Аргон
Арго́н (от греч. ἀργός – недеятельный; лат. Argon), Ar, химический элемент VIII группы короткой формы (18-й группы длинной формы) периодической системы; относится к благородным газам; атомный номер 18, атомная масса 39,948. В природе основной изотоп 40Ar (99,600 %) образуется в результате радиоактивного распада 40K; содержание других изотопов незначительно: 36Ar (0,337 %), 38Ar (0,063 %). На определении отношения концентраций 40Ar и 40K основан один из методов определения возраста минералов. Содержание аргона в атмосфере 0,93 % (по объёму), в земной коре – 1,2·10–4 %, в морской воде – 4,5·10–5 %; общее содержание аргона на Земле около 6,6·1013 т. Аргон выделен из воздуха в 1894 г. Дж. Рэлеем и У. Рамзаем.
Аргон – газ без цвета, запаха и вкуса, плотность 1,784 кг/м3 (19,85 °C); tкип −185,86 °C, tпл −189,37 °C. Конфигурация внешней электронной оболочки атома 3s23p6; молекула одноатомна. Аргон в лампе.Аргон химически инертен; для него известно лишь несколько малоустойчивых соединений. Аргон может входить в состав клатратов, например Ar8(H2O)46; в клатратах атомы Ar встроены в полости кристаллического каркаса из молекул воды, фенола, гидрохинона или др.
Аргон получают при низкотемпературной перегонке сжиженного воздуха в промышленных процессах разделения воздуха. Аргон используют в чёрной и цветной металлургии для создания инертной атмосферы и удаления газообразных примесей при производстве и обработке металлов и сплавов, при дуговой резке и сварке магниевых, алюминиевых и других лёгких сплавов, высоколегированных сталей, титана и других металлов, для заполнения ламп накаливания и люминесцентных ламп (сине-голубое свечение).
Дата публикации: 28 сентября 2022 г. в 13:16 (GMT+3)
Арго́н — химический элемент с атомным номером 18. Третий по распространённости элемент в атмосфере — 0,93 % по объёму.
Аргон был открыт в английскими физиками и , за что в У.Рамзай был удостоен Нобелевской премии по химии, а Дж.Рэлей — Нобелевской премии по физике. Затем были открыты остальные .
Именно из-за своей удивительной химической инертности новый газ и получил своё название (греч. αργός — неактивный).
Аргон — третий по содержанию после азота и кислорода компонент , его среднестатистическое содержание в составляест 0,934% по объему, (1,292% по массе).
В промышленности аргон получают как побочный продукт при крупномасштабном разделении воздуха на кислород и азот. При температуре −185,9 аргон конденсируется, при −189,4°С — кристаллизуется.
Аргон — одноатомный газ с температурой кипения (при нормальном давлении) −185,9°C (немного ниже, чем у кислорода, но немного выше, чем у азота). В 100 мл воды при 20°C растворяется 3,3 мл аргона, в некоторых органических растворителях аргон растворяется значительно лучше, чем в воде.
Пока известны только 2 химических соединения аргона — и CU(Ar)O, которые существуют при очень низких температурах. Кроме того, аргон образует эксимерные молекулы, то есть молекулы, у которых устойчивы возбужденные электронные состояния и неустойчиво основное состояние. Есть основания считать, что исключительно нестойкое соединение Hg—Аr, образующееся в электрическом разряде, — это подлинно химическое (валентное) соединение. Не исключено, что будут получены другие валентные соединения аргона с фтором и кислородом, которые тоже должны быть крайне неустойчивыми. Например, при электрическом возбуждении смеси аргона и хлора возможна газофазная реакция с образованием ArCl. Также со многими веществами, между молекулами которых действуют водородные связи (водой, , и другими), образует соединения включения (), где атом аргона, как своего рода «гость», находится в полости, образованной в кристаллической решётке молекулами вещества-хозяина.
Подробнее
Материалы сообщества доступны в соответствии с условиями лицензии CC-BY-SA, если не указано иное.
Арго́н — элемент 18-й группы периодической таблицы химических элементов (поустаревшей классификации — элемент главной подгруппы VIII группы) третьего периодапериодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 18. Обозначается символом Ar (лат. Argon). Третий по распространённости элемент в земной атмосфере (после азота и кислорода) — 0,93 % по объёму. Простое вещество аргон (CAS-номер: 7440-37-1) — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.
ПРИМЕНЕНИЕ АРГОНА- дуговая электросварка в среде аргона- сварка нержавейки- горячая обработка сплавов и металлов- пищевая добавка E938- для упаковки продуктов- создание инертной среды в экспериментах- аргоновые лампы накаливания
ХАРАКТЕРИСТИКИ- Аргон — бесцветный газ без запаха.- Мы продаем аргон высшего сорта ГОСТ 10157-79- Рабочее давление в баллонах 15 МПа- Температура кипения −185,9 °C
Свойства жидкого аргона.
Как и находящийся в газообразной фазе, в жидком виде аргон нетоксичен, не имеет запаха и представляет собой бесцветную жидкую субстанцию. Пузырьки испаряющегося аргона делают ее мутноватой, беловатой и потому не очень прозрачной.Обладая очень низкой температурой кипения, жидкий аргон может быть опасен для людей, которые с ним работают. При соприкосновении с таким веществом можно обморозить открытые участки кожи и слизистые оболочки глаз. Поэтому, работая с этим сжиженным газом, нужно очень строго соблюдать правила безопасности и обязательно быть в защитных очках.
Область применения аргона. Поскольку он применяется в основном в виде газа, перед работой жидкий аргон нужно «отогреть», то есть опять превратить в газ. А в газообразном виде аргон очень востребован в очень непохожих разнонаправленных отраслях промышленности.Кроме известных всем, сияющих красивыми цветами «рекламных огней» — неоновых и аргоновых ламп, его применяют еще и в электронике. И в процессе сварки, при металлообработке, в металлургии работает аргон. А еще в строительстве, химической промышленности, машиностроении, и, конечно же, в научных исследованиях.Инертность аргона в химических реакциях позволяет использовать его там, где требуется защитная атмосфера, изолирующая от кислорода воздуха, оказывающего окисляющее воздействие. Такая защитная среда просто необходима при рафинировании металлов в металлургии. Еще она нужна при резке или плавке активных металлов, алюминия, магниевых и алюминиевых сплавов, при работе с нержавеющими хромоникелевыми жаропрочными сплавами.Для повышения теплоизоляции, аргон служит наполнителем стеклопакетов ставших очень популярными в последние годы герметичных пластиковых окон. В химической промышленности аргон – это именно тот специальный упаковочный газ, который призван, как написано на этикетках, обеспечить сохранность продуктов и их ценных пищевых качеств.
Аргон является инертным одноатомным газом без цвета, вкуса и запаха. После азота и кислорода аргон — третий по распространённости элемент в земной атмосфере— 0,93 % по объёму и 1,29 % по массе. Температура кипения аргона при нормальном давлении составляет -185,9°C, температура плавления -189,4°С. Известно только два химических соединения аргона — гидрофторид аргона и CU(Ar)O. Получают аргон в процессе разделения воздуха на кислород и азот как побочный продукт.
В ядерном реакторе радионуклиды аргона образуются наряду с радионуклидами криптона и ксенона в качестве газообразных химически инертных продуктов деления ядерного топлива.
Кроме того, аргон может использоваться в ядерных реакторах в качестве газовой подушки для заполнения пространства между теплоносителем и крышкой корпуса, как это имеет место, например, в реакторах БН-600 (первый блок Белоярской АЭС) и БРЕСТ-ОД-300, что служит дополнительным барьером для предотвращения контакта теплоносителя с воздухом.
Фундаментальные константы для аргона:
Плотность
при давлении Р = 0,1 МПа и температурах
от 300 К до 2000 К в г/см3:
/ 1000)5 (1)
Точность аппроксимации не более
Для
давления Р от 0,1 МПа до 6 МПа и в диапазоне температур
/ 0,1) (2)
Удельный объем, м3/кг:
Удельная изобарная теплоемкость (кДж/(кгК)) при давлении
Р в диапазоне от 0,1 до 6,0 МПа и в диапазоне температур
от 300 К до 2000
Точность аппроксимации не превышает
Энтальпия (кДж/кг) в диапазоне
температур 300 ÷ 2000 К (температура отсчета 300 К)
и при давлениях в диапазоне от 0,1 МПа до
6 МПа:
– 156 (5)
при давлениях в
диапазоне от 0,1 МПа до 6 Мпа, за температура
Точность аппроксимации
рассчитывается по погрешностям применяемых соотношений.
Коэффициент
теплопроводности при давлении = 0,1 МПа
и температурах в диапазоне от 300 К до 2000 К в Вт/(м К),:
Точность
аппроксимации не более
При давлениях
Р в диапазоне от 0,1 до 6,0 МПа и температурах в диапазоне
где давление
дано в МПа.
Коэффициент
динамической вязкости (Па
с) при давлении
Р = 0,1 МПа и температурах в диапазоне от 300 до 2000 К:
Точность аппроксимации не
выше
При давлениях Р в
диапазоне от 0,1 до 6 МПа и температурах в диапазоне
Точность аппроксимации не
более
при
давлении Р = 0,1 МПа и температурах в диапазоне от 300
При давлениях в диапазоне Р от 0,1 до
6 МПа и температурах в диапазоне
Данные, приведенные в таблице ниже,
рассчитаны по приведенным выше соотношениям. Кроме того, соотношение δ = β/ используется для расчета коэффициента кинематической
вязкости; γ = α/() – для коэффициента , и ε = δ/γ – для числа Прандтля.
Погрешности для δ, γ ε вычисляются на основе погрешностей исходных
величин, с применением
Значения теплоемкости Н в таблице ниже не приводятся,
поскольку в исследуемом интервале температур она постоянная и равна 0,52 Дж/(г·К).
К открытию аргона привело обнаруженное в 1892 году английским физиком Лордом Джоном Рэлеем небольшое (всего на 0,13 %) превышение плотности азота, выделяемого из воздуха, над плотностью «химического» азота, возникающего при термическом разложении нитрита аммония NH4NO2.
Вместе с другим английским физиком , Лорд Джон Рэлей в 1894 году выделил из воздуха примесь более тяжёлого (по сравнению с азотом) газа, который отличался одноатомным составом молекул и практически полной химической недеятельностью. Известно единственное химическе соединение аргона HArF (Nature 406, 874, (2000)). Затем были открыты остальные .
Аргон распространён в природе только в свободном виде. В земной коре его содержание составляет 1,2•10-4 %, в морской воде — 0,45•10-4 %. В атмосферном воздухе содержится 0,93 % аргона по объёму (9,34 л в 1м3). Это значительно больше, чем содержание в воздухе всех остальных инертных газов вместе взятых. Воздух служит неиссякаемым источником для получения аргона.
Обращает на себя внимание преобладание в смеси природных нуклидов аргона самого тяжёлого — аргона-40. Это связано с тем, что 40Ar постоянно образуется за счёт распада радиоактивного калия-40. В 1 т калия за год при радиоактивном распаде калия-40 путём захвата орбитального электрона (так называемый электронный захват, или К-захват; на этот тип радиоактивного распада калия-40 приходится 12 % от всех актов распада этого природного радионуклида) образуется всего около 3100 атомов аргона-40. Но калий — один из самых распространённых на Земле элементов, да и время, прошедшее за долгую историю Земли, исчисляется миллиардами лет. Поэтому 40Ar накопился в земной атмосфере в значительных количествах.
Преобладание тяжёлого аргона-40 в природной смеси изотопов этого элемента приводит к тому, что атомная масса элемента аргона оказывается немного выше, чем следующего за ним в периодической системе элемента калия. Однако, когда Менделеев создавал свою знаменитую таблицу, проблема, как разместить калий и аргон, у него не возникала, так как аргон был открыт спустя почти 30 лет после открытия периодического закона, и в таблицу (в группу, которой тогда присвоили номер ноль) попал только в начале 20-го века. В настоящее время аргон, как и другие инертные газы, включают в восьмую группу периодической системы элементов.
В промышленности аргон получают как побочный продукт при крупномасштабном разделении воздуха на кислород и азот. При температуре -185,9°C аргон конденсируется, при -189,4°С — кристаллизуется.
Аргон — одноатомный газ с температурой кипения (при нормальном давлении) –185,9° C (немного ниже, чем у кислорода, но немного выше, чем у азота). В 100 мл воды при 20° C растворяется 3,3 мл аргона, в некоторых органических растворителях аргон растворяется значительно лучше, чем в воде.
Как уже говорилось, химических соединений не образует. Однако со многими веществами, между молекулами которых действуют водородные связи (водой, , и другими), образует соединения включения (), где атом аргона, как своего рода «гость», находится в полости, образованной в кристаллической решётке молекулами вещества-хозяина.
Аргон широко используют для создания инертной и защитной атмосферы, прежде всего при термической обработке легко окисляющихся металлов (аргоновая плавка, аргоновая сварка и другие). В атмосфере аргона получают кристаллы и многие другие сверхчистые материалы. Аргоном часто заполняют электрические лампочки (для замедления испарения вольфрама со спирали). Это же его свойство используется в , которая позволяет соединять алюминиевые и детали.
При пропускании электрического разряда через стеклянную трубку, заполненную аргоном, наблюдается сине-голубое свечение, что широко используется, например, в светящейся рекламе. В геохронологии по оределению соотношения изотопов 40Ar/40К устанавливают возраст минералов. Также аргон используется в аргоновых лазерах.
Технические характеристики и применение
Инертные газы практически не вступают в реакцию с другими веществами, поэтому их нельзя использовать, например, для отопления жилища или производства химических соединений. Несмотря на свой «асоциальный характер» такие элементы получили очень большое распространение в промышленности, благодаря наличию очень интересных физических свойств. Газ аргон относится именно к таким элементам.
Об основных качествах аргона, а также о сферах его применения будет подробно рассказано в этой статье.
Опасность работы с аргоном и ее предотвращение
Несмотря на инертность, аргон остается опасным газом. В баллонах он используется в сжиженном виде. Температура кипения аргона под давлением внутри емкости составляет -155,8 градусов Цельсия. Достаточно соприкосновения с кожей, чтобы он вызвал обморожение.
Чтобы избежать негативных последствий, рекомендуется заправлять аргоновые баллоны только в специализированных компаниях. Несмотря на то, что срок эксплуатации баллонов составляет 40 лет, они должны ежегодно проходить переаттестацию. Это предотвращает нарушение герметичности и получение дальнейших повреждений, ведущих к травмам.
На заправочной точке баллон должен тщательно осматриваться и проверяться. Недопустимо заправлять емкость, не прошедшую аттестации, либо имеющую повреждения и несоответствие стандартам. Газонаполнительная станция должна иметь не только необходимое оборудование, но и лицензию на проведение заправочных работ.
Особенности аргоновых баллонов и сферы их применения
Аргон — это инертный газ. Это значит, что он химически неактивен. Аргон не взаимодействует с металлами, лишен свойства растворяться в них, что делает его идеальным для применения в качестве защитной среды при работе с активными металлами.
Правила хранения и транспортировки
Хранение и перевозка газа осуществляется в специальных металлических баллонах. Несмотря на то, что аргон является инертным газом, к ёмкостям всё равно предъявляются определённые технические требования, нарушение которых приведёт к невозможности использовать сосуд в дальнейшем. Кроме этого, утечка благородного газа в закрытом помещении может вызвать тошноту и потерю сознания у людей, ведь этот газ тяжелее воздуха и способен вытеснить необходимый для дыхания кислород.
Баллоны, используемые для хранения и транспортировки аргона, представляют собой цилиндрические ёмкости, которые могут быть разделены на следующие категории:
Стандартное давление в аргоновом баллоне составляет 150 атм, но в ёмкостях объёмом 40 литров разрешается хранить газ давлением до 200 атм. На ёмкости для хранения аргона наносится информация о дате изготовления и аттестации, а также такие параметры, как вес и объём.
Аргоновые баллоны имеют в верхней части горловины вентиль, с помощью которого можно надёжно перекрыть подачу газа, а также колпак, который защищает запорное устройство от механических повреждений. Все баллоны, вне зависимости от объёма, окрашиваются в серый цвет и маркируются надписью «Аргон» зелёного цвета.
Транспортировка аргона должна осуществляться по правилам. Автомобили должны маркироваться специальным знаком, которые указывает на перевозку нетоксичных и невзрывоопасных веществ. Все документы оформляются в строгом соответствии с правилами ДОПОГ.
Кроме этого, при перевозке аргона необходимо:
При перевозке аргона в количестве до 18 баллонов (объём 40 л) груз не является опасным, поэтому специальное разрешение не требуется. Тем не менее, даже при перемещении небольших партий следует придерживаться вышеописанных правил транспортировки ёмкостей с этим газом.
Сферы использования аргоновых баллонов
Аргон в баллонах используется как в частном секторе, так и в промышленности. Газ применяется для:
Как в частном хозяйстве, так и в промышленном аргон применяется в сварочных работах для создания защитной среды. Таким образом становится возможной газоплазменная резка, напайка и обработка активных и редких металлов, а также сплавов алюминия, магния, нержавеющей и легированной стали и т.д.
Инертность аргона пригождается при работе с щелочными металлами, которым противопоказан контакт с водой. Этот газ делает возможной горячую обработку:
Газ применяется и для сварки очень тонких изделий, сделанных из металлов, которые трудно сварить другими способами. Он используется также в точных аналитических приборах как поток-носитель. Аргоном также выдуваются побочные продукты резки, что позволяет получить сверхчистые материалы.
Нашел применение аргон даже в медицине. Им защищается рабочая область во время проведения хирургических операций.
Способы получения аргона
Аргон является третьим по распространённости газом в земной атмосфере, поэтому наиболее логичным способом является добывание его из воздуха. Для этой цели используются специальные низкотемпературные ректификационные аппараты.
Процесс отделения инертного вещества осуществляется в такой последовательности:
Температура кипения аргона в ректификационной установке составляет минус 185,3˚С. При этом, кислород кипит при температуре на 3 градуса выше, а азот – на 13˚С ниже этого показателя. По причине небольшого отличия в переходе из одного агрегатного состояния в другое, на первом этапе отделения аргона смесь содержит большое количество жидкого кислорода. На заключительной стадии получения аргона производится отделение благородного газа из кислородно-аргоновой смеси. Процесс доочистки, как правило, осуществляется с помощью электролитического водорода. В результате реакции в контактном аппарате с кислородом образуется водяной пар, который затем утилизируется через влагоотделитель.
Аргон может быть получен не только из атмосферного воздуха. При некоторых производственных процессах этот газ может являться сопутствующим продуктом. Например, при производстве аммиака, аргон является примесью азота и является совершенно ненужным элементом, поэтому полученный таким образом газ имеет очень низкую себестоимость, в сравнении с криогенным аргоном.
Где применяется аргон
Аргон получил большое распространение в промышленности. Инертные свойства этого газа особенно востребованы в различных производственных процессах, где необходимо вытеснить один из самых активных элементов – кислород. Использование аргона очень дёшево, в сравнении с другими инертными летучими веществами, поэтому газ незаменим в том случае, когда требуется защитная среда при сваривании металлов, а также вытеснение влаги и кислорода в ёмкостях, где хранятся пищевые продукты.
Наполнение колб ламп накаливания инертным газом, позволяет значительно увеличить ресурс работы осветительного прибора. Кроме повышенного срока использования такие элементы обладают большей яркостью. Используется инертный газ и при производстве люминесцентных ламп. Применение аргона позволяет облегчить запуск разряда электрической дуги, а также значительно увеличить ресурс электродов.
При изготовлении стеклопакетов, инертным газом заполняются полости между стёклами, что позволяет значительно улучшить теплоизоляционные свойства. Учитывая тот факт, что аргон является абсолютно прозрачным, использование его никак не ограниченно даже при изготовлении многослойных конструкций.
Инертный газ аргон используется также в установках плазменной резки металлов. Преимущество использования этого газа заключается в том, что для возникновения дуги не требуется слишком высокого напряжения, поэтому такие установки могут иметь очень простую конструкцию. При генерации плазмы с использованием аргона образуется минимальное количество вредных газообразных веществ во время выполнения резки, поэтому этот метод идеально подходит для ручных приборов.
Благодаря возможности образовывать плазму при относительно невысоком напряжении, этот благородный газ используется в медицине для проведения аргоновой коагуляции. Такой метод успешно используется для удаления новообразований, а также для остановки кровотечений.
Аргон применяется и в химической промышленности. Благодаря отсутствию взаимодействия с другими элементами этот газ используется для получения сверхчистых веществ, а также для их анализа. В металлургической промышленности благородный газ позволяет обрабатывать такие металлы, как: титан, тантал, ниобий, бериллий, цирконий и др. Кроме этого, газ используется для перемешивания расплавленных веществ и снижения окисления хрома при производстве хромированной стали.
Аргон представляет собой бесцветный газ, который не оказывает никакого действия на органы вкуса и обоняния. Этот одноатомный элемент является одним из самых распространённых инертных газообразных веществ на земле.
Аргон был открыт в конце XIX века британским учёным Джоном Стреттом. Исследователь проводил опыты по выделению азота из воздуха. В результате экспериментов было выяснено, что азот полученный таким образом имеет немного большую плотность, чем в случае, когда для получения этого газа использовались органические вещества. Учёный предположил, что азот из атмосферы содержит примесь неизвестного на тот момент газообразного вещества. Впоследствии, эти догадки были подтверждены, и аргон был получен в чистом виде и тщательно исследован.
Учёных, которые пытались произвести различные опыты с аргоном, ошеломил тот факт, что этот газ не вступал в реакцию с другими химическими элементами. Таким образом удалось впервые получить благородный газ с подобными характеристиками.
Несмотря на отсутствие соединений аргон, как и другие вещества, обладает физическими свойствами. К наиболее важным характеристикам газа относятся:
Аргон практически не растворяется в воде, а также абсолютно безопасен в плане пожарной активности. Этот газ не ядовит, поэтому при работе с ним не требуется использовать каких-либо средств защиты.
Аргоновые баллоны
Для хранения, транспортировки и последующего использования аргона используются стальные баллоны, окрашенные в серый цвет. Надписи на аргоновые баллоны наносятся зеленым цветом.
Рабочее давление внутри аргонового баллона составляет от 150 атмосфер и выше. Чтобы выдерживать такую нагрузку, тара изготавливается из высококачественной стали.
Емкость может относиться к средней, малой или большой вместительности. К малым баллонам относятся тара 0,4-12 литров, к средним — 20-50 литров, к крупным — более 50 литров. Наиболее часто применяются баллоны емкостью 40 литров.
Аргоновые баллоны комплектуются:
Башмак необходим для емкостей, вместительность которых превышает 20 литров. Для транспортировки баллоны оснащаются транспортировочными кольцами.
Вся техническая информация, включая вес, указывается на корпусе. В значение указанной массы не входит вес всех комплектующих баллона.
Подробности о том, где и как купить аргоновые баллоны, можно узнать на этой странице компании «ТОРГГАЗ».