أرجون
الأرجون هو عنصر كيميائي برمز Ar والرقم الذري 18 ، وهو موجود في المجموعة 18 من الجدول الدوري وهو غاز نبيل. الأرجون هو ثالث أكثر الغازات وفرة في الغلاف الجوي للأرض بنسبة 0.934 (9340 جزء في المليون)٪. إنه أكثر وفرة من بخار الماء (الذي يبلغ متوسطه حوالي 4000 جزء في المليون ، ولكنه يختلف على نطاق واسع) ، 23 مرة أكثر وفرة من ثاني أكسيد الكربون (400 جزء في المليون) ، وأكثر من 500 مرة أكثر من النيون (18 جزء في المليون). الأرجون هو الغاز النبيل الأكثر وفرة في القشرة الأرضية ، ويشكل 0.00015٪ من القشرة. تقريبا كل الأرجون الموجود في الغلاف الجوي للأرض هو الأرجون 40 المشع ، والذي يتم الحصول عليه من اضمحلال البوتاسيوم -40 في قشرة الأرض. في الكون ، يعتبر الأرجون 36 هو أكثر نظائر الأرجون شيوعًا لأنه أسهل نظائر الأرجون التي يتم إنتاجها عن طريق الاندماج النووي النجمي في المستعرات. اشتق اسم "الأرجون" من الكلمة اليونانية ἀργόν ، وهي صيغة المفرد المحايد ἀργός ، والتي تعني "كسول" أو "غير نشط" ، في إشارة إلى حقيقة أن هذا العنصر لا يخضع لأي تفاعلات كيميائية تقريبًا. الثماني الكامل (ثمانية إلكترونات) في الغلاف الذري الخارجي يجعل الأرجون مستقرًا ومقاومًا للارتباط بالعناصر الأخرى. درجة حرارة النقطة الثلاثية 8058/83 كلفن هي نقطة ثابتة محددة في مقياس درجة الحرارة الدولي لعام 1990.
تحديد
إن قابلية ذوبان الأرجون في الماء تكاد تكون مساوية للذوبان في الأكسجين ، وهو يذوب 2.5 مرة أكثر من النيتروجين في الماء. الأرجون عديم اللون والرائحة وغير قابل للاشتعال وغير سام كمادة صلبة أو سائلة أو غازية. الأرجون خامل كيميائيًا في معظم الظروف ولا يشكل أي مركبات مستقرة مؤكدة في درجة حرارة الغرفة. على الرغم من أن الأرجون غاز نبيل ، إلا أنه يمكن أن يشكل بعض المركبات في ظل ظروف قاسية مختلفة. الأرجون فلوروهيدريد (HArF) ، وهو مزيج من الأرجون مع الفلور والهيدروجين ، وهو مستقر تحت 17 كلفن (−256.1 درجة مئوية ؛ −429.1 درجة فهرنهايت). على الرغم من أن المركبات الكيميائية للحالة الأرضية المحايدة للأرجون تقتصر حاليًا على HArF ، إلا أن الأرجون يمكن أن يشكل clathrates بالماء حيث تكون ذرات الأرجون محاصرة في شبكة من جزيئات الماء. يتم عرض الأيونات مثل ArH + ومجمعات الحالة المثارة مثل ArF. تتنبأ الحسابات النظرية بالعديد من مركبات الأرجون الأخرى التي يجب أن تكون مستقرة ولكن لم يتم تصنيعها بعد.
تاريخ
تم تسمية الأرجون (اليونانية ἀργόν ، صيغة المفرد المحايد ἀργός التي تعني "كسول" أو غير نشط) بسبب خمولها الكيميائي ، وقد أثرت هذه الخاصية الكيميائية على أسماء أول غاز نبيل تم اكتشافه.
تم عزل الأرجون لأول مرة عن الهواء في عام 1894 من قبل اللورد رايلي والسير ويليام رامزي في جامعة كوليدج لندن عن طريق إزالة الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والماء والنيتروجين من عينة الهواء النظيف. لقد فعلوا ذلك أولاً عن طريق تكرار تجربة قام بها هنري كافنديش. لقد حاصروا مزيجًا من الهواء الجوي مع الأكسجين الزائد في أنبوب اختبار (أ) مقلوبًا على كمية كبيرة من محلول قلوي مخفف (ب) ، والذي كان في تجربة كافنديش الأصلية هيدروكسيد البوتاسيوم ، ومرر تيارًا خلاله. يتم عزل الأسلاك بواسطة أنابيب زجاجية على شكل حرف U (CC) تحيط بأقطاب الأسلاك البلاتينية وتعرض أطراف الأسلاك (DD) للغاز وهي معزولة عن المحلول القلوي. كان القوس يعمل ببطارية من خمس خلايا غروف وملف Ruhmkorff متوسط الحجم.
تمتص أكاسيد النيتروجين القلوية التي ينتجها القوس وكذلك ثاني أكسيد الكربون. لقد عملوا على القوس لدرجة أنه لم يلاحظ أي انخفاض في حجم الغاز لمدة ساعة أو ساعتين على الأقل ، واختفت الخطوط الطيفية للنيتروجين عند فحص الغاز. تم تفاعل الأكسجين المتبقي مع البيروجالات القلوية لترك غاز غير متفاعل على ما يبدو يسمى الأرجون. بعنوان "أرجون" ، رسم كاريكاتوري لورد رايلي في فانيتي فير ، 1899 قبل عزل الغاز ، قرروا أن النيتروجين المنتج من المركبات الكيميائية كان أخف بنسبة 0.5٪ من النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي. كان الفارق صغيرًا ، لكنه كان كبيرًا بما يكفي لجذب انتباههم لعدة أشهر. وخلصوا إلى اختلاط غاز آخر بالنيتروجين الموجود في الهواء. تمت مصادفة الأرجون أيضًا في عام 1882 من خلال البحث المستقل الذي أجراه إتش إف نيوال و دبليو إن هارتلي. لاحظ كل منهم خطوطًا جديدة في طيف انبعاث الهواء لا تتوافق مع العناصر المعروفة.
يشكل الأرجون 0.934٪ من حيث الحجم و 1.288٪ من كتلة الغلاف الجوي للأرض. الهواء هو المصدر الصناعي الأساسي لمنتجات الأرجون النقية. يُفصل الأرجون عن الهواء عن طريق التفكك ، عادةً عن طريق التقطير الجزئي المبرد ، وهي عملية تنتج أيضًا النيتروجين النقي والأكسجين والنيون والكريبتون والزينون. تحتوي قشرة الأرض ومياه البحر على 1.2 جزء في المليون و 0.45 جزء في المليون من الأرجون ، على التوالي.
التطبيقات
أحد تطبيقات الأسطوانات المحتوية على غاز الأرجون هو إطفاء الحرائق دون إتلاف معدات الخادم
يحتوي الأرجون على العديد من الخصائص المرغوبة:
الأرجون هو غاز خامل كيميائيا. عندما لا يكون النيتروجين خاملًا بدرجة كافية ، يكون الأرجون هو البديل الأرخص. الأرجون لديه موصلية حرارية منخفضة. للأرجون خواص إلكترونية (تأين و / أو طيف انبعاث) مرغوب فيها لبعض التطبيقات.
الغازات النبيلة الأخرى مناسبة بنفس القدر للعديد من هذه التطبيقات ، لكن الأرجون هو الأقل تكلفة إلى حد بعيد. يعتبر الأرجون رخيصًا لأنه يوجد بشكل طبيعي في الهواء ويمكن الحصول عليه بسهولة كمنتج ثانوي لفصل الهواء المبرد في إنتاج الأكسجين السائل والنيتروجين السائل: المركبات الأساسية للهواء المستخدمة على نطاق صناعي كبير. يتم أيضًا إنتاج الغازات النبيلة الأخرى (باستثناء الهيليوم) بهذه الطريقة ، لكن الأرجون هو الأكثر وفرة. الاستخدامات الرئيسية للأرجون هي ببساطة لأنها خاملة ورخيصة نسبيًا.
التطبيق في العمليات الصناعية
الأرجون في بعض عمليات الشمس
