Argon geschiedenis, structuur, eigenschappen, gebruik

3578
Abraham McLaughlin

De argon Het is een van de edelgassen in het periodiek systeem en vormt ongeveer 1% van de atmosfeer van de aarde. Het wordt weergegeven door het chemische symbool Ar, een element met een atomaire massa gelijk aan 40 voor zijn meest voorkomende isotoop op aarde (40Ar); andere isotopen zijn 36Ar (de meest voorkomende in het heelal), 38Ar en het radio-isotoop 39Ar.

De naam is afgeleid van het Griekse woord 'argos', wat inactief, langzaam of inactief betekent, aangezien het de meetbare fractie van de lucht vormde die niet reageerde. Stikstof en zuurstof reageren met elkaar op de hitte van een elektrische vonk en vormen stikstofoxiden; kooldioxide met een basisoplossing van NaOH; maar de Ar, met niets.

Een paarse glimontlading die kenmerkend is voor geïoniseerde argonatomen. Bron: Wikigian [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Argon is een kleurloos gas, zonder geur of smaak. Het is een van de weinige gassen die bij condensatie geen kleurverandering vertoont, omdat het de kleurloze vloeistof is zoals het gas; hetzelfde gebeurt met zijn kristallijne vaste stof.

Een ander belangrijk kenmerk is de emissie van violet licht bij verhitting in een elektrische ontladingsbuis (bovenste afbeelding).

Hoewel het een inert gas is (hoewel niet onder speciale omstandigheden) en ook geen biologische activiteit heeft, kan het zuurstof uit de lucht verdringen en verstikking veroorzaken. Sommige brandblussers gebruiken dit zelfs in hun voordeel om de vlammen te doven door zuurstof te verwijderen..

Zijn chemische inertie bevordert de toepassing ervan als een atmosfeer voor reacties waarvan de soorten gevoelig zijn voor zuurstof, waterdamp en stikstof. Het biedt ook een manier om metalen, legeringen of halfgeleiders op te slaan en te vervaardigen..

Artikel index

  • 1 Geschiedenis van zijn ontdekking
  • 2 Structuur van argon
    • 2.1 Kristallen
  • 3 Elektronische configuratie
  • 4 Eigenschappen
    • 4.1 Fysieke beschrijving
    • 4.2 Atoomgewicht
    • 4.3 atoomnummer
    • 4.4 Smeltpunt
    • 4.5 Kookpunt
    • 4.6 Godheid
    • 4.7 Dampdichtheid
    • 4.8 Oplosbaarheid van gas in water
    • 4.9 Oplosbaarheid in organische vloeistoffen
    • 4.10 Versmeltingswarmte
    • 4.11 Verdampingswarmte
    • 4.12 Verdelingscoëfficiënt octanol / water
    • 4.13 Ionisatie-energie
    • 4.14 Reactiviteit
  • 5 toepassingen
    • 5.1 Industrieel
    • 5.2 Artsen
    • 5.3 In laboratoriumapparatuur
  • 6 Waar is?
  • 7 referenties

Geschiedenis van zijn ontdekking

In 1785 concludeerde Henry Cavendish tijdens zijn onderzoek naar stikstof in de lucht, "phlogisticized air" genaamd, dat een deel van de stikstof een inerte component zou kunnen zijn..

Meer dan een eeuw later, in het jaar 1894, ontdekten de Britse wetenschappers Lord Rayleigh en Sir William Ramsey dat de stikstof die werd bereid door de verwijdering van zuurstof uit de atmosferische lucht 0,5% zwaarder was dan de stikstof die uit sommige verbindingen werd verkregen; bijvoorbeeld ammoniak.

De onderzoekers vermoedden de aanwezigheid van een ander gas in atmosferische lucht gemengd met stikstof. Later werd vastgesteld dat het resterende gas na de verwijdering van stikstof uit de atmosferische lucht een inert gas was dat nu bekend staat als argon..

Dit was het eerste inerte gas dat op aarde werd geïsoleerd; vandaar de naam, aangezien argon lui, inactief betekent. Al in 1868 werd de aanwezigheid van helium in de zon echter gedetecteerd door spectroscopisch onderzoek.

F. Newall en W. N. Hartley observeerden in 1882 emissielijnen, mogelijk overeenkomend met argon, die niet overeenkwamen met die van de andere bekende elementen.

Argon-structuur

Argon is een edelgas en daarom zijn de orbitalen van zijn laatste energieniveau volledig gevuld; dat wil zeggen, zijn valentieschil heeft acht elektronen. De toename van het aantal elektronen neutraliseert echter niet de toenemende aantrekkingskracht die door de kern wordt uitgeoefend; en daarom zijn zijn atomen de kleinste van elke periode.

Dat gezegd hebbende, kunnen argonatomen worden gevisualiseerd als "knikkers" met sterk gecomprimeerde elektronenwolken. Elektronen bewegen homogeen door alle gevulde orbitalen, waardoor polarisatie onwaarschijnlijk is; dat wil zeggen, er ontstaat een gebied met een relatief elektronendeficiëntie.

Hierdoor zijn de Londense verstrooiingskrachten in het bijzonder voor argon, en zal polarisatie alleen profiteren als de atoomstraal en / of de atoommassa toeneemt. Daarom is argon een gas dat condenseert bij -186ºC.

Door het gas te beschieten, zal men zien dat zijn atomen of knikkers nauwelijks verenigd kunnen blijven, bij afwezigheid van enige vorm van Ar-Ar covalente bindingen. Het kan echter niet worden genegeerd dat dergelijke knikkers goed kunnen interageren met andere apolaire moleculen; bijvoorbeeld COtwee, Ntwee, Ne, CH4, allemaal aanwezig in de samenstelling van de lucht.

Kristallen

Argon-atomen beginnen te vertragen naarmate de temperatuur daalt tot ongeveer -186 ° C; dan treedt condensatie op. Nu worden de intermoleculaire krachten effectiever, omdat de afstand tussen de atomen kleiner is en er tijd is voor het optreden van de paar instantane dipolen of polarisaties..

Dit vloeibare argon is rommelig en het is niet bekend hoe de atomen precies zijn gerangschikt..

Naarmate de temperatuur verder daalt, tot -189ºC (slechts drie graden lager), begint het argon te kristalliseren tot kleurloos ijs (onderste afbeelding). Misschien is ijs thermodynamisch stabieler dan argonijs.

Argonijs smelt. Bron: geen machineleesbare auteur opgegeven. Deglr6328 ~ commonswiki aangenomen (op basis van auteursrechtclaims). [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

In dit ijs- of argonkristal nemen de atomen ervan een geordende, vlakgecentreerde kubische (fcc) structuur aan. Dat is het effect van hun zwakke interacties bij deze temperaturen. Naast deze structuur kan het ook zeshoekige kristallen vormen, compacter.

Hexagonale kristallen hebben de voorkeur wanneer argon kristalliseert in aanwezigheid van kleine hoeveelheden Otwee, Ntwee en co. Wanneer ze vervormd zijn, gaan ze over naar de vlakgecentreerde kubische fase, de meest stabiele structuur voor solide argon.

Elektronische configuratie

De elektronenconfiguratie voor argon is:

[Ne] 3stwee3p6

Dat is hetzelfde voor alle isotopen. Merk op dat het valentie-octet compleet is: 2 elektronen in de 3s-orbitaal en 6 in de 3p-orbitaal, waardoor in totaal 8 elektronen worden toegevoegd..

Theoretisch en experimenteel kan argon zijn 3d-orbitalen gebruiken om covalente bindingen te vormen; maar er is hoge druk voor nodig om het te "forceren".

Eigendommen

Fysieke beschrijving

Het is een kleurloos gas dat bij blootstelling aan een elektrisch veld een lila-violette gloed krijgt.

Atoomgewicht

39,79 g / mol

Atoomnummer

18

Smeltpunt

83,81 K (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Kookpunt

87.302 K (-185.848 ºC, -302.526 ºF)

Desity

1.784 g / l

Dampdichtheid

1,38 (ten opzichte van lucht genomen als 1).

Gasoplosbaarheid in water

33,6 cm3/ kg. Als argon als een zeer koud vloeibaar gas in contact komt met water, treedt hevig koken op.

Oplosbaarheid in organische vloeistoffen

Oplosbaar.

Warmte van fusie

1,18 kJ / mol

Warmte van verdamping

8,53 kJ / mol

Verdelingscoëfficiënt octanol / water

Log P = 0,94

Ionisatieenergie

Eerste niveau: 1.520,6 kJ / mol

Tweede niveau: 2.665,8 kJ / mol

Derde niveau: 3.931 kJ / mol

Dat wil zeggen, de energieën die nodig zijn om de kationen tussen Ar te verkrijgen+ en Ar3+ gasfase.

Reactiviteit

Argon is een edelgas en daarom is zijn reactiviteit bijna nul. Fotolyse van waterstoffluoride in een vaste matrix van argon bij een temperatuur van 7,5 K (zeer dicht bij het absolute nulpunt) produceert argonfluorhydride, HArF.

Het kan met sommige elementen worden gecombineerd om een ​​stabiele klasse met bèta-hydrochinon te produceren. Bovendien kan het verbindingen vormen met sterk elektromagnetische elementen, zoals O, F en Cl..

Toepassingen

De meeste toepassingen van argon zijn gebaseerd op het feit dat het een inert gas is en kan worden gebruikt om een ​​omgeving te creëren waarin een reeks industriële activiteiten kan worden ontplooid..

Industrieel

-Argon wordt gebruikt om een ​​omgeving te creëren voor het booglassen van metalen, waarbij de schadelijke werking die de aanwezigheid van zuurstof en stikstof kan veroorzaken, wordt vermeden. Het wordt ook gebruikt als dekkingsmiddel bij de verfijning van metalen zoals titanium en zirkonium..

-Gloeilampen zijn meestal gevuld met argon om hun gloeidraden te beschermen en hun levensduur te verlengen. Het wordt ook gebruikt in tl-buizen die vergelijkbaar zijn met neonbuizen; maar ze stralen een paarsachtig blauw licht uit.

-Het wordt gebruikt bij het ontkolingsproces van roestvrij staal en als drijfgas in spuitbussen.

-Gebruikt in ionisatiekamers en deeltjestellers.

-Ook bij het gebruik van verschillende elementen voor het doteren van halfgeleiders.

-Het maakt het mogelijk een atmosfeer te creëren voor de groei van silicium- en germaniumkristallen, die veel worden gebruikt op het gebied van elektronica.

-Het lage warmtegeleidingsvermogen is gunstig om te worden gebruikt als isolator tussen de glasplaten van sommige ramen.

-Het wordt gebruikt om voedsel en ander verpakkingsmateriaal te conserveren, omdat het deze beschermt tegen zuurstof en vocht die een schadelijk effect kunnen hebben op de inhoud van de verpakking..

Artsen

-Argon wordt bij cryochirurgie gebruikt om kankerweefsel te verwijderen. In dit geval gedraagt ​​argon zich als een cryogene vloeistof.

-Het wordt gebruikt in medische laserapparatuur om verschillende oogafwijkingen te corrigeren, zoals: bloeding in bloedvaten, loslaten van het netvlies, glaucoom en degeneratie van de macula.

In laboratoriumapparatuur

-Argon wordt gebruikt in mengsels met helium en neon in geigertellers voor radioactiviteit..

-Het wordt gebruikt als draaggas bij gaschromatografie.

-Dispergeert de materialen die het monster bedekken onder rasterelektronenmicroscopie.

Waar bevindt het zich?

Argon wordt aangetroffen als onderdeel van de atmosferische lucht en vormt ongeveer 1% van de atmosferische massa. De atmosfeer is de belangrijkste industriële bron voor de isolatie van dit gas. Geïsoleerd door middel van cryogene gefractioneerde destillatieprocedure.

Aan de andere kant genereren de sterren in de kosmos enorme hoeveelheden argon tijdens de kernfusie van silicium. Het kan ook worden gelokaliseerd in de atmosfeer van andere planeten, zoals Venus en Mars..

Referenties

  1. Barrett C.S., Meyer L. (1965) De kristalstructuren van argon en zijn legeringen. In: Daunt J.G., Edwards D.O., Milford F.J., Yaqub M. (eds) Low Temperature Physics LT9. Springer, Boston, MA.
  2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 maart 2019). 10 argonfeiten - Ar of atoomnummer 18. Hersteld van: thoughtco.com
  3. Todd Helmenstine. (31 mei 2015). Argon feiten. Hersteld van: sciencenotes.org
  4. Li, X. et al. (2015). Stabiele lithium-argonverbindingen onder hoge druk. Sci Rep.5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
  5. Royal Society of Chemistry. (2019). Periodiek systeem: argon. Hersteld van: rsc.org
  6. Dr. Doug Stewart. (2019). Argon Element Feiten. Chemicool. Hersteld van: chemicool.com
  7. Cubbon Katherine. (2015, 22 juli). Chemie van argon (Z = 18). Chemie Libretexts. Hersteld van: chem.libretexts.org
  8. Wikipedia. (2019). Argon. Hersteld van: en.wikipedia.org
  9. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2019). Argon. PubChem-database. CID = 23968. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.