Аргон

Чөлөөт нэвтэрхий толь, Википедиагаас
Харайх: Удирдах, Хайлт
Аргон (Аr)
Атомын дугаар 18
Атом масс 39.948 г/моль
Өнгө Өнгөгүй
Электрон байгуулалт [Ne] 3s2 3p6
Бүрхүүл дэх
электроны тоо
2, 8, 8
Физик шинж чанар
Бодисын төлөв Хий
Нягт (0 °C, 101.325 кПa) 1.784 г/см³
Хайлах температур (−189.35) 83.80 K
Буцлах температур (−185.85 °C) 87.30 K
Хайлалтын хувийн дулаан 1.18 кЖ/моль
Ууршилтын хувийн дулаан 6.43 кЖ/моль
Дулаан багтаамж (25 °C) 20.786 кЖ/(моль·K)
Атомын шинж чанар
Оронт торны бүтэц
(Сингони)
Талдаа төвтэй куб
Исэлдэлтийн зэрэг 0
Ионжих энерги
(эхний электроноор)
1520.6 кЖ/моль
Атомын радиус 71 пм
Ковалентийн радиус 97 пм

Аргон нь химийн элемент, атомын дугаар нь 18, химийн тэмдэглэгээ нь Ar. Аргон нь үелэх системийн 18-р бүлэг буюу инертийн хийн бүлгийн гуравдахь элемент бөгөөд Дэлхийн агаар мандлын 0.93%-ийг эзлэнэ. Дэлхий дээр хамгийн өргөн тархалттай инерт хий юм. Аргоны электрон үүлний хамгийн гадна орбит электроноор бүрэн дүүргэгдсэн байдаг тул хамгийн тогтвортой, өөр элементүүдтэй химийн холбоо үүсгэдэггүй болно.

Химийн шинж чанар[засварлах]

Аргон нь хүчилтөрөгчийн хийтэй ойролцоо хэмжээтэй, харин азотоос 2.5 дахин ихээр усанд уусна. Аргон нь өнгө, үнэр, амтгүй. Хий болон шингэн төлөвт хоргүй элемент. Аргон нь ямарч нөхцөлд инерт шинжтэй, өрөөний температурт тогтвортой нэгдэл үүсгэхгүй.

Аргон нь хэдийгээр инерт хий боловч, Хелсинкийн Их сургуулийн лабораторид аргоныг фтор ба устөрөгчтэй нэгдүүлэн аргон гидрофлюорид (HArF) метастэбл нэгдлийг гарган авсан байна[1]. Хэвийн нөхцөлд аргон нь HArF нэгдэл үүсгэхгүй боловч, аргон нь мөн усны молекулийн латиссд (lattice) урхилагдан клатрат үүсгэж болно[2]. Аргон агуулсан ионууд болон өдөөгдсөн төвшний комплексууд, жишээлбэл ArH+, ArF байдгийг тогтоосон байна. Онолын тооцоололоор хэд хэдэн төрлийн аргон агуулсан тогтвортой нэгдлүүд байж болох боловч, одоогоор эдгээр нэгдлүүдийг гарган авч чадаагүй байна.

Түүх[засварлах]

Аргоныг (Грек гаралтай, "идэвхигүй" гэдэг утгатай үгнээс гаралтай ба химийн хувьд идэвхигүй гэдэг утгыг агуулна)[3][4][5] анх 1785 онд Хенри Кавендиш агаарт агуулагдаж магадгүйг таамаглаж байсан боловч 1894 онд Лорд Рельей, Вильям Рамзай нар агаарын дээжээс хүчилтөрөгч, азотыг зайлуулах туршлтаараа нээсэн байна[6][7]. Тэд агаар дахь азот нь, азот агуулсан химийн нэгдлээс ялган авсан азотоос 50% хүнд болохыг тогтоож, хэдэн сарын дараа агаарт, азоттой хамт өөр хий байна гэсэн дүгнэлтэнд хүрсэн байна[8]. 1882 онд Х.Ф.Невал, В.Н.Хартлей нар биенээсээ үл хамааран хийсэн туршилтаараа агаарын өнгөний спектрээс нэг шинэ шугам тодорхойлсон боловч энэхүү шугамд тохирох элементийг тодорхойлж чадаагүй байна. Аргон нь инерт хийнүүээс хамгийн түрүүнд нээгдсэн болно. Аргоны одоогийн химийн тэмдэглэгээ болох Ar-ыг 1957 онд тогтсон ба үүнээс өмнө A гэж тэмдэглэж байжээ[9].

Тархалт[засварлах]

Аргон ба мөнгөнусны уур бүхий хоолой

Аргон нь Дэлхийн агаар мандлын эзэлхүүний 0.934%, массын 1.29% эзлэх тул агаар нь аргоныг ялган авах гол түүхий эд болно. Цэвэр Аргоныг, азот, хүчилтөрөгч, неон, криптон, ксенонтой адил, маш бага температурт фракцийн нэрлэг хийх замаар ялган авдаг байна[10].

Ангараг гаригийн агаар мандал 40Ar-ыг 1.6%, 36Ar-г 5 ппм (ppm) хэмжээтэй агуулна. Буд гаригийн нимгэн агаар мандал нь 70% Аргоноос тогтдог байна. 2005 онд Санчир гаригийн хамгийн том сар болох Титан дээр Аргон байгааг нээжээ[11].

Изотопиуд[засварлах]

Дэлхий дээрхи хамгийн өргөн тархалттай изотопиуд нь 40Ar (99.6%), 36Ar (0.34%) ба 38Ar (0.06%) юм. Байгаль дээр тааралдах 40K (хагас задралын хугацаа нь 1.25X109 жил) нь 40Ar (11.2%) ба 40Ca (88.8%) болон хувирна. Уг элементүүдийн харьцаан дээр тулгуурлан чулуулгийн үнэмлэхүй насыг тогтооно[12].

Дэлхийн агаар мандалд 39Ar нь сансрын туяаны нөлөөгөөр, Дэлхийн газрын гадаргуу орчимд (газрын гүнд) 39K-ийн задралаар үүснэ. 37Ar нь 40Ca задралаар цөмийн бөмбөгийн туршилтийн үед үүсдэг байна. 37Ar-ны хагас задралын хугацаа нь 35 өдөр байна[12]

Найрлага[засварлах]

Аргоны электроны "s" ба "p" орбит нь электроноор дүүргэгдсэн байдагаас болж аргон нь маш тогтвортой, бусад элементүүдтэй химийн холбоо үүсгэдэггүй байна. 2000 онд Хельсинкийн Их Сургуулийн эрдэмтэд анхны аргон өөр элементтэй нэгдсэн нэгдлийг (аргон гидрофлюорид буюу HArF) гарган авсан байна. Уг нэгдлийг маш бага хэмжээний устөрөгч ба фтор агуулсан хөлдүү аргоныг хэт ягаан туяагаар шарах замаар синтезлэсэн байна[13] Уг нэгдэл нь 40 К буюу −233 °C хүртэлх температурт тогтвортой байна.

2003 онд аргон дифлюоридыг (ArF2) нээснийг зарласан боловч батлагдаагүй байна.

Аргон мөс хайлж байгаа нь

Аргон гарган авах[засварлах]

Азотын буцлах температур 77.3K, aргоных 87.3 K, хүчилтөрөгчийнх 90.2 K байдаг тул энэ чанарыг нь ашиглан үйлдвэрийн нөхцөлд шингэрүүлсэн агаарыг нэрэх замаар эдгээр элементүүдийг гарган авна. Жилд Дэлхийн хэмжээнд 700 000 тонн аргоныг үйлдвэрлэдэг байна[14]

Цацраг идэвхит задралаар[засварлах]

40Ar нь хамгийн өргөн тархалттай изотопи бөгөөд 40Кали задралаар (хагас задралын хугацаа нь 1.25X109 жил) үүснэ.

Кали-Аргоноор үнэмлэхүй нас тогтоох арга[засварлах]

Хэрэглээ[засварлах]

Гал унтраахад зориулсан аргон хий бүхий баллон. Аргон нь цахилгаан хэрэгслийг гэмтээхгүй

Аргоны хэд хэдэн чухал шинж нь түүний хэрэглээг тодорхойлно:

  • Инерт хий. Ихэнхидээ азотын хийнээс илүү инерт шинж бүхий хий шаардлагатай үед
  • Бага дулаан дамжуулалт шаардлагатай үед
  • Электрон шинж чанар (ионжилт ба шингээлтийн спектр) шаардлагатай үед аргоныг хэрэглэнэ.

Бусад инерт хийнүүдийг ашиглаж болох боловч аргон нь хамгийн элбэг, хамгийн хямд инерт хий юм. Аргон нь харьцангуй хямд өртөгтэй. Учир нь их хэмжээгээр хэрэглэгддэг хүчилтөрөгч, азотыг үйлдвэрлэх үед дагалдах бүтээгдэхүүн болж гардаг. Хэдийгээр бусад инерт хийнүүдий мөн дагалдах бүтээгдэхүүн болж гарах боловч аргон нь агаарт хамгийн их хэмжээгээр агуулагддаг байна.

Аргоныг доорхи зорилгоор хэрэглэнэ. Үүнд:

  • Гэрэл ба гэрлэн чимэглэлд
  • Гагнуурт CO2-той цуг
  • Гал унтраах зорилгоор (зураг)
  • Плазмийн хий болгон ICP спектроскопиудад .
  • Титан зэрэг идэвхитэй металлийн боловсруулалтын үед идэвхигүй бүрхүүл болгон
  • Цахиур ба германий талстыг ургуулахгүйн тулд агаарын оронд
  • Музей ба архивийн эртний бичиг баримтыг агаарын хүчилтөрөгчтэй урвалд орохоос хамгаалан[15]
  • Онгойлгосон виног исэлдэхээс хамгаалах
  • Вино исгэж буй торхны дээд хэсэг дэх агаарыг зайлуулахад
  • Эмийн үйлдвэрт эм бэлдэж буй лонхонд аргаарын хүчилтөрөгч орохоос хамгаалан
  • Пуужингийн хошуу хэсгийг хөргөхөд [16]
  • Бал чулуун шатаагч зуухны бал чулууг хүчилтөрөгчтэй урвалд орохоос хамгаалах зэрэгт ашиглана.

Дараагийн нэг чухал хэрэглээ нь аргоны дулаан дамжуулалт бага байдаг дээр үндэслэнэ. Цонхонд дулааны алдаглыг багасгах зорилгоор ашиглана[17]. Усанд шумбагчдын хувцасыг аргоноор дүүргэнэ. Учир нь аргон инерт бас дулаан бага дамжуулна.

Аргоны ионжих ба гэрэлтэх чанарыг ашиглана. Физикийн туршилтуудад калориметр, плазм ламп болгон хэрэглэнэ. Хөх аргон лазерийг нүд, артерийн судас зэргийн хагалгаанд хэрэглэнэ[18].

Эдгээрээс гадна Аргон-39 (хагас задралын хугацаа 269 жил) газрын доорхи ус ба мөсний үнэмлэхүй нас, кали-аргоны арга нь магмын чулуулгийн үнэмлэхүй нас тогтооход хэрэглэгдэнэ.

Сөрөг нөлөө[засварлах]

Аргон нь хэдийгээр хоргүй боловч агаарт их хэмжээгээр агуулагдах үед хүн өөрт шаардлагатай хүчилтөрөгчийг авч чадахгүйд хүрч болно. АНУ-ын Флоридад аргон хадгалдаг танкнаас аргон алдагдан хэд хэдэн хүн амь насаа алдсан байна[19].

Ишлэл[засварлах]

  1. "Periodic Table of the Elements: Argon." Lenntech. 2008. Retrieved on September 3, 2007.
  2. Belosludov, V. R.; O. S. Subbotin, D. S. Krupskii, O. V. Prokuda, and Y. Kawazoe (2006). Microscopic model of clathrate compounds (English) 1. Institute of Physics (has blown up once in a while) Publishing. 2007-03-08-д хандсан.
  3. Hiebert, E. N. Historical Remarks on the Discovery of Argon: The First Noble Gas. In Noble-Gas Compounds; Hyman, H. H., Ed.; University of Chicago Press: Chicago, IL, 1963; pp 3–20.
  4. Travers, M. W. The Discovery of the Rare Gases; Edward Arnold & Co.: London, 1928; pp 1–7.
  5. Rayleigh, Lord; Ramsay, W. Argon: A New Constituent of the Atmosphere. Chem. News 1895 (February 1), 71, 51–58.
  6. Lord Rayleigh;William Ramsay (1894 - 1895). "Argon, a New Constituent of the Atmosphere.". Proceedings of the Royal Society of London 57 (1): 265–287. DOI:10.1098/rspl.1894.0149.
  7. William Ramsay. Nobel Lecture in Chemistry, 1904.
  8. ABOUT ARGON, THE INERT; The New Element Supposedly Found in the Atmosphere. The New York Times, 3 March 1895
  9. Holden, Norman E. (12). History of the Origin of the Chemical Elements and Their Discoverers (English). National Nuclear Data Center (NNDC).
  10. Argon, Ar. 2007-03-08-д хандсан.
  11. Seeing, touching and smelling the extraordinarily Earth-like world of Titan (English). European Space Agency (21).
  12. 12.0 12.1 40Ar/39Ar dating and errors. 2007-03-07-д хандсан.
  13. Bartlett, Neil. The Noble Gases (English). Chemical & Engineering News.
  14. Periodic Table of Elements: Argon – Ar (EnvironmentalChemistry.com)
  15. USA National Archives description of how the Declaration of Independence is stored and displayed. More detail can be found in this more technical explanation, especially Page 4, which talks about the argon keeping the oxygen out.
  16. Description of Aim-9 Operation
  17. Energy-Efficient Windows. Bc Hydro. 2007-03-08-д хандсан.
  18. Fujimoto, James; Rox Anderson, R. (2006). Tissue Optics, Laser-Tissue Interaction, and Tissue Engineering (English) 77-88. Biomedical Optics. 2007-03-08-д хандсан.
  19. Middaugh, John; Bledsoe, Gary. "Welder's Helper Asphyxiated in Argon-Inerted Pipe (FACE AK-94-012)." State of Alaska Department of Public Health. June 23, 1994. Retrieved on September 3, 2007.
  • Los Alamos National Laboratory – Argon
  • USGS Periodic Table - Argon
  • Emsley, J., Nature’s Building Blocks; Oxford University Press: Oxford, NY, 2001; pp. 35-39.
  • Brown, T. L.; Bursten, B. E.; LeMay, H. E., In Chemistry: The Central Science, 10th ed.; Challice, J.; Draper, P.; Folchetti, N. et al.; Eds.; Pearson Education, Inc.: Upper Saddle River, NJ, 2006; pp. 276 and 289.
  • Triple point temperature: 83.8058 K - Preston-Thomas, H. (1990). "The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90)". Metrologia 27: 3–10. DOI:10.1088/0026-1394/27/1/002.
  • Triple point pressure: 69 kPa - (2005) “Section 4, Properties of the Elements and Inorganic Compounds; Melting, boiling, triple, and critical temperatures of the elements”, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th edition, Boca Raton, Florida: CRC Press. 

Гадаад холбоос[засварлах]

Commons
Викимедиа дуу дүрсний сан: Argon