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.

طیف‌بینی فرایندی است که در آن نور تولید شده از گرم شدن عنصر مورد نظر تجزیه و تحلیل می‌شود. طیف ایجاد شده از این عنصر، مجموعه‌ای از خطوط رنگی را شامل می‌کند که با سایر عناصر متفاوت است.

رامسی طیف ایجاد شده توسط این عنصر ناشناخته را مطالعه کرد. او مجموعه‌ای از خطوط را یافت که به هیچ‌یک از عناصر شناخته‌شده تعلق نداشت! او باید دیگران را متقاعد می‌کرد که عنصر جدیدی یافته است.

در همین حال، دانشمند دیگری به نام رایلی نیز در همان زمان کار مشابهی را انجام داد و اکتشافش را تقریباً همزمان با رامسی به دست آورد. دو دانشمند تصمیم گرفتند که خبر این کشف جدید را به طور مشترک به دیگران اعلام کنند.

نام “آرگون” از واژه یونانی “آرگوس” به معنی “تنبل” گرفته است. این نام‌گذاری به دلیل ناتوانی آرگون در واکنش با سایر عناصر است. کشف آرگون برای علم شیمی چالش بزرگی به وجود آورد؛ زیرا دانشمندان آرگون را نخستین گاز نجیب کشف‌شده دانستند و این سؤال مطرح شد که این عنصر باید در کدام قسمت از جدول تناوبی قرار گیرد؟

کاربرد گاز آرگون

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.

 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

گاز آرگون می‌تواند از هوای مایع با استفاده از روش تقطیر جزء به جزء تولید شود. همچنین، این گاز با گرم کردن گاز نیتروژن از اتمسفر به کمک منیزیم داغ یا کلسیم نیز ساخته می‌شود.

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 این گاز  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 گاز آرگون

این گاز گازی است که در شرایط خاصی برای محافظت از مواد در برابر اکسیژن و گازهای دیگر استفاده می‌شود. یک مثال رایج از استفاده این گاز در لامپ‌های رشته‌ای روشنایی است. در این لامپ‌ها، یک سیم فلزی درون یک حباب شیشه‌ای قرار دارد که جریان الکتریکی از آن عبور می‌کند و باعث می‌شود سیم به شدت داغ شده و نور تولید کند. اکسیژن به راحتی با فلزات داغ ترکیب می‌شود و ترکیب فلز و اکسیژن باعث از بین رفتن عملکرد لامپ می‌شود.

این گاز در این مواقع برای جلوگیری از واکنش اکسیژن با فلز داغ استفاده می‌شود، زیرا آرگون گازی ساکن است و هیچ واکنشی با سیم داغ نخواهد داد. این ویژگی باعث می‌شود که لامپ برای مدت طولانی بدون مشکل به تابش نور ادامه دهد. لامپ تنها زمانی نور را متوقف می‌کند که فلز درون آن بشکند و دیگر نتواند جریان الکتریکی را منتقل کند.

تماس با ما

این گاز همچنین در صنعت جوشکاری کاربرد گسترده‌ای دارد. در جوشکاری، دو فلز را به درجه حرارت بسیار بالا گرم می‌کنند تا به یکدیگر پیوند خورده و ترکیب شوند. زمانی که فلزات داغ می‌شوند، احتمال واکنش آن‌ها با اکسیژن وجود دارد که این امر ترکیب‌های جدیدی می‌سازد و مشکلاتی در پیوند فلزات ایجاد می‌کند. در این شرایط، استفاده از آرگون به عنوان یک گاز بی‌اثر، از واکنش‌های ناخواسته جلوگیری کرده و محیط جوشکاری را بهبود می‌بخشد.

از دیگر کاربردهای این گاز، استفاده از آن در لیزرهای آرگون است. این لیزر برای تولید نورهایی با فرکانس‌های خاص و درمان بیماری‌های پوستی به کار می‌رود. در این فرآیند، نور سبز-آبی لیزر روی پوست تابیده می‌شود و هموگلوبین انرژی منتقل‌شده توسط این گاز را جذب کرده و آن را به حرارت تبدیل می‌کند. این حرارت به درمان بیماری‌های پوستی کمک می‌کند.

اثرات بهداشتی گاز آرگون

اثرات مثبت و یا منفی این گاز برروی گیاهان یا جانوران هنوز شناخته نشده است.