объёма воздуха[4][5]. Разгадать загадку пузыря Кавендиш не смог, поэтому прекратил свое исследование, и даже не опубликовал его результатов. Только спустя много лет английский физик Джеймс Максвелл собрал и опубликовал неизданные рукописи и лабораторные записки Кавендиша.

 

Дальнейшая история открытия аргона связана с именем Рэлея, который несколько лет посвятил исследованиям плотности газов, особенно азота. Оказалось, что литр азота, полученного из воздуха, весил больше литра «химического» азота (полученного путём разложения какого-либо азотистого соединения, например, закиси азота, окиси азота, аммиака, мочевины или селитры) на 1,6 мг (вес первого был равен 1,2521, а второго 1,2505 г). Эта разница была не так уж мала, чтобы можно было её отнести на счет ошибки опыта. К тому же она постоянно повторялась независимо от источника получения химического азота

 

Не придя к разгадке, осенью 1892 года Рэлей в журнале «Nature» опубликовал письмо к учёным, с просьбой дать объяснение тому факту, что в зависимости от способа выделения азота он получал разные величины плотности. Письмо прочли многие учёные, однако никто не был в состоянии ответить на поставленный в нём вопрос.

 

У известного уже в то время английского химика Уильяма Рамзая также не было готового ответа, но он предложил Рэлею свое сотрудничество. Интуиция побудила Рамзая предположить, что азот воздуха содержит примеси неизвестного и более тяжелого газа, а Дьюар обратил внимание Рэлея на описание старинных опытов Кавендиша (которые уже были к этому времени опубликованы)

 

Пытаясь выделить из воздуха скрытую составную часть, каждый из учёных пошел своим путём. Рэлей повторил опыт Кавендиша в увеличенном масштабе и на более высоком техническом уровне. Трансформатор под напряжением 6000 вольт посылал в 50-литровый колокол, заполненный азотом, сноп электрических искр. Специальная турбина создавала в колоколе фонтан брызг раствора щёлочи, поглощающих окислы азота и примесь углекислоты. Оставшийся газ Рэлей высушил, и пропустил через фарфоровую трубку с нагретыми медными опилками, задерживающими остатки кислорода. Опыт длился несколько дней

 

Рамзай воспользовался открытой им способностью нагретого металлического магния поглощать азот, образуя твёрдый нитрид магния. Многократно пропускал он несколько литров азота через собранный им прибор. Через 10 дней объём газа перестал уменьшаться, следовательно, весь азот оказался связанным. Одновременно путём соединения с медью был удален кислород, присутствовавший в качестве примеси к азоту. Этим способом Рамзаю в первом же опыте удалось выделить около 100 см³ нового газа.

 

Итак, был открыт новый элемент. Стало известно, что он тяжелее азота почти в полтора раза и составляет 1/80 часть объёма воздуха. Рамзай при помощи акустических измерений нашёл, что молекула нового газа состоит из одного атома — до этого подобные газы в устойчивом состоянии не встречались. Отсюда следовал очень важный вывод — раз молекула одноатомна, то, очевидно, новый газ представляет собой не сложное химическое соединение, а простое вещество.

 

Много времени затратили Рамзай и Рэлей на изучение его реакционной способности по отношению ко многим химически активным веществам. Но, как и следовало ожидать, пришли к выводу: их газ совершенно недеятелен. Это было ошеломляюще — до той поры не было известно ни одного настолько инертного вещества.

 

Большую роль в изучении нового газа сыграл спектральный анализ. Спектр выделенного из воздуха газа с его характерными оранжевыми, синими и зелёными линиями резко отличался от спектров уже известных газов. Уильям Крукс, один из виднейших спектроскопистов того времени, насчитал в его спектре почти 200 линий. Уровень развития спектрального анализа на то время не дал возможности определить, одному или нескольким элементам принадлежал наблюдаемый спектр. Несколько лет спустя выяснилось, что Рамзай и Рэлей держали в своих руках не одного незнакомца, а нескольких — целую плеяду инертных газов.

 

7 августа 1894 года в Оксфорде, на собрании Британской ассоциации физиков, химиков и естествоиспытателей, было сделано сообщение об открытии нового элемента, который был назван аргоном. В своём докладе Рэлей утверждал, что в каждом кубическом метре воздуха присутствует около 15 г открытого газа (1,288 вес. %). Слишком невероятен был тот факт, что несколько поколений ученых не заметили составной части воздуха, да еще и в количестве целого процента! В считанные дни десятки естествоиспытателей из разных стран проверили опыты Рамзая и Рэлея. Сомнений не оставалось: воздух содержит аргон.

 

Через 10 лет, в 1904 году, Рэлей за исследования плотностей наиболее распространнённых газов и открытие аргона получает Нобелевскую премию по физике, а Рамзай за открытие в атмосфере различных инертных газов — Нобелевскую премию по химии.

Происхождение названия

По предложению доктора Медана (председателя заседания, на котором был сделан доклад об открытии) Рэлей и Рамзай дали новому газу имя «аргон» (от греч. αργός — ленивый, медленный, неактивный). Это название подчеркивало важнейшее свойство элемента — его химическую неактивность.

Распространённость

Во Вселенной

Содержание аргона в мировой материи оценивается приблизительно в 0,02 % по массе.

Аргон (вместе с неоном) наблюдается на некоторых звездах и в планетарных туманностях. В целом его в космосе больше, чем кальция, фосфора, хлора, в то время как на Земле существуют обратные отношения.

Земная кора

Аргон — третий по содержанию после азота и кислорода компонент воздуха, его среднестатистическое содержание в атмосфере Земли составляет 0,934 % по объему и 1,288 % по массе, его запасы в атмосфере оцениваются в 4·10¹⁴ т. Аргон — самый распространённый инертный газ в земной атмосфере, в 1 м³ воздуха содержится 9,34 л аргона (для сравнения: в том же объеме воздуха содержится 18,2 см³ неона, 5,2 см³ гелия, 1,1 см³ криптона, 0,09 см³ ксенона).

Содержание аргона в литосфере — 4·10^-6 % по массе. В каждом литре морской воды растворено 0,3 см³ аргона, в пресной воде его содержится 5,5·10^-5 — 9,7·10^-5 %. Его содержание в Мировом океане оценивается в 7,5·10¹¹ т, а в изверженных породах земной оболочки — 16,5·10¹¹ т.

Определение

Качественно аргон обнаруживают с помощью эмиссионного спектрального анализа, основные характеристические линии — 434,80 и 811,53 нм. При количественном определении сопутствующие газы (O₂, N₂, H₂, CO₂) связываются специфичными реагентами (Ca, Cu, MnO, CuO, NaOH) или отделяются с помощью поглотителей (например, водных растворов органических и неорганических сульфатов). Отделение от других инертных газов основано на различной адсорбируемости их активным углём. Используются методы анализа, основанные на измерении различных физических свойств (плотности, теплопроводности и др.), а также масс-спектрометрические и хроматографические методы анализа.

Физические свойства

Аргон — одноатомный газ с температурой кипения (при нормальном давлении) −185,9 °C (немного ниже, чем у кислорода, но немного выше, чем у азота). В 100 мл воды при 20 °C растворяется 3,3 мл аргона, в некоторых органических растворителях аргон растворяется значительно лучше, чем в воде.

Химические свойства

Пока известны только 2 химических соединения аргона — гидрофторид аргона и CU(Ar)O, которые существуют при очень низких температурах. Кроме того, аргон образует эксимерные молекулы, то есть молекулы, у которых устойчивы возбужденные электронные состояния и неустойчиво основное состояние. Есть основания считать, что исключительно нестойкое соединение Hg—Ar, образующееся в электрическом разряде, — это подлинно химическое (валентное) соединение. Не исключено, что будут получены другие валентные соединения аргона с фтором и кислородом, которые тоже должны быть крайне неустойчивыми. Например, при электрическом возбуждении смеси аргона и хлора возможна газофазная реакция с образованием ArCl.

Также со многими веществами, между молекулами которых действуют водородные связи (водой, фенолом, гидрохиноном и другими), образует соединения включения (клатраты), где атом аргона, как своего рода «гость», находится в полости, образованной в кристаллической решётке молекулами вещества-хозяина.

Соединение CU(Ar)O получено из соединения урана с углеродом и кислородом CUO. Вероятно существование соединений со связями Ar-Si и Ar-C: FArSiF₃ и FArCCH.

Изотопы

Аргон представлен в земной атмосфере тремя стабильными изотопами: ³⁶Ar (0,337 %), ³⁸Ar (0,063 %), ⁴⁰Ar (99,600 %). Почти вся масса тяжёлого изотопа ⁴⁰Ar возникла на Земле в результате распада радиоактивного изотопа калия ⁴⁰K (содержание этого изотопа в изверженных породах в среднем составляет 3,1 г/т). Распад радиоактивного калия идёт по двум направлениям одновременно:

Первый процесс (обычный β-распад) протекает в 88 % случаев и ведет к возникновению стабильного изотопа кальция. Во втором процессе, где участвуют 12 % атомов, происходит электронный захват, в результате чего образуется тяжёлый изотоп аргона. Одна тонна калия, содержащегося в горных породах или водах, в течение года генерирует приблизительно 3100 атомов аргона. Таким образом, в минералах, содержащих калий, постепенно накапливается 40Ar, что позволяет измерять возраст горных пород; калий-аргоновый метод является одним из основных методов ядерной геохронологии.

 

Вероятные источники происхождения изотопов 36Ar и 38Ar — неустойчивые продукты спонтанного деления тяжёлых ядер, а также реакции захвата нейтронов и альфа-частиц ядрами лёгких элементов, содержащихся в урано-ториевых минералах.

 

Подавляющая часть космического аргона состоит из изотопов 36Ar и 38Ar. Это вызвано тем обстоятельством, что калий распространён в космосе примерно в 50 000 раз меньше, чем аргон (на Земле калий преобладает над аргоном в 660 раз). Примечателен произведенный геохимиками подсчёт: вычтя из аргона земной атмосферы радиогенный 40Ar, они получили изотопный состав, очень близкий к составу космического аргона.

Получение

В промышленности аргон получают как побочный продукт при крупномасштабном разделении воздуха на кислород и азот. При температуре −185,9°C аргон конденсируется, при −189,4°С — кристаллизуется.

Применение

Заполненная аргоном и парами ртути газоразрядная трубка

Применения аргона:

• в аргоновых лазерах
• в лампах накаливания и при заполнении внутреннего пространства стеклопакетов
• в качестве защитной среды при сварке (дуговой, лазерной, контактной и т. п.) как металлов, так и неметаллов
• в качестве плазмаобразователя в плазматронах при сварке и резке
• в пищевой промышленности аргон зарегистрирован в качестве пищевой добавки E938, в качестве пропеллента и упаковочного газа
• в качестве огнетушащего вещества в газовых установках пожаротушения

Биологическая роль

Аргон не играет никакой биологической роли.

Физиологическое действие

Инертные газы обладают физиологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм. Наркотический эффект от вдыхания аргона проявляется только при барометрическом давлении свыше 0,2 МПа..

 

Содержание аргона в высоких концентрациях во вдыхаемом воздухе может вызвать головокружение, тошноту, рвоту, потерю сознания и смерть от асфиксии (в результате кислородного голодания).

Чистота аргона. ГОСТы и ТУ

Авторы:

сотрудники компании

В зависимости от области применения к чистоте аргона предъявляют различные требования. Нормативная документация разделяет газообразный аргон на следующие сорта и марки:

Устаревший ГОСТ 10157-62 разделял аргон на три марки: А, Б и В.

Состав аргона по ГОСТ 10157-62

Наименование показателя	Марка
	А	Б	В
Объемная доля аргона, %, не менее	99,99	99,96	99,90
Объемная доля кислорода, %, не более	0,003	0,005	0, 005
Объемная доля азота, %, не более	0,01	0,04	0,10
Содержание паров воды про 760 мм. рт. ст. г/м3	0,03	0,03	0,03

Сферы применения марок аргона при сварке и резке:

• марка «А» — редкие и активные металлы (Ti, Zr, Nb) и их сплавы.
• марка «Б» — сплавы на основе алюминия и магния; сплавы, чувствительные к примесям растворенных в них газов. Обработку проводят плавящимися или неплавящимися вольфрамовыми электродами.
• марка «В» — чистый алюминий, жаропрочные, хромо-никелевые, коррозионностойкие сплавы, легированные стали.

Обновленный ГОСТ 10157-79 с изменениями 1,2,3 повышает требования к чистоте и разделяет аргон на два сорта — высший и первый.

Аргон газообразный и жидкий (ГОСТ 10157-79)

	Высший сорт	Первый сорт
Объемная доля аргона, %, не менее	99,993	99,987
Объемная доля кислорода, %, не более	0,0007	0,002
Объемная доля азота, %, не более	0,005	0,01
Объемная доля водяных паров, %, не более	0,0009	0,001
Температуре насыщения аргона водяными парами при давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), °С, не выше	— 61	— 58
Объемная доля суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на СО2, %, не более	0,0005	0,001

Повышение требований к чистоте аргона

В связи с повышением требований современных стандартов к качеству промышленной продукции и точности измерительных приборов, повысились и требования к чистоте применяемых газов. Для точного спектрального анализа особенно важно чтобы аргон, используемый в работе спектрометра, соответствовал требуемой чистоте. Например, подаваемый в эмиссионный спектрометр аргон должен быть марки ВЧ с содержанием аргона 99, 998 % или более. Ухудшение качества аргона ведет к изменению параметров плазмы искрового разряда и, как следствию, искажению результатов анализа. По этой причине многие производители рекомендуют подключать спектрометр к баллону через фильтры очищающие аргон до нужной степени.

Для удовлетворения современных требований к качеству, производителями аргона были усовершенствованы технологии получения и очистки, разработаны новые нормативы на газообразный и сжиженный аргон. На данный момент можно приобрести аргон ВЧ, соответствующий следующим стандартам:

Марка аргона ВЧ	объемная доля								температура насыщения водяными парами при атм. давлении
	аргона, % не менее	кислорода, % не более	азота, % не более	водяных паров, % не более	водорода, % не более	метана, % не более	двуокиси углерода, % не более	углеводородов, % не более
Аргон газообразный высокой чистоты ТУ 6-21-12-94 с изм. 1, 2 (устар)	99,998	0,0002	0,001	0,0003	0,0002	0,0001	0,00002
Аргон высокой чистоты ТУ 2114-005-0024760-99	99,998	0,0002	0,0006	0,0009				0,0001*	-61
Аргон газообразный высокой чистоты ТУ 2114-002-49632579-2006	99,998	0,0002	0,0006	0,0009		0,0001	0,00002
Аргон газообразный и жидкий высокой чистоты ТУ 2114-005-05798345-2009	99,998	0,0002	0,001	0,0003	0,0002	0,0001	0,00002
Аргон высокой чистоты марка 4.4 ТУ 2114-005-53373468-2006	99,994	0,001	0,004	0,001			0,0004	0,0001	-76
Аргон газообразный высокой чистоты марка 5.5 ТУ 2114-006-45905715-2010	99,9995	0,0001	0,0002	0,0003	0,00005	0,00002	0,00001		-69
Аргон высокой чистоты марка 5.6 ТУ 2114-005-53373468-2006	99,9996	0,00012	0,0002	0,0001			0,00001	0,00001	-76
Аргон высокой чистоты марка 5.8 ТУ 2114-005-53373468-2006	99,9998	0,00005	0,00008	0,0001			0,00001	0,00001	-76
Аргон особой чистоты марка 6.0 ТУ 2114-005-53373468-2006	99,9999	0,00001	0,00003	0,00005	0,0002	0,00001	0,00001

* Объёмная доля суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на СО₂

Обозначения вида «марка X.Y» используются также зарубежными производителями и потребителями аргона. Оно напрямую связано с чистотой газа: первая цифра «X» это количество «девяток» в объёмной доле аргона в газовой смеси, а вторая цифра «Y» — это последняя значащая цифра. Например, аргон ВЧ высшего сорта по ГОСТ 10157-79 можно назвать «аргон марки 4.3», это просто значит, что объёмная доля аргона аргона там не менее 99,993%.

Иногда в документации упоминается аргон газообразный высокой чистоты производимый по ТУ 2114-001-76237928-2013 с массовой долей аргона 99,998%, но подробного химического состава не приводится.

Продолжение >р>

Сорта аргона по ГОСТу — как правильно выбрать газ

Атмосфера воздуха служит источником добычи аргона, причем это источник трудно исчерпать. Из-за того, что этот газ не может вступать в химические реакции, он после его использования снова возвращается в состав атмосферы.

Как правило, получение аргона сопряжено с параллельным получением азота и кислорода из состава воздуха. Согласно ГОСТ 10157-73, аргон чистый в газообразном состоянии может поставляться тремя сортами: высшим, первым и вторым. Что касается содержания самого газа, то оно, соответственно, должно быть 99,99%, 99,98% и 99,95%. В качестве примесей могут быть азот, кислород и влага.

Аргон способен обеспечить сварочной ванне хорошую защиту. Вид аргона определяется его содержанием и назначением. Сорт высшей, в котором его содержание равно 99,9%, используется для сварки таких материалов, как цирконий, химически активные металлы, молибден, титановые сплавы, базовые конструкции, выполненные из нержавеющей стали.

Аргон первого сорта, процентное содержание которого составляет 99,98%, применяется для сварочных работ с помощью не плавящегося электрода таких материалов, как алюминий, магний, а также их сплавы, обладающие меньшей чувствительностью к примесям азота и кислорода.

И, наконец, аргон второго сорта, содержание которого равно 99,95%, используется для проведения сварочных работ с нержавеющей сталью, жаропрочными сплавами и алюминием в чистом виде. В процессе сварки допускается использование смесей аргона с такими газами, как углекислый газ и кислород.

Заправка аргона происходит в 40-литровые баллоны. Наша компания готова предложить вам покупку аргона следующих сортов:

• газообразный аргон высокой чистоты с процентным содержанием 99,998%, наполненный в баллоны;
• газообразный аргон высшего сорта с процентным содержанием 99,993%;
• жидкообразный аргон высшего сорта.

Поставка аргона осуществляется в баллонах, окрашенных в соответствии с требованиями Госстандарта. Поставка газа технического происходит в баллонах черного цвета. Маркировка аргона также может отличаться.

Так, существуют сырой аргон, имеющий наиболее низкую стоимость, и технический. Белым цветом осуществляется маркировка сырого газа, а чистый газ поставляется в баллонах, окрашенных в серый цвет с маркировкой зеленого цвета. Стоимость аргона будет зависеть от выбранного покупателем сорта.

Полезная информация:

Условия для хранения аргона

Меры безопасности при работе с аргоном

Правила эксплуатации газовых баллонов

Аргон Геохронология Методы

Похожие страницы

Обзор

Изотопы калия и аргона

Изотопы, на которые опирается система Кар, — Калий (K) и аргон (ар). Калий, щелочной металл, Земля восьмой наиболее распространенный элемент распространен во многих породах и породообразующие минералы.Количество калия в камень или минерал варьируется пропорционально количеству кремнезема присутствует. Поэтому мафические камни и минералы часто содержат меньше калия, чем равное количество кремнезема камень или минерал. Калий может быть мобилизован в или из скалы или минерала через процессы изменения. Должное к относительно тяжелому атомному весу калия, незначительному происходит фракционирование различных изотопов калия.Однако изотоп ⁴⁰ K является радиоактивным и поэтому будет уменьшаться в количестве с течением времени. Но, для целей системы датирования Кар, относительный изобилие ⁴⁰ K так мало, и его период полураспада так долго, что его отношения с другими изотопами калия считаются постоянными.

Аргон, благородный газ, составляет примерно 0.1-5% современной атмосферы Земли. Потому что это присутствует в атмосфере каждый камень и минерал будет иметь некоторое количество аргона. Аргон может мобилизоваться в или из породы или минерала путем изменения и тепловых процессы. Как и калий, аргон не может быть значительно фракционированный в природе.Тем не менее, ⁴⁰ Ar является продукт распада ⁴⁰ K и, следовательно, будет увеличиваться в количестве с течением времени. Количество ⁴⁰ Ar добываемые в породе или минерале с течением времени могут быть определены вычитая количество, которое, как известно, содержится в атмосфера. Это делается с использованием константы ⁴⁰ Ar / ³⁶ Ar соотношение атмосферного аргона.Это соотношение составляет 295,5.

Радиоактивный распад родительского изотопа на дочерний изотоп

Ядра естественного происхождения ⁴⁰ К неустойчивы, распадаются с постоянной скоростью (период полураспада = 1,25 млрд. года). Схема распада электронный захват и позитрон распадаться. Около 89% из ⁴⁰ K атомов распадется до ⁴⁰ Ca. Для системы датирования K / Ar этот распад Схема с изотопами кальция игнорируется.Остальные 11% из ⁴⁰ K атомов распадаются до ⁴⁰ Ar. Именно эта схема заставляет работать метод K / Ar.

Накопление радиогенного ⁴⁰ Ar ( ⁴⁰ Ar *) в замкнутой системе можно выразить уравнением:

Техника знакомств K / Ar

Общие предположения для системы датировки калий-аргон

Некоторые предположения должны быть выполнены до достижения возраста камня или минерала можно рассчитать с помощью калия-аргона техника знакомств.Это:

• Данный материал является закрытой системой. Другими словами, радиогенный ⁴⁰ Ar не избежал из камня / минерала, так как он образовался. В случае вулканический минерал, это означает быстрое охлаждение. Аналогично, калий не был получен или потерян.
• Исправление сделано для атмосферного аргона ( ⁴⁰ Ar из ⁴⁰ Ar / ³⁶ Ar соотношение = 295,5 вычтено).
• Нет атмосферных ⁴⁰ Ar был включен в породу / минерал во время или после его формирования.
  
• Изотопы калия в породе / минерале имеют не фракционированный, за исключением разложения ⁴⁰ К.
  
• Константы распада ⁴⁰ К точно известный.
  
• В количествах ⁴⁰ Ar и калия в камень / минерал точно определены.

K / Ar определение возраста

После точного измерения ⁴⁰ Ar и калия в породе / минерале количество ⁴⁰ K (на основе относительного содержания ⁴⁰ K к общему калию) и ⁴⁰ Ar * (рентгеногенный ⁴⁰ Ar) должен быть рассчитан. В методе K / Ar используется пик (известное количество) ³⁸ Ar, смешанный с аргон, извлеченный из камня / минерала, чтобы определить количество ⁴⁰ Ar *.Полученный ⁴⁰ Ar * и 40K могут быть включены в уравнение возраста следующим образом:

Проблемы и ограничения техники датирования K / Ar

Поскольку метод датирования K / Ar основан на абсолютное содержание как ⁴⁰ Ar и калия, нет надежного способа определения если предположения действительный.Потеря аргона и избыток аргона являются двумя общими проблемы, которые могут привести к ошибочному возрасту. Потеря аргона происходит, когда радиогенный ⁴⁰ Ar ( ⁴⁰ Ar *) производится в породе / минерале сбегает через некоторое время после его формирования. Переделка и высокая температура может повредить камень / минеральную решетку достаточно, чтобы высвободить ⁴⁰ Ar *.Это может привести к тому, что рассчитанный возраст K / Ar будет моложе чем «истинный» возраст датированного материала. И наоборот, избыток аргона ( ⁴⁰ Ar _E ) может привести к тому, что рассчитанный возраст K / Ar будет старше «истинный» возраст датированного материала. превышение Аргон просто ⁴⁰ Ar, который приписывается радиогенным ⁴⁰ Ar и / или атмосферным ⁴⁰ Ar.Избыток аргона может быть получен из мантии в виде пузырьков в ловушке в расплаве, в случае магмы. Или это может быть ксенокристом / ксенолитом, попавшим в ловушку магмы / лавы во время огневая позиция.

⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar Техника знакомств

Принципы метода ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar

⁴⁰ Ar / ³⁹ Методика датирования Ar это более сложный вариант датирования K / Ar техника.Оба метода основаны на измерении дочернего изотопа ( ⁴⁰ Ar) и родителя изотоп. В то время как метод K / Ar измеряет калий как родитель, ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar Техника использует ³⁹ Ar.

Поскольку относительные содержания изотопов калия известны, ³⁹ Ar _K (производится из ³⁹ K реакцией быстрых нейтронов) может быть использован в качестве прокси для калия.Поэтому в отличие от обычная техника K / Ar, абсолютное изобилие не нужно измерять. Вместо этого соотношения различных Изотопы аргона измеряются, давая более точные и точные результаты. Дополнительные преимущества единичные изотопные измерения ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar Техника снижения влияния неоднородности образца и использование меньших размеров выборки.

Облучение образцов / Производство ³⁹ Ar

Потому что ³⁹ Ar _K можно производить только реакцией быстрых нейтронов при ³⁹ K [ ³⁹ K (n, p) ³⁹ Ar ], все образцы датированы ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar Техника должна быть облучена в ядре ядерной реактор.Количество ³⁹ Ar _K , произведенного в любом данном облучении, будет зависеть на сумму ³⁹ К присутствует изначально, длина облучения, плотность потока нейтронов и сечение захвата нейтронов для ³⁹ К. Однако, поскольку каждый из этих параметров является сложным независимо определять минеральный стандарт или монитор известного возраста облучается образцами неизвестного возраста.Поток монитора может быть экстраполирован к образцам, тем самым определяя их поток. это Поток известен как «J» и может быть определен следующее уравнение:

В дополнение к ³⁹ Ar производство от ³⁹ K, несколько других «интерференционных» реакций происходят во время облучения образцов. Другие изотопы аргона производятся из калий, кальций, аргон и хлор.Это:

Как показано в таблице выше, несколько «нежелательных» реакции происходят на изотопах, присутствующих в каждом геологическом образец. Эти реакторы производят изотопы аргона быть исправлены для того, чтобы определить точный возраст. Мониторинг мешающих реакций осуществляется за счет использования лабораторных солей и очков.Например, для определения количества произведенного реактора ⁴⁰ Ar от ⁴⁰ К, богатое калием стекло облучается с образцами. ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar Отношение стекла затем измеряется в масс-спектрометре определить поправочный коэффициент, который необходимо применить для остальных образцов в этом облучении.CaF это также обычно облучается и измеряется для определения ³⁶ Ar / ³⁷ Ar и ³⁹ Ar / ³⁷ Ar поправочные коэффициенты. «Желаемое» производство из ³⁷ Ar из ⁴⁰ Ca позволяет нам определить сколько ³⁶ Ar и ³⁹ Ar исправить для, а также отношение K / Ca образца.Желаемый Производство ³⁸ Ar из 37Cl позволяет определить сколько хлора присутствует в наших образцах. Соль KCl облучают для определения ³⁸ Ar / ³⁹ Ar коэффициент производства, который затем может быть применен к другим образцам определить отношения K / Cl.

⁴⁰ Ar / ³⁹ Определение возраста Ar

Дж (параметр нейтронного потока), ⁴⁰ Ar * и ³⁹ Ar _K были определены (т.е.вычитая атмосферный аргон, систему бланков и мешающих изотопы реактора), они могут быть включены в уравнение возраста ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar:

Потому что ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar техника опирается на отношения вместо абсолютных величин, мы способен извлекать и измерять несколько аликвот аргона из одного образца. Многократное извлечение аргона может быть выполнено на образце несколькими способами.Шаговое отопление является наиболее распространенным способом и включает в себя либо печь или лазер для равномерного нагреть образец для выделения аргона. Индивидуальный возраст от каждый шаг нагрева затем графически наносится на график возраста спектр или изохрон. Механическое дробление также является техникой, способной высвобождать аргон из один образец в несколько этапов.

Лазерные зонды также позволяет определить несколько возрастов на одном образце аликвотно, но делайте это, используя контроль.Например, лазерное пятно размером 100 мкм или менее позволяют пользователю извлекать несколько образцов аргона через небольшую слюну или зерно полевого шпата. Результаты Из лазерного зонда можно построить несколько графических пути, в том числе карта зерна, показывающая боковой аргон распределение.

⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar полное плавление образца сравнимо с определением возраста K / Ar в том смысле, что на оптовый выпуск аргона за один раз.Однако в отличие от обычный K / Ar, ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar всего fusion измеряет соотношения, делая его идеальным для известных образцов быть очень аргон-сохраняющим (например, санидин). Тотальный синтез выполняется с использованием лазера, и результаты обычно наносятся на график по вероятности диаграммы распределения или идеограммы.

Некоторые проблемы с техникой ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar.

Стандартная интеркалибровка

для возраста рассчитывается по ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar Техника, параметр J должен быть известен.Для J, чтобы необходимо определить стандарт известного возраста с образцами неизвестного возраста. Потому что это (основной) стандарт в конечном итоге не может быть определен ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar, это должно быть сначала определено другим изотопным датированием метод. Метод, наиболее часто используемый для датировки первичного Стандарт — это стандартная техника K / Ar.Главная Стандарт должен быть минералом, который является однородным, обильным и легко датируется K / Ar и ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar методы. Традиционно этот первичный стандарт был роговая обманка из гор МакКлюр, штат Колорадо (ок. а.а. MMhb-1). Как только точный и точный возраст определен для основного стандарта другие минералы могут быть датированы относительно него по ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar метод.Эти вторичные минералы часто более удобны на сегодняшний день по методике ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar (например, санидин). Тем не менее, в то время как это часто легко определить возраст основного стандарта по методу K / Ar, это Трудно договориться в разных лабораториях на последний возраст. Кроме того, из-за проблем неоднородности для образца MMhb-1 возраст K / Ar не всегда воспроизводим.Эта неточность (и неточность) переносится на вторичные минералы, используемые ежедневно ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar техника. К счастью, другие методы доступны пересмотреть и протестировать абсолютный возраст стандартов используется техникой ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar. Некоторые из них включают другие методы изотопного датирования (Е.грамм. U / Pb) и шкала времени астрономической полярности (APTS).

Константы распада

Еще одна проблема, затрагивающая Предельная точность и точность ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar Техника неопределенности в константах распада для ⁴⁰ К. Эта неопределенность вытекает из 1) разветвленного схема распада ^{40 и} К 2) длительный период полураспада ⁴⁰ К (1,25 млрд. лет). Как технология прогресс, вероятно, что константы распада, используемые в ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar возрастное уравнение будет становиться все более и более изысканным, позволяя гораздо более точным и точные возрасты, которые будут определены.

J Factor

Поскольку значение J экстраполируется от стандарта к неизвестному, точность и аккуратность на этом значение J имеет решающее значение. Неопределенность значения J может быть минимизируется путем ограничения геометрии стандарта относительно неизвестного, как вертикально, так и горизонтально. NMGRL делает это путем облучения образцов в обработанных алюминиевые диски, где чередуются стандарты и неизвестные любая другая позиция.Ошибка J также может быть уменьшена путем анализа больше аликвот монитора потока на стандартное местоположение.

³⁹ Ar Recoil

Воздействие облучения на калийсодержащие породы / минералы иногда может привести в аномально старых видимых возрастах. Это вызвано чистый убыток ³⁹ Ar _K от образца отдачей (кинетическая энергия, передаваемая атому ³⁹ Ar _K в результате испускания протона в ходе реакции (n, p)).Отдача, вероятно, в каждом калийсодержащем образце, но становится только серьезной проблемой с очень мелкозернистым минералы (например, глины) и стекло. Для многофазных образцов такие как базальтовые цельные породы, перераспределение ³⁹ Ar _K может представлять большую проблему, чем чистые потери ³⁹ Ar _K . В этом случае ³⁹ Ar может отскочить от низкотемпературный минерал с высоким содержанием калия (например, K-полевой шпат) в высокотемпературный минерал с низким содержанием калия (например,грамм. пироксен). Такое явление сильно повлияло бы на форму возрастной спектр.

Ссылки

1. Макдугалл И. и Харрисон Т.М., 1999, Геохронология и термохронология по методу ⁴⁰ Ar / ³⁹ Ar: New York, Oxford University Press, xii, 269 p.

,

Фактов об Аргоне

Аргон является 18 ^-м элементом периодической таблицы. Эти факты об аргоне содержат химические и физические данные, а также общую информацию и историю.

Ячейка периодической таблицы аргона

Основные факты об аргоне

Название: Аргон

Атомный номер: 18

Элемент по коду: Ar

Группа: 18

3

Блок: p

Семейство элементов: Благородный газ

Атомная масса: 39.948 (1)

Электронная конфигурация: [Ne] 3s ² 3p ⁶ (стенография) или 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ (полное)

Открытие: Лорд Рэлей и сэр Уильям Рамсей в 1894 году Он также заметил, что кислород был той же плотности, независимо от того, как вы его получили.Рамсей узнал об этой проблеме и начал сотрудничать с Рэлеем. Рамсей разработал метод удаления кислорода, углекислого газа и азота из объема воздуха. Закончив, он обнаружил, что еще осталось небольшое количество газа. Остаточный газ не реагирует ни с каким другим химическим веществом. Его спектральный анализ показал, что газ был неизвестным элементом.

Название Происхождение: Газ аргон совершенно не вступал в реакцию с другими химическими веществами, почти как аргон слишком ленив, чтобы реагировать. Рамсей и Рэлей назвали аргон от греческого слова , а argos означает ленивый или неактивный.

Изотопы:

Природный аргон состоит из трех стабильных изотопов: ³⁶ Ar, ³⁸ Ar и ⁴⁰ Ar. Существует двадцать один радиоактивный изотоп в диапазоне от ³⁰ Ar до ⁵³ Ar.

³⁶ Ar
Аргон-36 — стабильный изотоп, содержащий 18 нейтронов. 0,3336% природного аргона составляет аргон-35.

³⁸ Ar
Аргон-37 — стабильный изотоп, содержащий 20 нейтронов. .0629% природного аргона составляет аргон-38.

⁴⁰ Ar
Аргон-40 — стабильный изотоп, содержащий 22 нейтрона. 99.6035% природного аргона составляет аргон-40.

Аргон-39 — радиоактивный изотоп, содержащий 21 нейтрон. Он образуется при взаимодействии космического излучения с атмосферным аргоном-40. Аргон-39 разлагается β-распадом до ³⁹ K с периодом полураспада 269 лет и может быть естественным образом обнаружен в следовых количествах.

---

Небольшой образец плавления твердого аргона. Предоставлено: Deglr6328 / Creative Commons

Физические данные

Плотность: 0.001633 г / см ³

Точка плавления: 83,81 К (-189,34 ° C, -308,81 ° F)

Точка кипения: 87,302 К (-185,848 ° C, -302,526 ° F )

Тройная точка: 83,8058 К при 68,89 кПа

Критическая точка: 150,687 К при 4,886 МПа

Состояние при 20ºC: Газ

Теплота плавления: 1,18 кДж / моль

Теплота испарения: 6,53 кДж / моль

Молярная тепловая емкость: 20.85 Дж / моль · К

---

Конфигурация электронной оболочки атома хлора.

Атомные данные

Атомный радиус: 1,88 Å

Ковалентный радиус: 1,06 Å

Ван-дер-Ваальс Радиус: 1,88 Å

Сродство к электрону: не стабильно

неизвестно

1 ^st Энергия ионизации: 1520.571 кДж / моль

2 ^nd Энергия ионизации: 2665.857 кДж / моль

3 ^rd Энергия ионизации: 3930.81 кДж / моль

4 ^th Энергия ионизации: 5770.79 кДж / моль

5 ^th Энергия ионизации: 7238000 k

6 ^th Энергия ионизации: 8781.034 кДж / моль

7 ^th Энергия ионизации: 11995.347 кДж / моль

8 ^th Энергия ионизации: 13841.79 кДж / мол +7, +5, +1, -1 (общее), +6, +6, +2 (редко)

---

Аргон в газоразрядной трубке.Аргон излучает фиолетовый свет при ионизации. Предоставлено: Alchemisthp / Creative Commons

Интересные факты об аргоне

• Аргон — это бесцветный газ без запаха при комнатной температуре. При ионизации аргон излучает характерное фиолетовое свечение.
• Аргон производится в промышленных масштабах путем криогенной дистилляции воздуха.
• Аргон составляет только 0,94% от объема газов в атмосфере. Тем не менее, это третий самый обильный газ в воздухе.
• Аргон — это газ, требующий использования в инертных условиях.
• Аргон используется в системах пожаротушения. Аргон вытесняет кислород в комнате, и сгорание прекращается.
• Аргон добавляется к лампам накаливания, чтобы защитить нить от кислорода. Он также широко используется в люминесцентных лампах.
• Окна с двойными стеклами используют аргон между стеклами, чтобы действовать как изолятор.
• Аргон не имеет известной биологической роли.
• Аргон-39 используется так же, как углерод-14, для анализа образцов воды и льда.
• До 1957 года символом аргона был символ А.IUPAC изменил его на Ar, который мы знаем сегодня.

Узнайте больше об элементах периодической таблицы.