Аргон
Арго́н, Арґон (Ar) — хімічний елемент з атомним номером 18, а також його проста речовина, інертний газ, без кольору і запаху. Вважається, що він не вступає в реакції з іншими елементами, проте недавно встановлено, що він може з'єднуватися з фторидом бору. Міститься в атмосфері Землі (1 %).
(Argon; грец. αργος— недіяльний) Ar — хімічний елемент нульової групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, один з інертних газів. Порядковий номер 18, атомна маса 39,944. Природний аргон складається з ізотопів 36Ar (0,337 %). 38Ar (0,063 %), 40Ar (99,600 %); штучно одержано радіоактивні ізотопи усіх мас від 30Ar до 53Ar.
Аргон — безколірний, молекули його одноатомні; t°кип. — 185,83 °C, t°плав.— 189,3 °C, критична температура — 122,4 °C; критичний тиск — 48 атм. В природі аргон зустрічається лише у вільному стані і становить 0,933 % (за об'ємом) повітря, з якого вперше його виділили у 1894 році У. Рамзай і Дж. Релей. У промисловості аргон добувають фракціонуванням рідкого повітря.
Історія
Ще у 1785 році Кавендіш пропускаючи через суміш азоту і кисню електричні іскри і видаляючи утворений оксид азоту лугом, виявив, що невелика частина азоту не вступала у реакції. Його об'єм був близько 1/120 від початкового об'єму повітря. Проте Кавендіш так і не зумів пояснити результати свого досліду.
Тільки через 100 років англійські хіміки лорд Релей (1842—1919) і Вільям Рамзай, намагаючись зрозуміти різницю у густині азоту, отриманому з атмосфери, і азоту, отриманому з аміаку, згадали про досліди Кавендіша, і припустили, що різниця викликана домішками невідомого газу.
У 1894 році вони виділили і описали газ, що залишився після того як з ємності з повітрям було вилучено весь кисень, вуглекислий газ і пари води.[1] [2][3][4]
За пропозицією доктора Медана (голови засідання, на якому було зроблено доповідь про відкриття), Рейлі і Рамзай дали новому газу ім'я «аргон» (від грец. Αργός — лінивий, повільний, неактивний). Ця назва підкреслює найважливішу властивість елемента — його хімічну неактивність.
У 1904 році Рамзай і Релей отримали Нобелівські премії з хімії і фізики відповідно.
Спочатку хімічним символом аргону була одна літера «А», і тільки у 1957 році IUPAC змінила позначення на сучасне Ar.[5]
Розповсюдженість
Аргон складає 0,9 % повітря за об'ємом і 1,3 % за масою і є третім за розповсюдженістю після азоту і кисню. Більшість аргону в атмосфері утворилося при розпаді радіоактивного калію-40. У земній корі його кларк становить 1,5×10−6, тобто 1.5 грама на тонну. У океані його концентрація ще нижча — 4,5×10−7.
У речовині Сонця доля аргону становить 7×10−5, а загалом у Всесвіті — 0.02 %.[6] Цікаво, що у космосі більш розповсюдженим є аргон-36, що утворюється у зірках масою більше 11 сонячних у фазі горіння кремнію.[5]
Отримання
У промисловості аргон отримують як побічний продукт при великомасштабному розділенні повітря на кисень і азот. При температурі −185,9° C аргон конденсується, при −189,4 °C — кристалізується.
Застосування
Використовується в газорозрядних трубках і аргонових лазерах.
З ламп розжарювання та інших електронних приладів для запобігання їх корозії від взаємодії з атмосферним киснем відкачують повітря, а для підтримки внутрішнього тиску його заміщають аргоном.
Аргоном заповнюють подвійні вікна для кращої термоізоляції.[7]
У птахівництві аргон використовують для безболісного приспання курей.[8]
Як радіоактивний індикатор використовують Ar37, період напіврозпаду якого 34 дні.
Також поширене використання аргону як захисного шару при зварюванні кольорових металів та нержавіючих сталей. Для цього використовуються як сам аргон, так і його суміш з вуглекислим (82 % Ar, 18 % CO2; 82 % Ar, 16 % CO2, 2 % O2) та іншими газами (Ar-He).
Через особливості взаємодії аргону з нейтрино, можливо побудувати більш чутливі детектори, використовуючи великі об'єми рідкого аргону як робоче тіло. Найбільшим детектором такого типу, що наразі працює є експеримент DUNE Far Detector[9]
Вимірюючи співвідношення аргону і калію у мінералах можна дізнатись час його останнього розплавлення (калій-аргонова радіометрія).
Ізотопи
Стабільні
Існує три стабільних ізотопи аргону. Найбільш поширеним(99.6003 %) є аргон-40. Він утворюється під час розпаду радіоактивного калію-40. Калій є розповсюдженим елементом на землі(2,5 % у земній корі), тому кількість калію-40, хоч його доля і складає наразі лише 0,012 %, теж була значна. Другий за розповсюдженістю ізотоп — аргон-36 (0.3365 %) а третій — аргон-38 (0.0632 %).
Радіоактивні
Наразі відомі кілька десятків нестабільних ізотопів аргону[6]:
| Масове число | Спін | Період напіврозпаду | Основні канали розпаду | Продукти розпаду |
|---|---|---|---|---|
| 30 | 0 | 20 нс | 2p[10] | сульфур-28 |
| 31 | 5/2 | 14,4 мс | β+p[11] (63 %) | сульфур-30 |
| β+ (28 %) | хлор-31 | |||
| β+2p (7.2 %) | фосфор-29 | |||
| 32 | 0 | 98,1 мс | β+ (57 %) | хлор-32 |
| β+p (43 %) | сульфур-31 | |||
| 33 | 1/2 | 173 мс | β+ (61 %) | хлор-33 |
| β+p (39 %) | сульфур-32 | |||
| 34 | 0 | 845 мс | β+ | хлор-34 |
| 35 | 3/2 | 1,775 с | β+ | хлор-35 |
| 37 | 3/2 | 34,95 доби | ε | хлор-37 |
| 39 | 7/2 | 269,2 роки | β- | калій-39 |
| 41 | 7/2 | 1,82 години | β- | калій-41 |
| 42 | 0 | 32,98 роки | β- | калій-42 |
| 43 | 5/2 | 5,36 хвилини | β- | калій-43 |
| 44 | 0 | 11,87 хвилини | β- | калій-44 |
| 45 | невідомо | 21,48 с | β- | калій-45 |
| 46 | 0 | 8,4 с | β- | калій-46 |
| 47 | 3/2 | 1,23 с | β- (99 %) | калій-47 |
| β-n (1 %)[12] | калій-46 | |||
| 48 | 0 | 475 мс | β- | калій-48 |
| 49 | 3/2 | 170 мс | β-n (65 %) | калій-48 |
| β- (35 %) | калій-49 | |||
| 50 | 0 | 170 нс | β- (65 %) | калій-50 |
| β-n (35 %) | калій-49 | |||
| 51 | 3/2 | 200 нс | β- | калій-51 |
| 52 | 0 | 10 мс | β- | калій-52 |
| 53 | 5/2 | 3 мс | β-[13] | калій-53 |
| β-n | калій-52 |
Примітки
- Lord Rayleigh; Ramsay, William (1894–1895). Argon, a New Constituent of the Atmosphere. Proceedings of the Royal Society 57 (1): 265–287. JSTOR 115394. doi:10.1098/rspl.1894.0149.
- Lord Rayleigh; Ramsay, William (1895). VI. Argon: A New Constituent of the Atmosphere. Philosophical Transactions of the Royal Society A 186: 187. Bibcode:1895RSPTA.186..187R. JSTOR 90645. doi:10.1098/rsta.1895.0006.
- Ramsay, W. (1904). Nobel Lecture. The Nobel Foundation.
- About Argon, the Inert; The New Element Supposedly Found in the Atmosphere. The New York Times. 3 березня 1895. Процитовано 1 лютого 2009.
- Argon Element Facts(англ.)
- Technical data for Argon(англ.)
- Pros and Cons of Argon Gas Windows(англ.)
- National Chicken Council Brief on Stunning of Chickens(англ.)
- Neutrino Detectors(англ.)
- Подвійний протонний розпад
- бета-затриманий протонний розпад
- бета-розпад з утворенням запізнілих нейтронів
- вірогідності розпадів невідомі
Джерела
- Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
- Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.