گاز آرگون
گاز آرگون گازی نجیب است. گاز های نجیب شش عنصر در گروه ۱۸ جدول تناوبی هستند.
جدول تناوبی جدولی است که واکنش عناصر شیمیایی نسبت به یکدیگر را به ما نشان می دهد. نام دیگر گاز های نجیب، گاز های بی اثر میباشد زیرا عناصر موجود در گروه ۱۸ با تعداد بسیار کمی از عناصر گروه های دیگر واکنش نشان می دهند.
گاز آرگون در سال ۱۸۹۴ توسط یک شیمیدان انگلیسی کشف شد. عدد اتمی آن ۱۸ و وزن اتمی آن ۳۹.۹۴۸میباشد. Ar سمبل آرگون ،در جدول تناوبی عنصر آرگون عضو خانواده ۱۸ (جزء گاز های نجیب) میباشد.
آرگون برای ارائه عایق بی اثر برای عملیات صنعتی خاص استفاده می شود.در این عملیات عایق بی اثر گازمانع از ورود هرگونه مواد شیمیایی از واکنش اکسیژن با سایر مواد موجود در هوا می شود.از آرگون در ساخت لامپ های نئون و در لیزر نیز استفاده می شود.
کشف آرگون و نامگذاری
عنصر آرگون در سال ۱۸۹۴ کشف شد اما دانشمند انگیلیسی هنری کاوندیش ۲۰۰ سال پیش وجود عنصر آرگون را پیش بینی کرده بود. هنگامی که هنری وجود اکسیژن و نیتروژن را از هوا حذف کرد متوجه شد میزان بسیار کمی از گاز باقی مانده است.
او حدس زد که عنصر دیگری در هوا وجود دارد ولی توانایی شناسایی آنچه باقی مانده بود را نداشت.
در سال ۱۸۹۰ هنگامی که رامسی آزمایش هنری را تکرار کرد یک میزان کوچک از گاز های ناشناس در هوا را یافت. اما رامسی یک مزیت نسبت به هنری داشت که توانست از طیف بینی استفاده کند که در زمان هنری وجود نداشت.
طیف بینی فرایندی است که طی آن نور تولید شده از گرم شدن عنصر مورد نظر تجزیه و تحلیل می شود. طیف ایجاد شده از عنصر مورد نظر ما ردیفی از خطوط رنگی را شامل می شود که با سایر عناصر متفاوت است.
رامسی راجع به طیف ایجاد شده توسط این عنصر ناشناخته را مطالعه کرد. او مجموعه ای از خطوط را یافت که به هیچ یک ازعناصر شناخته شده تعلقی نداشت!او باید دیگران را متقاعد میکرد که عنصر جدیدی یافته است در ضمن دانشمند دیگری بنام رایلی در همان زمان کاری مشابه رامسی انجام داده بود. او اکتشافش را تقریباَ با رامسی در یک زمان انجام داد. دو دانشمند تصمیم گرفتند خبر اکتشاف جدید را همراه یکدیگر به افراد ثابت کنند.
نام آرگون از واژه یونانی آرگوس به معنای تنبل گرفته شده است. دلیل این نامگذاری ناتوانی این عنصر برای واکنش با سایر عناصر میباشد. کشف عنصر آرگون برای علم شیمی یک مشکل ایجاد کرد! آرگون نخستین گاز نجیب کشف شده بود. آرگون باید در کدام قسمت جدول تناوبی جای میگرفت؟
در آن زمان جدول تناوبی در سمت راست با گروه ۱۷ به پایان میرسید. رامسی پیشنهاد داد که جدول تناوبی نیازمند تغییراتی است. او مطرح کرد که یک گروه جدید به این جدول اضافه شود که جایگاه این گروه سمت راست گروه ۱۷ باشد.
پیشنهاد رامسی قبول شد اما مشکل جالب جدیدی در علم شیمی ایجاد شد! اگر گروه جدیدی در این جدول اضافه شود… سایر عناصری که به آن تعلق دارند کجا هستند؟
خوشبختانه علم شیمی نظرات و فرضیه های خوبی راجع به این که این عناصر ناشناس چه ویژگی هایی دارند داشت.تمامی عناصر این گروه خاص بسیار رفتاری مشابه یکدیگر دارند.
شیمیدان ها به دنبال گاز های غیرفعال بیشتری گشتند.بعد از ۵ سال آن ها موفق به یافتن اعضای جامانده از این گروه شدند که عبارت بود از: هلیوم، کریپتون، نئون، رادون، زنون.
مشخصات فیزیکی
گاز آرگون یک گاز بی رنگ، بی بو، بی مزه می باشد. تراکم آن در هر لیتر ۱.۷۸۴ گرم میباشد. در مقایسه با تراکم هوا ۱.۲۹ گرم در هر لیتر می باشد.
گاز آرگون در دمای ۱۸۵.۸۶- سانتی گراد از حات گاز به حالت مایع تغییر پیدا می کند سپس در دمای ۱۸۹.۳- سانتی گراد از حالت مایع به جامد تغییر می کند.
خواص شیمیایی
گاز آرگون یکی از مواد شیمیایی غیرفعال میباشد.در موارد نادر و تحت شرایط خاص آن را به شکل ضعیف مانند ساختار مقاوم در می آورد.
وقوع در طبیعت
فراوانی آرگون در اتمسفر نزدیک به ۰.۹۳% می باشد و در پوسته ی زمین به حدی نزدیک به ۴ قسمت در هر یک میلیون می رسد.
استخراج
گاز آرگون می تواند از هوای مایع ساخته شود با روش تقطیر جزء به جزء همچنین ساخته می شود با گرم کردن گاز نیتروژن از اتمسفر با منیزیم داغ یا کلسیوم.
ترکیب منیزیم یا کلسیوم با نیتروژن برای تشکل یک نیترید : آرگون با نیتروژن همیشه به عنوان یک ناخالصی رخ میدهد و عقب تر باقی می ماند زیرا با منیزیم یا کلسیوم واکنش نشان نمی دهد .
و همچنین گاز آرگون با گاز های طبیعی در چاه تولید می شود ،هنگامی که گاز طبیعی خالص باشد آرگون را می توان به عنوان یک محصول جانبی بازیافت کرد.
ایزوتوپ ها
سه ایزوتوپ آرگون به طور طبیعی وجود دارد که عبارتند از آرگون ۳۶- و آرگون ۳۸- و آرگون ۴۰-. ایزوتوپ ها دویا چند شکل از یک عنصر هستند. ایزوتوپ ها متفاوت از یکدیگر مطابق با عدد جرم خود عمل می کنند.عدد نوشته شده در سمت راست هر عنصر نام آن عدد جرمی می باشد. عدد جرمی نشان دهنده ی تعداد پروتون ها به اضافه ی نوترون ها در هسته ی یک اتم از عنصر می باشد. تعداد پروتون ها تعیین کننده عنصر می باشند اما تعداد نوترون ها در اتم یک عنصر می تواند متغیر باشد. هر تغییریک ایزوتوپ می باشد.
موارد استفاده
آرگون در شرایطی استفاده می شود که مواد نیاز دارند از اکسیژن و گاز های دیگر محافظت شوند.یک مثال خوب لامپ های رشته ای روشنایی است که از یک سیم فلزی داخل یک حباب شیشه ای روشن تشکیل می شود . جریان الکتریکی که از طریق سیم عبور می کند موجب می شود که آن بسیار زیاد گرم شود و نور بتاباند. اکسیژن با فلزات داغ خیلی آسان ترکیب می شود و سبب تشکیل یک ترکیب فلز با اکسیژن می شود. این ترکیب مثل یک ترکیب الکتریکی خوب رفتار نمی کند در نتیجه موجب متوقف شدن نور دادن لامپ می شود.از آرگون برای جلوگیری از رخ دادن این اتفاق استفاده می شود. زیرا آرگون یک گاز ساکن است و هیچ ترکیبی و واکنشی با سیم داغ نمی دهد و فلز داغ را برای مدت طولانی ترک می کند. لامپ روشنایی فقط زمانی تابیدن نور را متوقف می کند که فلز بشکند. سپس دیگر نمی تواند جریان الکتریکی را حمل کند. همچنین آرگون در جوشکاری نیز استفاده می شود. جوشکاری روندی است که طی آن دو فلز به یکدیگر می پیوندند. در بیشتر موارد دو فلزتا درجه حرارت بسیار بالا گرم می شوند. زمانی کر گرم شوند، دو فلز به یکدیگر می پیوندند. اما چنان که فلزات گرم شوند شروع به واکنش نشان دادن با اکسیژن می کنند. در این واکنش ترکیب فلز با اکسیژن سبب تشکیل پیوندی جدید می شود. پیوستن دو فلز به یکدیگر خیلی سخت می شود اگر در این ترکیب پیوند شده باشند اما معرفی آرگون به صنعت جوشکاری سبب بهبود بخشیدن به محیط زیست می شود. همچنین گاز آرگون برای لیزر های آرگون استفاده می شود.لیزر دستگاهی است که نور های بسیار روشن از یک فرکانس تولید می کند. لیزر آرگون برای درمان بیماری های پوستی استفاده می شود.نور سبز-آبی لیزر روی قسمت پوست فرد مبتلا به بیماری می تابد. انرژی فرستاده شده توسط آرگون جذب هموگلوبین شده و تبدیل به حرارت می شود.
اثرات بهداشتی
اثرات مثبت و یا منفی آرگون برروی گیاهان یا جانوران هنوز شناخته نشده است.
