АРГОН, Ar (лат. Argon * а. argon; н. Argon; ф. argon; и. argon), — химический элемент главной подгруппы VIII группы периодической системы , относится к инертным газам, атомный номер 18, атомная масса 39,948. Состоит из трёх стабильных изотопов, основной — 40 Ar (99,600%). Выделен из воздуха в 1894 английскими учёными Дж. Рэлеем и У. Рамзаем.
Аргон в природе
В природе аргон существует только в свободном виде. При обычных условиях аргон — газ без цвета, запаха и вкуса. Твёрдый аргон кристаллизуется в кубические . аргона 1,78 кг/м3, t плавления — 189,3°С, t кипения — 185,9°С, критическое давление 48 МПа, критическая температура — 122,44°С. Первый потенциал ионизации 15,69 эВ. Атомный радиус 0,188 нм (1,88Е).
Свойства аргона
Химические соединения не получены (известны лишь соединения включения). В 1 л дистиллированной воды при нормальных условиях растворяется 51,9 см 3 аргона. Образует кристаллогидраты типа Ar . 6Н 2 О. Весовой кларк в земной коре 4 . 10 -4 ; содержание в атмосфере 0,9325 объёмных % (6,5 . 10 16 кг), в изверженных породах 2,2 . 10 -5 см 3 /г, в океанической воде 0,336 см 3 /л. В мантии продуцировано 5,3. 10 19 кг 40 Ar, средняя скорость накопления 40 Ar в земной коре 2 .10 7 кг/год.
Из минералов атомы аргона мигрируют по дислокациям в зоны нарушения кристаллической структуры и затем по микротрещинам и порам поступают в , нефтяные и газовые залежи. На измерении отношения содержаний 40 Ar/ 40 K в калийсодержащих минералах основан метод определения возраста геологических объектов. Аргоновым методом определяют возрасты изверженных (по слюдам, амфиболам), осадочных (по глауконитам, сильвинам), метаморфизованных пород, для которых также с известным приближением даётся возраст . Разработан активационный метод датирования, основанный на измерении отношения 40 Ar/ 39 Ar.
Получение и применение аргона
В промышленности аргон получают в процессе разделения воздуха при глубоком охлаждении. Возможно получение аргона из продувочных газов колонн синтеза аммиака. Отделение аргона от других инертных газов наиболее полно осуществляется газохроматографическим методом.
Аргон используется при термической обработке легко окисляющихся металлов. В защитной атмосфере аргона проводят сварку и резку редких и цветных металлов, плавку , и др., выращивают кристаллы полупроводниковых материалов. Радиоактивный изотоп (37 Ar) применяют для контроля вентиляционных систем.
Все мы знаем, что аргон применяется для сварки разных металлов, но не каждый задумывался, о том, что представляет собой этот химический элемент. А между тем его история богата событиями. Что характерно, аргон - это исключительный экземпляр периодической таблицы Менделеева, который не имеет аналогов. Сам ученый удивлялся в свое время, как он вообще мог сюда попасть.
В атмосфере присутствует примерно 0,9 % этого газа. Как и азот, он имеет нейтральный характер без цвета и запаха. Для поддержания жизни он не подходит, но зато просто незаменим в некоторых областях человеческой деятельности.
Небольшой экскурс в историю
Впервые его обнаружил англичанин и физик по образованию Г. Кавендиш, который заметил присутствие в воздухе чего-то нового, стойкого к химическому воздействию. К сожалению, Кавендиш так и не узнал природу нового газа. Чуть более ста лет спустя это заметил и другой ученый - Джон Уильям Страт. Он пришел к выводу, что в азоте из воздуха есть какая-то примесь газа неизвестного происхождения, но аргон это или что-то еще, он пока не мог понять.
При этом газ не вступал в реакцию с различными металлами, хлором, кислотами, щелочами. То есть с химической точки зрения носил инертный характер. Еще одной неожиданностью стало открытие - молекула нового газа включает в себя лишь один атом. А на тот момент подобный состав газов был еще неизвестен.
Публичное сообщение о новом газе привело в шок многих ученых со всего мира - как можно было проглядеть новый газ в воздухе на протяжении многих научных исследований и опытов?! Но в открытие поверили не все ученые, включая Менделеева. Судя по атомной массе нового газа (39,9), он должен расположиться между калием (39,1) и кальцием (40,1), но позиция уже была занята.
Как уже упоминалось, аргон - с богатой и детективной историей. На некоторое время он был забыт, но после открытия гелия новый газ признали официально. Было решено отвести для него отдельную нулевую позицию, расположенную в между галогенов и щелочных металлов.
Свойства
Среди прочих инертных газов, которые входят в тяжелую группу, аргон считается самым легким. Его масса превышает вес воздуха в 1,38 раза. В жидкое состояние газ переходит при температуре -185,9 °С, а при -189,4 °С и нормальном давлении твердеет.
От гелия и неона аргон отличается тем, что способен растворяться в воде - при температуре 20 градусов в количестве 3,3 мл в ста граммах жидкости. Но в ряде органических растворов газ растворяется лучше. Воздействие электрического тока заставляет его светиться, благодаря чему он стал широко применяться в осветительном оборудовании.
Биологами обнаружено другое полезное свойство, которым обладает аргон. Это своего рода среда, где растение прекрасно себя чувствует, что доказано опытами. Так, находясь в атмосфере газа, посаженые семена риса, кукурузы, огурцов и ржи дали свои ростки. В другой атмосфере, где 98 % приходится на аргон и 2 % - на кислород, хорошо прорастает такая овощная культура, как морковь, салат и лук.
Что особенно характерно, содержание этого газа в земной коре намного больше, чем других элементов, находящихся в его группе. Его примерное содержание - 0,04 г на одну тонну. Это в 14 раз превышает количество гелия и в 57 раз - неона. Что касается окружающей нас Вселенной, его там еще больше, в особенности на разных звездах и в туманностях. По некоторым подсчетам, аргона на просторах космоса больше, чем хлора, фосфора, кальция или калия, которых полно на Земле.
Получение газа
Тот аргон в баллонах, в которых мы его чаще встречаем, является неисчерпаемым источником. К тому же он в любом случае возвращается в атмосферу в силу того, что при использовании не меняется в физическом или химическом плане. Исключением могут быть случаи расхода малого количества изотопов аргона на получение новых изотопов и элементов в ходе ядерных реакций.
В промышленности газ получают путем разделения воздуха на кислород и азот. В результате чего и рождается газ как побочный продукт. Для этого используется специальное промышленное оборудование двукратной ректификации с двумя колоннами высокого и низкого давления и промежуточным конденсатором-испарителем. Помимо этого, для получения аргона могут быть использованы отходы аммиачного производства.
Область применения
Сфера применения аргона насчитывает несколько областей:
- пищевая промышленность;
- металлургия;
- научные исследования и опыты;
- сварочные работы;
- электроника;
- автомобильная промышленность.
Этот нейтральный газ находится внутри электрических лапочек, что замедляет испарение вольфрамовой спирали внутри. Благодаря этому свойству широко применяется основанный на данном газе сварочный аппарат. Аргон позволяет надежно соединять детали из алюминия и дюраля.
Широкое распространение газ получил при создании защитной и инертной атмосферы. Это обычно необходимо для термической обработки тех металлов, которые легко подвержены окислению. В атмосфере аргона хорошо растут кристаллы для получения полупроводниковых элементов или сверхчистых материалов.
Преимущества и недостатки применения аргона в сварке
Касательно области сварки аргон дает определенные преимущества. Прежде всего, металлические детали в ходе сварки не так сильно нагреваются. Это позволяет избежать деформации. К прочим достоинствам относятся:
- надежная защита сварного шва;
- скорость на порядок выше;
- процесс легко контролировать;
- сварку можно механизировать либо полностью перевести в автоматический режим;
- возможность соединять детали из разнородных металлов.
В то же время сварочный аргон подразумевает и ряд недостатков:
- при сварке возникает ультрафиолетовое излучение;
- для использования высокоамперной дуги необходимо качественное охлаждение;
- сложная работа на открытом воздухе или сквозняке.
Тем не менее при наличии стольких достоинств трудно недооценить значение аргонной сварки.
Меры предосторожности
При использовании аргона стоит проявлять осторожность. Хоть газ нетоксичен, но способен вызывать удушье, замещая собой кислород или сжижая его. Поэтому крайне важно контролировать объем O 2 в воздухе (не менее 19 %) при помощи специальных приборов, ручных или автоматических.
Работа с жидким газом требует предельной осторожности, поскольку низкая температура аргона может вызвать сильное обморожение кожного покрова и повреждение глазной оболочки. Необходимо использовать очки и спецодежду. Лицам, которым необходимо проводить работы в аргонной атмосфере, нужно надевать противогазы либо прочие изолирующие кислородные приборы.
Жидкий
Аргон - газ для промышленности
Аргон - газ, который был открыт двумя учеными Рамзаем и Релеем в 1894 году. После нескольких экспериментов ученые смогли выделить из азота газ аргон. Свое название аргон получил благодаря своей инертности. Аргон плохо взаимодействует и вступает в реакции с другими газами, за что и получил свое название (в переводе с греческого аргон - неактивный, медленный). Аргон представляет собой простой, бесцветный одноатомный газ без запаха и вкуса, который присутствует в воздухе в малых количествах.
Химические и физические свойства газа аргона
Так как воздух является неисчерпаемым источником получения таких газов как кислород, азот и аргон, то в промышленности газ аргон получают именно из воздуха. В большинстве случаев большое количество аргона получают при проведении реакций для получения промышленного кислорода и азота. В результате химических реакций , связанных с нагреванием и дистилляцией выделают кислород, азот и как побочный продукт получают аргон газ. Различают три степени чистоты аргона для промышленных нужд. В первой степени чистота содержания аргона составляет 99,99%, во второй - 99,98% и в третьей - 99,95%. В качестве примесей в аргоне могут выступать азот или кислород. Хранить этот газ следует в специальных баллонах под давлением. Жидкий аргон хранят в специальных цистернах Дьюара с двойными стенками заполненных вакуумом. В этих же емкостях рекомендуется перевозить аргон, соблюдая все правила и технику безопасности.
Применение аргон нашел во многих областях. Он успешно применяется в пищевой промышленности как упаковочный газ, в качестве вещества для тушения пожаров, в медицине для очистки воздуха и наркоза и в аргоновых лазерах. Однако, наибольшее и наилучшее применение этот газ получил в сварочных работах . При помощи аргоновой сварки можно работать с такими твердыми металлами как цирконий, титан, молибден и другие. Очень часто при сварочных работах используют специальную смесь аргона с кислородом или углекислым газом.
Атомный номер 18, атомная масса 39,948. Объемная концентрация аргона в воздухе 0,9325% об. или 1,2862% вес. Аргон тяжелее воздуха, плотность 1,78 кг/м3 при нулевой температуре и нормальном давлении. Температура кипения -185,85°C. Обладает низким потенциалом ионизации 15,7 В. С большинством элементов аргон не образует химических соединений, кроме некоторых гидридов. В металлах аргон, как в жидком, так и в твердом состоянии нерастворим. При обычных условиях - бесцветный, негорючий, неядовитый газ, без запаха и вкуса. Химическая формула - Ar.
Аргон добывают как побочный продукт, при получении кислорода и азота из воздуха методом низкотемпературной ректификации (см.)
Аргон был открыт Джоном Уильямом Стреттом (John Strutt) и Сэром Уильямом Рамзаем (Sir William Ramsay) при исследовании, полученного из воздуха химическим путем. Несовпадение плотности этого газа при различных способах получения натолкнуло этих ученых на идею о присутствии в воздухе какого-то тяжелого, который и был выделен ими в 1894 г. и назван аргоном, что с греческого переводится как «ленивый», «медлительный», «неактивный» .
Наиболее часто аргон применяют :
- как плазмообразующий газ при плазменной и;
- для вытеснения кислорода и влаги из упаковки при хранении пищевых продуктов, что увеличивает срок их хранения (пищевая добавка Е938);
- как газ для тушения огня в некоторых системах пожаротушения.
В сварочном производстве газообразный аргон применяют в качестве защитной среды при сварке активных и редких металлов (титана, циркония и ниобия) и сплавов на их основе, алюминиевых и магниевых сплавов, а также хромоникелевых коррозионностойких жаропрочных сплавов , легированных сталей различных марок.
Для сварки черных металлов аргон обычно используются в смеси с другими газами - , или.
Аргон, являясь более тяжелым, чем воздух, своей струей лучше защищает металл при сварке в нижнем положении. Растекаясь по поверхности свариваемого изделия, он защищает достаточно длительно довольно широкую и протяженную зону как расплавленного, так и нагретого при сварке металла.
Применение аргона позволяет повысить температуру, что улучшает проплавление , увеличивая производительность сварки в целом. При этом проплавление приобретает «кинжальную» форму, что дает возможность выполнять однопроходную сварку в щелевую разделку металла больших толщин. При сварке в среде аргона (как и иных) минимизируется выгорание активных легирующих элементов, что позволяет использовать более дешевые сварочные.
При -сварке аргон служит защитой не только для сварочной ванны от вредного воздействия воздуха, а также инертной защитой конца электрода.
Хотя для в целом аргон применяется гораздо чаще, чем, однако при сварке листового алюминия толщиной менее 6 мм аргон рекомендуют смешивать с гелием , чтобы обеспечить нужную теплопроводность. В некоторых случаях аргонно-гелиевые смеси используют для зажигания дуги, после чего сварка происходит в присутствии гелия. Этот метод применяется для сварки толстолистового алюминия вольфрамовым электродом при постоянном токе.
Аргон не оказывает опасного воздействия на окружающую среду , но относится к асфиксантам (удушающий газ). Поскольку газообразный аргон тяжелее воздуха он может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается содержание кислорода в воздухе, что вызывает кислородную недостаточность и удушье.
Жидкий аргон – низкокипящая жидкость, которая может вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз.
Газообразный и жидкий аргон поставляется по. Газообразный аргон хранят и транспортируют в стальных баллонах по под давлением 15МПа.
Стальные баллоны должны соответствовать ГОСТ 949. окрашивается в серый цвет с зеленой полосой и зеленой надписью «АРГОН ЧИСТЫЙ» .
Возможна также транспортировка аргона в жидком виде в специальных цистернах или сосудах Дьюара с последующей его газификацией.
АРГО́Н -а; м. [от греч. argon - недеятельный]. Химический элемент (Ar), инертный газ без цвета и запаха, входящий в состав воздуха (применяется для наполнения электрических ламп, в металлургии, химии и т.п.).
Арго́н
(лат. Argon), химический элемент VIII группы периодической системы , относится к благородным газам. Название от греческого argós - недеятельный. Плотность 1,784 г/л, t кип –185,86ºC. Применяют как инертную среду при сварке алюминия и других металлов и при получении сверхчистых веществ, для заполнения электрических ламп и газоразрядных трубок (сине-голубое свечение).
АРГОН
Энциклопедический словарь . 2009 .
Синонимы :Смотреть что такое "аргон" в других словарях:
- (греч.). Составная часть воздуха, недавно открытая. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. АРГОН простое тело (химич. элемент), открытое лордом Релеем и Рамзаем в 1894 г. Он содержится в атмосферном… … Словарь иностранных слов русского языка
АРГОН - (Аг), благородный газ, без запаха и цвета; ат. в. 39,88; уд. в. (воздух =1) 1,3775; вода растворяет 4% по объему А.; как элемент нулевой группы периодич. системы аргон в хим. соединения не вступает. А. содержится в колич. 0,937 объемных процентов … Большая медицинская энциклопедия
- (Argon), Ar, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 18, атомная масса 39,948; относится к благородным газам. Аргон открыли английские ученые Дж. Рэлей и У. Рамзай в 1894 … Современная энциклопедия
- (символ Аr), одноатомный бесцветный, лишенный запаха газ, наиболее распространенный из БЛАГОРОДНЫХ ГАЗОВ (инертных). Был открыт в воздухе лордом Рэйли и сэром Уильямом Рамсеем в 1894 г. Составляет 0,93% объема атмосферы, и 99,6% этого количества… … Научно-технический энциклопедический словарь
Хим. элемент восьмой гр. периодической системы Менделеева, порядковый номер 18, ат. в. 39,944. Хим. инертность обусловила его свободное состояние и значительное содер. в атмосфере (0,933% по объему). Атмосферный А. состоит из трех стабильных… … Геологическая энциклопедия
Аргон - (Argon), Ar, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 18, атомная масса 39,948; относится к благородным газам. Аргон открыли английские ученые Дж. Рэлей и У. Рамзай в 1894. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
- (лат. Argon) Ar, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 18, атомная масса 39,948, относится к благородным газам. Название от греческого argos недеятельный. Плотность 1,784 г/л, tкип = 185,86 .C. Применяют как инертную … Большой Энциклопедический словарь
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.
Пока известны только 2 химических соединение 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-Аr, 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 существованияесоединений со связями Ar-Si и Ar-C: FArSiF3 и FArCCH.
Получение аргона
Земная атмосфера содержит 66 1013 т аргона. Этот источник аргона неисчерпаем, тем более что практически весь аргон рано или поздно возвращается в атмосферу, поскольку при использовании он не претерпевает никаких физических или химических изменений. Исключение составляют весьма незначительные количества изотопов аргона, расходуемые на получение в ядерных реакциях новых элементов и изотопов.
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.
Состав аргонной фракции: 10...12% аргона, до 0,5% азота, остальное – кислород. В «аргонной» колонне, присоединенной к основному аппарату, получают аргон с примесью 3...10% кислорода и 3...5% азота.
В промышленных масштабах ныне получают аргон до 99,99%-ной чистоты. Аргон извлекают также из отходов аммиачного производства – из азота, оставшегося после того, как большую его часть связали водородом.
Аргон хранят и транспортируют в баллонах емкостью 40 л, окрашенных в серый цвет с зеленой полосой и зеленой надписью. Давление в них 150 атм. Более экономична перевозка сжиженного аргона, для чего используют сосуды Дюара и специальные цистерны. Искусственные радиоизотопы аргона получены при облучении некоторых стабильных и радиоактивных изотопов (37Cl, 36Аr, 40Аr, 40Са) протонами и дейтонами, а также при облучении нейтронами продуктов, образовавшихся в ядерных реакторах при распаде урана. Изотопы 37Аr и 41Аr используются как радиоактивные индикаторы: первый – в медицине и фармакологии, второй – при исследовании газовых потоков, эффективности спетом вентиляции и в разнообразных научных исследованиях. Но, конечно, не эти применения аргона самые важные.
Применение аргона
Земная атмосфера содержит 66 1013 тонн аргона. Получают аргон как побочный продукт при разделении воздуха на кислород и азот. 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. Состав аргонной фракции: 10-12% аргона, до 0,5% азота, остальное - кислород. В "аргонной" колонне, присоединенной к основному аппарату, получают аргон с примесью 3-10% кислорода и 3-5% азота. Дальше следует очистка "сырого" аргона от кислорода (химическим путем или адсорбцией) и от азота (ректификацией).
Как самый доступный и относительно дешевый инертный газ аргон стал продуктом массового производства, особенно в последние десятилетия. Наибольшая часть получаемого аргона идет в металлургию, металлообработку и некоторые смежные с ними отрасли промышленности.
В среде аргона ведут процессы, при которых нужно исключить контакт расплавленного металла с кислородом, азотом, углекислотой и влагой воздуха. Аргонная среда используется при горячей обработке титана, тантала, ниобия, бериллия, циркония, гафния, вольфрама, урана, тория, а также щелочных металлов. В атмосфере аргона обрабатывают плутоний, получают некоторые соединения хрома, титана, ванадия и других элементов (сильные восстановители).
Продувкой аргона через жидкую сталь из нее удаляют газовые включения. Это улучшает свойства металла. Все шире применяется дуговая электросварка в среде аргона. В аргонной струе можно сваривать тонкостенные изделия и металлы, которые прежде считались трудносвариваемыми.
Электрическая дуга в аргонной атмосфере внесла переворот в технику резки металлов. Процесс намного ускорился, появилась возможность резать толстые листы самых тугоплавких металлов. Продуваемый вдоль столба дуги аргон (в смеси с водородом) предохраняет кромки разреза и вольфрамовый электрод от образования окисных, нитридных и иных пленок. Одновременно он сжимает и концентрирует дугу на малой поверхности, отчего температура в зоне резки достигает 4000-6000°С. К тому же, эта газовая струя выдувает продукты резки. При сварке в аргонной струе нет надобности во флюсах и электродных покрытиях, а стало быть, и в зачистке шва от шлака и остатков флюса.
Стремление использовать свойства и возможности сверхчистых материалов - одна из тенденций современной техники. Для сверхчистоты нужны инертные защитные среды, разумеется, тоже чистые; аргон - самый дешевый и доступный из благородных газов.
Характеристики аргона
Виды сварки с использованием аргона
Аргон относится к инертным газам, которые химически не взаимодействуют с металлом и не растворяются в нем. Инертные газы применяют для сварки химически активных металлов (титан, алюминий, магний и др.), а также во всех случаях, когда необходимо получать сварные швы , однородные по составу с основным и присадочным металлом (высоколегированные стали и др.). Инертные газы обеспечивают защиту дуги и свариваемого металла, не оказывая на него металлургического воздействия.
Аргон газообразный чистый используется трех сортов: высшего, первого и второго. Содержание аргона соответственно 99,99 %; 99,98 %; и 99,95 %. Примеси – кислород (
Аргонодуговая сварка – дуговая сварка, при которой в качестве защитного газа используется аргон. Применяют аргонодуговую сварку неплавящимся вольфрамовым и плавящимся электродами. Сварка может быть ручной и автоматической. Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом предназначена для сваривания швов стыковых, тавровых и угловых соединений. Сварка плавящимся электродом применяется для сварки цветных металлов (Al, Mg , Cu ,Ti и их сплавов) и легированных сталей.
Аргон используется в плазменной сварке как плазмообразующий газ. При микроплазменной сварке большинство металлов сваривают в непрерывном или импульсном режимах дугой прямой полярности, горящей между вольфрамовым электродом плазмотрона и изделием в струе плазмообразующего инертного газа – (чаще всего) аргона.
Аргонодуговая сварка
Дугoвaя cвapкa, пpи кoтopoй в кaчecтвe зaщитнoгo гaзa иcпoльзуeтcя apгoн.
ГОСТ 2601-84 Свapкa мeтaллoв. Тepмины и oпpeдeлeния ocнoвныx пoнятий (c Измeнeниями N 1, 2)
ISO 14555:1998 Свapкa. Дугoвaя пpивapкa шпилeк из мeтaлличecкиx мaтepиaлoв
Высшего сорта, производимый нашим заводом, имеет сертификат Национального агентства контроля сварки (НАКС), что подтверждает высочайшее качество газа. Используя его при сварке на своем производстве вы можете быть совершенно спокойны за качество и надежность сварного шва в полученном изделии!
АРГОН - химический элемент, является инертным (благородным) газом, не имеет цвета, запаха и вкуса.
обладает следующими основными характеристиками:
- плотность газообразного аргона - 1,784 кг/м3 при 0 С и 760 мм.рт.ст.
- температура кипения, град. С - минус 186
- температура плавления, град. С - минус 189
- температура конденсации, град. С – минус 185,9
- температура кристаллизации, град. С – минус 189,4
В промышленности аргон получают из атмосферы, путем разделения воздуха на составные: кислород и азот. Так как воздух на Земле неисчерпаем, то можно утверждать, что и аргона в атмосфере содержится в неограниченном количестве. Поскольку аргон не вступает в химические реакции, то после использования он возвращается обратно в атмосферу, совершая своеобразный «круговорот».
Область применения аргона достаточно широка:
- в лампах накаливания (для замедления испарения вольфрама со спирали)
- в качестве защитной среды сварочной ванны (при дуговой, лазерной и т.п. сварке)
- в генераторах плазмы – плазматронах, в качестве плазмаобразователя (для обработки, сварки и резки металлов или как источник тепла)
- в стеклопакетах (для значительного снижения теплопроводности стеклопакета) - в пищевой промышленности, в качестве пищевой добавки E938 («упаковочный газ») - в медицине, во время проведения операций (для очистки воздуха в операционной) и т.п.
Хранится и транспортируется газообразный аргон в стальных баллонах под давлением 150 атмосфер. При таком давлении в стандартный 40-литровый баллон вмещается 6,4 м3 газа.
Различается по степени очистки. В ряду технических газов АО «Московский газоперерабатывающий завод» производит и реализует аргон по ГОСТ 10157-79 следующего сорта и со следующими характеристиками.
пм(первый электрон)
(по Полингу)
| Ar | 18 |
| 39,948 | |
| 3s 2 3p 6 | |
| 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
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. 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
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 4·10 14 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).
Определение
Качественно аргон обнаруживают с помощью эмиссионного спектрального анализа, основные характеристические линии — 434,80 и 811,53 нм. При количественном определении сопутствующие газы (O 2 , N 2 , H 2 , CO 2) 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: FArSiF 3 и FArCCH.
Изотопы
Аргон представлен в земной атмосфере тремя стабильными изотопами: 36 Ar (0,337 %), 38 Ar (0,063 %), 40 Ar (99,600 %). Почти вся масса тяжёлого изотопа 40 Ar возникла на Земле в результате распада радиоактивного изотопа калия 40 K (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..
История открытия:
Первый вклад в открытие аргона внес английский физик и химик Генри Кавендиш. Изучая в 1785 году окисление атмосферного азота кислородом под действием электрического разряда, он обнаружил, что остается небольшой объем газа, не подвергающегося окислению. Однако он не нашел объяснения этому факту. В 1892 году английский физик Дж. Рэлей обнаружил небольшое (всего на 0,13%) превышение плотности азота, выделяемого из воздуха, над плотностью азота, получаемого химическим путем. Английский физик У. Рамзаем предположил, что причиной этого может быть примесь еще неизвестного более тяжелого газа и предложил выделить его. Ему и Дж. Рэлею в 1894 году удалось выделить этот газ и спектральным анализом доказать, что это новый химический элемент. Дальнейшие исследования показали полную химическую инертность этого вещества. Благодаря своей химической инертности (а это был первый из открытых инертных газов), новый элемент и получил свое название Аргон (греч. аrgos - неактивный, ленивый).
Нахождение в природе и получение:
В атмосферном воздухе содержится 0,93% аргона по объему (9,34 л в 1м 3), его запасы в атмосфере оцениваются в 4·10 14 т. Среди других изотопов преобладает aргон-40, постоянно образующийся в ходе ядерной реакции ("электронный захват") из природного изотопа калия: 40 K + e = 40 Ar + n
e
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.
Физические свойства:
Бесцветный, без запаха газ. Температура кипения аргона (при нормальном давлении) -185,9°C, температура плавления -189,4°C. Плотность при нормальных условиях 1,784 кг/м3. В 100 мл воды при 20°C растворяется около 3,3 мл аргона. в некоторых органических растворителях аргон растворяется значительно лучше, чем в воде. При пропускании электрического разряда через стеклянную трубку, заполненную аргоном, наблюдается сине-голубое свечение.
Химические свойства:
Аргон химически инертен, при обычных условиях химических соединений не образует. Однако 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 решетке молекулами вещества-хозяина.
При сверхнизких температурах спектральными методами зафиксировано образование некоторых чрезвычайно неустойчивых молекул, содержащих аргон.
Установлено существование так называемых эксимерных молекул, содержащих аргон. На переходах этих молекул из метастабильного состояния в несвязанное генерируется лазерное излучение.
Важнейшие соединения:
Клатрат Ar*6H 2 O - соединение включения, температура разложения Аr·6Н2О при 101325 Па 42,0°С.
Гидрофторид аргона HArF - первое открытое, и пока единственное известное на 2013 г. химическое соединение аргона с электронейтральной молекулой. Получен при УФ-облучении смеси аргона и фтороводорода при 8K. Нестоек и распадается уже при 17 К на фтороводород и аргон.
CU(Ar)O - образование такого соединение при 3 К предполагается на основании спектральных данных. В этой молекуле уран должен быть связан с тремя другими атомами - углеродом, аргоном и кислородом.
Применение:
Аргон широко используют для создания инертной и защитной атмосферы, прежде всего при термической обработке легко окисляющихся металлов (аргоновая плавка, аргоновая сварка и другие). В атмосфере аргона получают кристаллы полупроводников и многие другие сверхчистые материалы. Аргоном часто заполняют электрические лампочки (для замедления испарения вольфрама со спирали). Это же его свойство используется в аргоновой сварке, которая позволяет соединять алюминиевые и дюралевые детали.
Аргон (в смеси с неоном, парами ртути) применяют для наполнения газоразрядных трубок (сине-голубое свечение), что используется в светящейся рекламе. Также аргон используется в аргоновых лазерах.
В геохронологии по определению соотношения изотопов 40 Ar/ 40 К устанавливают возраст минералов.
Мавлянова Н.Х., Жудин С.М.
ТюмГУ, 501 группа, 2013 г.
Источники:
Аргон /WebElements.narod.ru/ URL: http://webelements.narod.ru/elements/Ar.htm (дата обращения: 8.07.13).
Аргон (элемент) // Википедия. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Аргон (дата обращения: 8.07.2013).