Περιεχόμενο
Εάν κάποιος σας ζήτησε να αναφέρετε τα τρία πιο άφθονα αέρια στην ατμόσφαιρα της Γης, μπορείτε να επιλέξετε, με κάποια τάξη, οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο. Αν ναι, θα έχετε δίκιο - ως επί το πλείστον. Το ελάχιστα γνωστό γεγονός ότι πίσω από το άζωτο (Ν2) και οξυγόνο (Ο2), το τρίτο πλέον άφθονο αέριο είναι το αργό αέριο ευγενούς αερίου, που αντιπροσωπεύει μόλις το 1% της αθέατης σύνθεσης της ατμόσφαιρας.
Τα έξι ευγενή αέρια αποδίδουν το όνομά τους από το γεγονός ότι, από την άποψη της χημείας, τα στοιχεία αυτά είναι απομονωμένα, ακόμη και υπερήφανα: Δεν αντιδρούν με άλλα στοιχεία, έτσι δεν συνδέονται με άλλα άτομα για να σχηματίσουν πιο σύνθετες ενώσεις. Αντί να τους καταστήσει άχρηστους στη βιομηχανία, αυτή η τάση να απασχολούν τις δικές τους ατομικές επιχειρήσεις είναι αυτό που κάνει κάποια από αυτά τα αέρια χρήσιμα για συγκεκριμένους σκοπούς. Πέντε σημαντικές χρήσεις αργού, για παράδειγμα, περιλαμβάνουν την τοποθέτησή του σε φώτα νέον, την ικανότητά του να συμβάλλει στον προσδιορισμό της ηλικίας πολύ παλιών ουσιών, τη χρήση του ως μονωτήρα στην κατασκευή μετάλλων, το ρόλο του ως αέριο συγκόλλησης και τη χρήση του σε 3-D γ.
Ευγενικά βασικά αερίου
Τα έξι ευγενή αέρια - ήλιο, νέον, αργόν, κρυπτόν, ξένον και ραδόνιο - καταλαμβάνουν τη δεξιά στήλη στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. (Οποιαδήποτε εξέταση ενός χημικού στοιχείου θα πρέπει να συνοδεύεται από έναν περιοδικό πίνακα · βλ. Πόρων για ένα διαδραστικό παράδειγμα.) Οι πραγματικές συνέπειες αυτού του γεγονότος είναι ότι τα ευγενή αέρια δεν έχουν κοινό ηλεκτρόνια. Μάλλον σαν ένα κουτί παζλ που περιέχει ακριβώς τον σωστό αριθμό τεμαχίων, το αργό και τα πέντε ξαδέλφια του δεν έχουν υποατομικές ελλείψεις που πρέπει να τροποποιηθούν με δωρεές από άλλα στοιχεία και δεν έχει επιπλέον στοιχεία που να επιπλέουν να δωρίσουν με τη σειρά τους. Ο επίσημος όρος για αυτή τη μη αντιδραστικότητα των ευγενών αερίων είναι "αδρανής".
Όπως ένα ολοκληρωμένο παζλ, ένα ευγενές αέριο είναι πολύ σταθερό χημικά. Αυτό σημαίνει ότι, σε σύγκριση με άλλα στοιχεία, είναι δύσκολο να χτυπήσουμε τα εξώτατα ηλεκτρόνια από ευγενή αέρια χρησιμοποιώντας μια δέσμη ενέργειας. Αυτό σημαίνει ότι αυτά τα στοιχεία - τα μόνα στοιχεία που υπάρχουν ως αέρια σε θερμοκρασία δωματίου, τα άλλα όλα είναι υγρά ή στερεά - έχουν αυτό που ονομάζεται υψηλή ενέργεια ιονισμού.
Το ήλιο, με ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο, είναι το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν πίσω από το υδρογόνο, το οποίο περιέχει μόνο ένα πρωτόνιο. Η γιγαντιαία, συνεχιζόμενη αντίδραση πυρηνικής σύντηξης που είναι υπεύθυνη για τα αστέρια που είναι τα υπερβολικά φωτεινά αντικείμενα, δεν είναι τίποτα περισσότερο από αμέτρητα άτομα υδρογόνου που συγκρούονται για να σχηματίσουν άτομα ηλίου για μια περίοδο δισεκατομμυρίων ετών.
Όταν η ηλεκτρική ενέργεια διέρχεται από ένα ευγενές αέριο, εκπέμπεται φως. Αυτή είναι η βάση των πινακίδων νέον, η οποία είναι ένας γενικός όρος για οποιαδήποτε τέτοια εμφάνιση δημιουργείται χρησιμοποιώντας ένα ευγενές αέριο.
Ιδιότητες του αργού
Το αργό, με τη συντομογραφία Ar, είναι ο αριθμός 18 στον περιοδικό πίνακα, καθιστώντας τον το τρίτο ελαφρύτερο από τα έξι ευγενή αέρια πίσω από το ήλιο (ατομικό αριθμό 2) και το νέον (αριθμός 10). Όπως αρμόζει σε ένα στοιχείο που πετάει κάτω από το χημικό και φυσικό ραντάρ αν δεν προκληθεί, είναι άχρωμο, άοσμο και άγευστο. Έχει ένα μοριακό βάρος 39,7 γραμμάρια ανά γραμμομόριο (επίσης γνωστό ως daltons) στην πιο σταθερή διαμόρφωσή του. Μπορείτε να θυμηθείτε από άλλη ανάγνωση ότι τα περισσότερα στοιχεία έρχονται σε ισότοπα, τα οποία είναι εκδόσεις του ίδιου στοιχείου με διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων και έτσι διαφορετικές μάζες (ο αριθμός των πρωτονίων δεν αλλάζει ή αλλιώς η ταυτότητα του ίδιου του στοιχείου θα πρέπει να αλλάξει ). Αυτό έχει κρίσιμες συνέπειες σε μία από τις κύριες χρήσεις του αργού.
Χρήσεις αργού
Φώτα νέον: Όπως περιγράφεται, τα ευγενή αέρια είναι εύχρηστα για τη δημιουργία φώτων νέον. Το αργόν, μαζί με το νέον και το κρυπτόν, χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από το αέριο αργού, διεγείρει προσωρινά τα εξώτατα ηλεκτρονικά τροχιά και τους αναγκάζει να μεταπηδήσουν για λίγο σε ένα υψηλότερο "περίβλημα" ή σε επίπεδο ενέργειας. Όταν το ηλεκτρόνιο επανέλθει στη συνηθισμένη ενεργειακή του στάθμη, εκπέμπει ένα φωτόνιο - ένα πακέτο φωτός χωρίς μάζα.
Ραδιοϊσοτόπος Χρονολόγηση: Το αργό μπορεί να χρησιμοποιηθεί μαζί με το κάλιο ή το Κ, το οποίο είναι ο αριθμός 19 στον περιοδικό πίνακα, μέχρι σήμερα αντικείμενα μέχρι ένα τεράστιο 4 δις ετών. Η διαδικασία λειτουργεί ως εξής:
Το κάλιο έχει συνήθως 19 πρωτόνια και 21 νετρόνια, δίνοντάς του περίπου την ίδια ατομική μάζα με το αργό (μόλις κάτω από 40) αλλά με διαφορετική σύνθεση πρωτονίων και νετρονίων. Όταν ένα ραδιενεργό σωματίδιο γνωστό ως β-σωματίδιο συγκρούεται με το κάλιο, μπορεί να μετατρέψει ένα από τα πρωτόνια στον πυρήνα του καλίου σε ένα νετρόνιο, αλλάζοντας το ίδιο το άτομο σε αργό (18 πρωτόνια, 22 νετρόνια). Αυτό συμβαίνει με έναν προβλέψιμο και σταθερό ρυθμό με την πάροδο του χρόνου, και πολύ αργά. Έτσι, εάν οι επιστήμονες εξετάσουν ένα δείγμα, για παράδειγμα, ηφαιστειακής πέτρας, μπορούν να συγκρίνουν την αναλογία αργού με κάλιο στο δείγμα (η οποία αυξάνεται διαδοχικά με την πάροδο του χρόνου) στην αναλογία που θα υπήρχε σε ένα "ολοκαίνουργιο" δείγμα και να καθορίσει τον τρόπο παλιό είναι ο βράχος.
Σημειώστε ότι αυτό είναι διαφορετικό από τη "χρονολόγηση άνθρακα", έναν όρο που χρησιμοποιείται συχνά λανθασμένα για να αναφέρεται γενικά στη χρήση μεθόδων ραδιενεργού αποσύνθεσης μέχρι παλιά αντικείμενα. Η χρονολόγηση άνθρακα, η οποία είναι απλώς ένας συγκεκριμένος τύπος ραδιοϊσότοπου που χρονολογείται, είναι χρήσιμη μόνο για αντικείμενα που είναι γνωστά ότι είναι της τάξεως των χιλιάδων ετών.
Αέριο θωράκισης στη συγκόλληση: Το αργόν χρησιμοποιείται στη συγκόλληση ειδικών κραμάτων καθώς και στη συγκόλληση των πλαισίων αυτοκινήτων, των σιγαστήρων και άλλων εξαρτημάτων αυτοκινήτων. Ονομάζεται αέριο θωράκισης επειδή δεν αντιδρά με τα αέρια και τα μέταλλα που αιωρούνται στην περιοχή των συγκολλημένων μετάλλων. Απλώς καταλαμβάνει χώρο και εμποδίζει άλλες ανεπιθύμητες αντιδράσεις να γίνονται κοντά, λόγω των αντιδραστικών αερίων όπως το άζωτο και το οξυγόνο.
Θερμοθεραπεία: Ως αδρανές αέριο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί αργό που χρησιμοποιείται για την παροχή μιας θέσης χωρίς οξυγόνο και άζωτο για διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας.
3-D ing: Το αργό χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη του τρισδιάστατου πεδίου. Κατά την ταχεία θέρμανση και ψύξη του υλικού, το αέριο θα αποτρέψει την οξείδωση του μετάλλου και άλλες αντιδράσεις και μπορεί να περιορίσει την πρόσκρουση του άγχους. Το αργό μπορεί επίσης να αναμιχθεί με άλλα αέρια για να δημιουργήσει ειδικά μείγματα ανάλογα με τις ανάγκες.
Παραγωγή μετάλλων: Παρόμοια με το ρόλο της στη συγκόλληση, το αργό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη σύνθεση μετάλλων μέσω άλλων διεργασιών γιατί εμποδίζει την οξείδωση (σκουριά) και μετακινεί ανεπιθύμητα αέρια όπως το μονοξείδιο του άνθρακα.
Κίνδυνοι του αργού
Αυτό το αργό είναι χημικά αδρανές, δυστυχώς, δεν σημαίνει ότι είναι ελεύθερος από πιθανούς κινδύνους για την υγεία. Το αέριο αργού μπορεί να ερεθίσει το δέρμα και τα μάτια κατά την επαφή και σε υγρή μορφή μπορεί να προκαλέσει κρυοπαγήματα (υπάρχουν σχετικά λίγες χρήσεις αργού πετρελαίου και το «αργανέλαιο», ένα κοινό συστατικό καλλυντικών, δεν είναι καν αργόν). Τα υψηλά επίπεδα αερίου αργού στον αέρα σε κλειστό περιβάλλον μπορούν να μετατοπίσουν το οξυγόνο και να οδηγήσουν σε αναπνευστικά προβλήματα που κυμαίνονται από ήπια μέχρι σοβαρή, ανάλογα με το πόσο αργό υπάρχει. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα συμπτώματα ασφυξίας, όπως πονοκέφαλο, ζάλη, σύγχυση, αδυναμία και τρόμο στο πιο ήπιο τέλος, κώμα και ακόμη και θάνατο στις πιο ακραίες περιπτώσεις.
Σε περιπτώσεις γνωστής έκθεσης στο δέρμα ή στα μάτια, η προτιμώμενη θεραπεία είναι η έκπλυση και η έκπλυση με ζεστό νερό. Όταν το αργόν έχει εισπνευστεί, μπορεί να απαιτείται τυπική υποστήριξη του αναπνευστικού συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της οξυγόνωσης με μάσκα, ώστε να επανέλθουν στο κανονικό επίπεδο οξυγόνου στο αίμα. η απόκτηση του προσβεβλημένου ατόμου από το πλούσιο σε αργόν περιβάλλον είναι βεβαίως απαραίτητη.