Argon

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Argon
Argon-glow.jpg
Opšta svojstva
Ime, simbolargon, Ar
Izgledbezbojni gas koji proivodi lila/ljubičasti sjaj kada se stavi u električno polje
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Ne

Ar

Kr
hlorargonkalijum
Atomski broj (Z)18
Grupa, periodagrupa 18 (plemeniti gasovi), perioda 3
Blokp-blok
Kategorija  plemeniti gas
Rel. at. masa (Ar)39,948(1)[1]
El. konfiguracija[Ne] 3s2 3p6
po ljuskama
2, 8, 8
Fizička svojstva
Agregatno stanjegas
Tačka topljenja83,81 K ​(−189,34 °‍C, ​−308,81 °F)
Tačka ključanja87,302 K ​(−185,848 °‍C, ​−302,526 °F)
Gustina na STP (0 °‍C i 101,325 kPa)1,784 g/L
tečno st., na t.k.1,3954 g/cm3
Trojna tačka83,8058 K, ​68,89 kPa[2]
Kritična tačka150,687 K, 4,863 MPa[2]
Toplota fuzije1,18 kJ/mol
Toplota isparavanja6,53 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet20,85[3] J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K)   47 53
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 61 71 87
Atomska svojstva
Oksidaciona stanja0
Elektronegativnostnema podataka
Energije jonizacije1: 1520,6 kJ/mol
2: 2665,8 kJ/mol
3: 3931 kJ/mol
(ostale)
Kovalentni radijus106±10 pm
Valsov radijus188 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Ostalo
Kristalna strukturapostraničnocentr. kubična (FCC)
Face-centered cubic kristalna struktura za argon
Brzina zvuka323 m/s (gas, na 27  °C)
Topl. vodljivost17,72×10-3  W/(m·K)
Magnetni rasporeddijamagnetičan[4]
Magnetna susceptibilnost (χmol)−19,6·10−6 cm3/mol[5]
CAS broj7440-37-1
Istorija
Otkriće i prva izolacijaDžon Vilijam Strat i Vilijam Remzi (1894)
Glavni izotopi
izo RA poluživot (t1/2) TR PR
36Ar 0.334% stabilni
37Ar syn 35 d ε 37Cl
38Ar 0,063% stabilni
39Ar tragovi 269 y β 39K
40Ar 99.604% stabilni
41Ar syn 109,34 min β 41K
42Ar syn 32,9 y β 42K
36
Ar
i 38
Ar
sadržaj može da bude i do 2,07% i 4,3% respektivno u prirodnim uzorcima. 40
Ar
je ostatak u tim slučajevima, čije sadržaj može da bude i svega 93,6%.
referenceVikipodaci

Argon (Ar, lat. argon, do 1957. samo A[6]) plemeniti je gas (ne stupa skoro ni u kakve hemijske reakcije).[7] U periodnom sistemu elemenata nalazi se u 8. glavnoj grupi odnosno 18. IUPAC-grupi. Kao i drugi plemeniti gasovi, on je bezbojni, jednoatomni, izuzetno nereaktivni gas. Po mnogim fizičkim osobinama, poput tačke topljenja i ključanja ili gustine, nalazi se između lakšeg neona i težeg kriptona.

Godine 2000 je dobijeno prvo jedinjenje argona, HArF. Stabilni izotopi su mu: 36Ar, 38Ar i 40Ar. Argon koji se javlja na Zemlji ima veću atomsku masu od kalijuma koji se javlja posle njega. Argon je najrasprostranjeniji plemeniti gas na Zemlji. Njegov udeo u Zemljinoj atmosferi iznosi oko 0,934%. Time je on treći najzastupljeniji sastojak vazduha, odmah nakon azota i kiseonika. Tolika količina argona se najvećim delom objašnjava radioaktivnim raspadom izotopa kalijuma 40K, pri čemu nastaje izotop argona 40Ar.

Nakon što je otkriven i dobijen iz vazduha, te nakon što je zbog svoje nereaktivnosti nazvan „plemeniti gas”, takav naziv su dobili i svi ostali slični gasovi otkriveni nakon njega. Helijum (od helios, grč. naziv za „sunce”) je navodno otkriven pre njega pomoću spektroskopskog posmatranja Sunčeve svetlosti kao i u zemaljskim uzorcima, a neon je otkriven nešto kasnije. Argon su dobili Džon Vilijam Strat i Vilijam Remzi 1894. pomoću frakcione destilacije tečnog vazduha. Kao veoma vredan plemeniti gas, on se proizvodi u velikim količinama i koristi kao zaštitni gas pri zavarivanju i proizvodnji nekih metala, ali i kao gas za punjenje gasnih sijalica (lampi).

Istorija[uredi]

Prve naznake postojanja gasa, za koji će se kasnije ispostaviti da je argon, dao je Henri Kevendiš koji je 1783. istraživao reaktivnost vazduha. Vršio je električna pražnjenja u tačno određenu količinu vazduha, koja je bila obogaćena kiseonikom u odnosu 5:3. Azot i kiseonik su međusobno reagovali, te su nastali azotni oksidi mogli biti uklonjeni. Međutim, preostala je mala količina gasova koji nisu reagovali. Ipak, Kavendiš nije uspeo da prepozna da se među njima radilo o novom elementu, te nije nastavio svoja istraživanja na tom polju.[8]

Nakon što je Džon Vilijam Strat 1892. odredio gustinu azota izdvojenog iz vazduha, primetio je da azot dobijen iz amonijaka ima neznatno manju gustinu. Nastale su razne špekulacije o ovom otkriću. Tako je na primer Džejms Djuar smatrao da se u tom slučaju radi o troatomnom molekulu azota N3, analogno kao i kod ozona. Strat je ponovio Kevendišove eksperimente, tako što je u staklenoj kugli napunjenoj vazduhom izazivao električne varnice i doveo do reakcije kiseonika i azota. Nakon što je potvrdio Kevendišove rezultate o nereaktivnom ostatku u kugli, Vilijam Remzi je 1894. ispitivao te ostatke, prevodeći gasove preko zagrejanog magnezijuma. Da su ti ostaci sadržavali azot, došlo bi nastanka nitrida, te se iz smese mogao izdvojiti dodatni azot. Međutim, rezultati su pokazali da je došlo do povećanja gustine što će kasnije dovesti do otkrića do tada još nepoznatnog, nereaktivnog gasa. Remzi i Strat su 31. januara 1895. konačno objavili otkriće novog elementa. Naziv novog elementa, argona, izveli su iz starogrčke reči ἀργός argos, „nereaktivan”, „lenj”.[9] Nakon što je Vilijam Remzi od 1898. ispitivao argon izdvojen iz vazduha, u ostacima gasova je otkrio još tri druga elementa, plemenite gasove neon, kripton i ksenon.[10]

Prvu tehničku primenu argon je pronašao u elektroindustriji. Između ostalog, izrađivale su se takozvane tungar (skr. od „tungsten” - volfram i argon) cevi, ispravljači na bazi tinjalice u zaštitnoj atmosferi argona.[11]

Zastupljenost[uredi]

Pošto od nastanka Zemlje na njoj postoji dosta kalijuma, a veoma malo plemenitih gasova, argon koji nastaje iz kalijuma svojom količinom nekoliko puta prevazilazi ostale plemenite gasove. Zastupljen je u atmosferi u količini od 0,934%.[12]

Osobine[uredi]

Fizičke[uredi]

Kubna-gusto pakovana struktura čvrstog argona, a = 526 pm

U normalnim uslovima pritiska i temperature, argon je jednoatomni, bezbojni gas bez mirisa i ukusa. Pri temperaturi od 87,15 K (−186 °C) se kondenzuje u tečno stanje dok pri 83,8 K (−189,3 °C) prelazi u čvrsto. Kao i kod drugih plemenitih gasova, osim helijuma, argon se kristalizuje u kubnom kristalnom sistemu sa parametrom rešetke a = 526 pm pri 4 K.[13]

Kao i svi plemeniti gasovi, i argon ima popunjene sve elektronske ljuske (tzv. konfiguracija plemenitog gasa). Time se može objasniti da se ovaj gas nalazi u prirodi u jednoatomnom stanju te da mu je reaktivnost zanemariva. Uz gustinu od 1,784 kg/m3 pri 0 °C i 1013 hPa, argon je teži od vazduha, tj. skuplja se na dnu. U faznom dijagramu, trojna tačka se nalazi na 83,8 K i 689 hPa,[14] kritična tačka na 150,86 K i 4896 kPa, dok mu je kritična gustina 0,536 g/cm3.[15]

U vodi, ovaj gas je slabo rastvorljiv. Tako se u jednom litru vode pri 0 °C i normalnom pritisku može rastvoriti najviše 5,6 grama argona.[15]

Hemijske[uredi]

Kao i svi plemeniti gasovi, argon gotovo nikako ne reaguje sa drugim elementima ili jedinjenjima. Do danas poznato je samo jedno jedinjenje argona, argon-fluorohidrid HArF,[16][17] dobijen 2000. godine u laboratoriji putem fotolize sa fluorovodonikom u matrici argona pri 7,5 K, te je identifikovan na osnovu novih linija u infracrvenom spektru. Međutim to jedinjenje se raspada na temperaturama iznad 27 K.[18] Prema proračunima, trebalo bi da postoji još jedinjenja argona u metastabilnom stanju koji se relativno sporije raspadaju, međutim do danas nije eksperimentalno potvrđeno njihovo postojanje. Neki od primera su hlorni analogi argon-fluorohidrita opšte formule HArCl, ali i jedinjenja pri kojima se proton zamenjuje drugim grupama, kao na primer FArCCH kao organsko jedinjenje argona ili FArSiF3 sa vezom između argona i silicijuma.[19] Argon gradi i određene klatrate, u kojima je on fizički „zatvoren” u prazne prostore između kristala. Pri −183 °C argon-hidrat je stabilan, ali je njegova brzina stvaranja veoma spora, da bi se desila prekristalizacija. Ako je sa ledom pomešan i hloroform, klatrat se stvara već pri −78 °C.[20] Takođe je stabilan i klatrat argona u hidrohinonu.[21]

Izotopi[uredi]

Poznata su ukupno 23 izotopa argona kao i nekoliko nuklearnih izomera. Među svim izotopima samo su tri stabilna: 36Ar, 38Ar i 40Ar i mogu se naći u prirodi. Među njima, najviše je izotopa 40Ar čiji udeo u prirodnoj izotopskoj smesi argona iznosi 99,6%. Izotopi 36Ar i 38Ar sa udelima od 0,34 % odnosno 0,06 % su veoma retki. Od nestabilnih izotopa 39Ar ima vreme poluraspada od 269 godina dok 42Ar ima 32,9 godina. Svi ostali izotopi se raspadaju mnogo brže te su im vremena poluraspada u nivou od 20 ns kod 30Ar do 35,04 dana kod 37Ar.[22]

Izotop 40Ar se koristi za određivanje starosti stena (takozvano kalijum-argonsko datiranje). Pri tome do izražaja dolazi da se nestabilni 40K sadržan u stenama polako raspada do 40Ar. Što se više kalijuma raspadne do argona to je određena stena starija.[15] Kratkoživući izotop 41Ar se može upotrebiti za ispitivanje gasovoda i gasnih instalacija. Provodeći kroz instalacije 41Ar može se ispitivati njihova propusnost, zatvorenost ili ispravnost.[15]

Primena[uredi]

  • U hemijskim reakcijama za dobijanje nereaktivne atmosfere (ako je i atmosfera azota suviše reaktivna.
  • U tehnici zavarivanja, čist ili u gasnim smesama sa CO, CO2, H2 i N2 ;
  • U metalurgiji za termičku obradu i proizvodnju visokolegiranih čelika, za zaštitu odlivaka, za desulfurizaciju ...
  • U elektronici za proizvodnju poluprovodnika, u proizvodnji rasvetnih sredstava instrumentalnoj analitici, nuklearnoj tehnici ...

Način proizvodnje i isporuke[uredi]

  • Dobija se rektifikacijom tečnog vazduha (kiseonične frakcije) na temperaturi ispod -185 °C
  • U čeličnim sudovima - bocama, pod pritiskom od 150 bara. Boce su pojedinačne ili u baterijama - paletama sa zajedničkim ventilom za punjenje i pražnjenje, u baterijama sudova - boca trajno ugrađenim na transportno vozilo ili u tečnom agregatnom stanju specijalnim transportnim vozilima do rezervoara korisnika argona

Postupak i materijali[uredi]

  • U gasovitom stanju pod pritiskom, u tečnom stanju se treba pridržavati propisanih normi i mera zaštite.
  • Za gasoviti argon se može primeniti većina uobičajenih materijala. Tečni argon zahteva primenu austenitnih legiranih čelika, aluminijuma, bakra i legura, teflon ...

Reference[uredi]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. 2,0 2,1 Haynes, William M., ур. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. стр. 4.121. ISBN 1439855110. 
  3. ^ Shuen-Chen Hwang, Robert D. Lein, Daniel A. Morgan (2005). "Noble Gases". Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley. pp. 343–383. doi:10.1002/0471238961.0701190508230114.a01.
  4. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Архивирано на сајту Wayback Machine (јануар 12, 2012) (на језику: енглески), in Lide, D. R., ур. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. 
  5. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4. 
  6. ^ Argon, na stranici Web elements, pristupljeno 29. aprila 2016.
  7. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  8. ^ William H. Brock: Viewegs Geschichte der Chemie. Vieweg, Braunschweig. 1997. ISBN 978-3-540-67033-9. str. 211.–216.
  9. ^ John Meurig Thomas: Argon und das nichtinerte Paar: Rayleigh und Ramsay. u: Angew. Chem. 2004, 116, str. 6578–6584, doi:10.1002/ange.200461824.
  10. ^ William Ramsay: The Rare Gases of the Atmosphere. Govor povodom dodjele Nobelove nagrade, 12. decembar 1904.
  11. ^ Fritz Von Schröter: Die Bedeutung der Edelgase für die Elektrotechnik. u: Naturwissenschaften. 1920, 8, 32, str. 627–633, doi:10.1007/BF02448916.
  12. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  13. ^ K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. u: Acta Crystallographica Section B. 1974, 30, str. 193–204, doi:10.1107/S0567740874002469
  14. ^ A. L. Gosman, R. D. McCarty, J. G. Hust: Thermodynamic Properties of Argon from the Triple Point to 300 K at Pressures to 1000 Atmospheres. u: Nat. Stand. Ref. Data Ser. Nat. Bur. Stand. 1969, 27 (NIST).
  15. 15,0 15,1 15,2 15,3 Argon. u: Römpp Chemie-Lexikon. Thieme Verlag, juni 2014.
  16. ^ Khriachtchev, L.; Pettersson, M.; Runeberg, N.; Lundell, J.; Räsänen, M. A stable argon compound, Nature (London) 2000, 406, 874
  17. ^ Miessler, Gary L., Adam Jaworski (ur.): Inorganic chemistry, Prentice Hall, 2014. ISBN 978-0-321-81105-9. str. 302.
  18. ^ Leonid Khriachtchev, Mika Pettersson, Nino Runeberg, Jan Lundell, Markku Räsänen: A stable argon compound. u: Nature. 2000, 406, str. 874–876, doi:10.1038/35022551.
  19. ^ Arik Cohen, Jan Lundell, R. Benny Gerber: First compounds with argon–carbon and argon–silicon chemical bonds. u: J. Chem. Phys. 2003, 119, str. 6415–6417, doi:10.1063/1.1613631.
  20. ^ R. M. Barrer, D. J. Ruzicka: Non-stoichiometric clathrate compounds of water. Part 4. – Kinetics of formation of clathrate phases. In: Transactions of the Faraday Society. 1962, 58, str. 2262–2271, doi:10.1039/TF9625802262.
  21. ^ David R. Lide (izd.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. izd. (Internet verzija: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, The Elements, str. 4-4.
  22. ^ G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties Arhivirano na sajtu Wayback Machine (jul 20, 2011) (na jeziku: engleski) (PDF). u: Nuclear Physics. 2003, vol. A 729, str. 3–128.

Literatura[uredi]

Spoljašnje veze[uredi]