Argon

Argon
18 Ar
Ne ↑ Ar ↓ Kr Tableau p??riodique chlore ← → argon potassium
Apparence
gaz incolore pr??sentant une lueur lilas / violet lorsqu'il est plac?? dans un champ ??lectrique ?? haute tension Raies spectrales de l'argon
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	argon, Ar, 18
Prononciation	/ ɑr ɡ ɒ n /
Cat??gorie Metallic	gaz nobles
Groupe, p??riode, bloc	18 (gaz rares) , 3, p
Poids atomique standard	39,948 (1)
Configuration ??lectronique	[ Ne ] 3s 2 3p 6 2, 8, 8
Histoire
D??couverte	Lord Rayleigh et William Ramsay (1894)
Premier isolement	Lord Rayleigh et William Ramsay (1894)
Propri??t??s physiques
Phase	gaz
Densit??	(0 ?? C, 101,325 kPa) 1,784 g / L
Liquid densit?? ?? BP	1,40 g ?? cm -3
Point de fusion	83,80 K , -189,35 ?? C, -308,83 ?? F
Point d'??bullition	87,30 K, -185,85 ?? C, -302,53 ?? F
Point triple	83,8058 K (-189 ?? C), 69 kPa
Point critique	150,87 K, 4,898 MPa
La chaleur de fusion	1,18 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation	6,43 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	5 R / 2 = 20,786 J ?? mol -1 ?? K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 47 53 61 71 87
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	0
??lectron??gativit??	aucune donn??e (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation ( plus)	1er: 1520,6 kJ ?? mol -1
	2??me: 2665,8 kJ ?? mol -1
	3??me: 3931 kJ ?? mol -1
Rayon covalente	106 ?? 22 heures
Rayon de Van der Waals	188 h
Miscellan??es
Crystal structure	cubique ?? faces centr??es
Ordre magn??tique	diamagn??tique
Conductivit?? thermique	17.72x10 -3 W ?? m -1 ?? K -1
Vitesse du son	(Gaz, 27 ?? C) 323 m ?? s -1
Num??ro de registre CAS	7440-37-1
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de l'argon
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 36 Ar 0,337% 36 Ar est stable avec 18 neutrons 37 Ar syn 35 d ε 0,813 37 Cl 38 Ar 0,063% 38 Ar est stable avec 20 neutrons 39 Ar trace 269 y β - 0,565 39 K 40 Ar 99,600% 40 Ar est stable avec 22 neutrons 41 Ar syn 109,34 min β - 2,49 41 K 42 Ar syn 32,9 y β - 0,600 42 K

L'argon est un ??l??ment chimique avec le symbole Ar et de num??ro atomique 18. Ce est dans le groupe 18 (gaz nobles) de la classification p??riodique des ??l??ments . L'argon est le troisi??me gaz la plus courante dans le atmosph??re de la Terre , ?? 0,93% (9300 ppm), ce qui en fait environ 23,8 fois plus abondant que prochaines gaz atmosph??rique la plus courante, le dioxyde de carbone (390 ppm), et plus de 500 fois plus abondant que l' prochaine gaz noble le plus commun, le n??on (18 ppm). Pr??s de tout cela est de l'argon radiog??nique argon-40 d??riv?? de la d??sint??gration du potassium 40 dans la cro??te de la Terre. Dans l'univers, argon-36 est de loin isotope de l'argon le plus commun, ??tant l'isotope pr??f??r?? argon produit par stellaire nucl??osynth??se dans les supernovas .

Le nom "argon" est d??riv?? du grec signifiant αργον mot ??paresseux?? ou ??celui inactive", une r??f??rence au fait que l'??l??ment subit presque pas de r??actions chimiques. La compl??te octet (huit ??lectrons) dans la coquille ext??rieure rend l'argon atomique stable et r??sistante ?? la liaison avec d'autres ??l??ments. Son triple temp??rature de point de 83,8058 K est un point fixe dans la d??finition ??chelle internationale de temp??rature de 1990.

L'argon est produit industriellement par la distillation fractionn??e du air liquide. Argon est principalement utilis?? comme un gaz inerte de protection en soudage et autres proc??d??s industriels ?? haute temp??rature o?? des substances habituellement non r??actifs deviennent r??active; par exemple, une atmosph??re d'argon est utilis?? dans des fours ??lectriques graphite pour emp??cher le graphite de la combustion. Gaz Argon a ??galement des utilisations en incandescence et de l'??clairage fluorescent, et d'autres types de tubes ?? d??charge de gaz. L'argon permet un distinctif bleu-vert laser ?? gaz.

Caract??ristiques

Un petit morceau de fonte rapide argon solide.

L'argon a approximativement la m??me solubilit?? dans l'eau que l'oxyg??ne, et est 2,5 fois plus soluble dans l'eau que l'azote . Argon est incolore, inodore et non toxique sous forme solide, liquide et gaz. L'argon est chimiquement inerte dans la plupart des conditions et formes aucun des compos??s stables confirm??s ?? la temp??rature ambiante.

Bien que l'argon est un gaz noble , il a ??t?? trouv?? que la capacit?? de former des compos??s. Par exemple, la cr??ation de Fluorohydrure d'argon (Harf), un compos?? marginalement stable d'argon avec du fluor et de l'hydrog??ne , a ??t?? signal?? par des chercheurs du Universit?? d'Helsinki en 2000. Bien que les neutres compos??s chimiques ??tat fondamental de l'argon sont actuellement limit??e ?? Harf, l'argon peut former clathrates avec l'eau lorsque les atomes de celui-ci sont pi??g??s dans un r??seau de mol??cules d'eau. Contenant de l'argon- ions et des complexes ?? l'??tat excit??, comme ArH ⁺ et ArF, respectivement, sont connus pour exister. Des calculs th??oriques ont pr??dit plusieurs compos??s d'argon qui devraient ??tre stables, mais pour lesquels aucun voies de synth??se sont actuellement connus.

Histoire

La m??thode de Lord Rayleigh pour l'isolement de l'argon, sur la base d'une exp??rience de Henry Cavendish. Les gaz sont contenus dans un tube ?? essai (A) debout sur une grande quantit?? de faiblesse alcalin (B), et le courant est transport?? par des fils isol??s dans des tubes en verre en forme de U (CC) passant ?? travers le liquide et autour de la bouche du tube ?? essai. Les extr??mit??s int??rieures de platine (DD) du fil re??oivent un courant d'une batterie de cinq Cellules Grove et un Bobine de Ruhmkorff de taille moyenne.

Argon (αργος, grec sens "inactif", en r??f??rence ?? son inactivit?? chimique) a ??t?? soup??onn?? d'??tre pr??sent dans l'air par Henry Cavendish en 1785, mais n'a pas ??t?? isol?? jusqu'en 1894 par Lord Rayleigh et Sir William Ramsay en Ecosse dans une exp??rience dans laquelle ils ont enlev?? tout le oxyg??ne , dioxyde de carbone , de l'eau et de l'azote ?? partir d'un ??chantillon d'air propre. Ils avaient d??termin?? que l'azote produit ?? partir de compos??s chimiques ??tait un demi-pour cent plus l??ger que l'azote de l'atmosph??re. La diff??rence semble insignifiant, mais ce ??tait assez important pour attirer leur attention pendant de nombreux mois. Ils ont conclu qu'il y avait un autre gaz dans l'air m??lang?? avec l'azote. Argon a ??galement rencontr?? en 1882 par la recherche ind??pendante de HF Newall et WN Hartley. Chaque observ?? de nouvelles lignes dans le spectre de couleur de l'air, mais ne ont pas pu identifier l'??l??ment responsable des lignes. L'argon est devenu le premier membre de gaz nobles ?? d??couvrir. Le symbole de l'argon est maintenant Ar, mais jusqu'?? 1957 ce ??tait un.

Occurrence

Argon constitue 0,934% en volume et 1,28% en masse de l' atmosph??re de la Terre , et l'air est la principale mati??re premi??re utilis??e par l'industrie pour produire des produits d'argon purifi??s. L'argon est isol?? par fractionnement de l'air, le plus souvent par cryog??nique distillation fractionn??e, un proc??d?? qui produit ??galement purifi?? azote , l'oxyg??ne , le n??on , le krypton et le x??non .

Isotopes

Les principaux isotopes de l'argon trouv??s sur la Terre sont ⁴⁰ Ar (99,6%), ³⁶ Ar (0,34%), et ³⁸ Ar (0,06%). Naturellement ⁴⁰ K avec une demi-vie de 1,25 ?? 10 ⁹ ann??es, se d??sint??gre ?? stable ⁴⁰ Ar (11,2%) par capture d'??lectrons ou la tomographie par ??mission, et ??galement stable au ⁴⁰ Ca (88,8%) par d??sint??gration b??ta. Ces propri??t??s et ratios sont utilis??s pour d??terminer l'??ge des roches par le proc??d?? de Datation K-Ar.

Dans l'atmosph??re de la terre, ³⁹ Ar est faite par l'activit?? des rayons cosmiques, principalement ⁴⁰ Ar. Dans l'environnement du sous-sol, il est ??galement produit par la capture des neutrons par ³⁹ K ou par ??mission alpha calcium ^37. Ar est cr???? ?? partir du neutron spallation de ⁴⁰ Ca ?? la suite de subsurface explosions nucl??aires. Elle a une demi-vie de 35 jours.

L'argon est remarquable en ce que sa composition isotopique varie consid??rablement entre les diff??rents endroits du syst??me solaire . Lorsque la principale source d'argon est la d??sint??gration de ⁴⁰ K dans les roches, ⁴⁰ Ar aura l'isotope dominant, car il est sur Terre. L'argon produit directement par nucl??osynth??se stellaire, en revanche, est domin??e par le processus alpha nucl??ide, ³⁶ Ar. De mani??re correspondante, l'argon solaire contient 84,6% ³⁶ Ar bas??e sur mesures de vent solaires.

La pr??dominance des radiog??nique ⁴⁰ Ar est responsable du fait que le poids atomique de l'argon norme terrestre est sup??rieure ?? celle de l'??l??ment suivant, potassium . Ce est d??routant au moment o?? l'argon a ??t?? d??couvert, depuis Mendele??ev avait plac?? les ??l??ments dans son tableau p??riodique par ordre de poids atomique, bien que l'inertie d'argon implique qu'il doit ??tre plac?? avant la r??active potassium de m??tal alcalin. Henry Moseley tard r??solu ce probl??me en montrant que le tableau p??riodique est effectivement dispos?? dans l'ordre de num??ro atomique . (Voir Histoire du tableau p??riodique).

La plus grande abondance dans l'atmosph??re d'argon par rapport aux autres gaz nobles est ??galement due ?? la pr??sence de ⁴⁰ Ar radiog??nique. Primordial ³⁶ Ar a une abondance de seulement 31,5 ppmv (9340 ppmv = 0,337 x%), comparable ?? celui du n??on (18,18 ppmv).

Le Atmosph??re martienne contient 1,6% de ⁴⁰ Ar et 5 ³⁶ ppm d'Ar. Le Sonde spatiale Mariner fly-by de la plan??te Mercure en 1973 constat?? que Mercure a une atmosph??re tr??s mince avec 70% d'argon, cens?? r??sulter de rejets de gaz comme un produit de d??sint??gration de mati??res radioactives sur la plan??te. En 2005, le Huygens a ??galement d??couvert la pr??sence de ⁴⁰ Ar sur Titan, la plus grande lune de Saturne .

Compos??s

Mod??le de remplissage d'espace de fluorohydride argon.

Octet complet de l'argon d' ??lectrons indique complet et sous-couches p. Ce niveau compl??te de l'??nergie ext??rieure rend l'argon tr??s stable et extr??mement r??sistant ?? la liaison avec d'autres ??l??ments. Avant 1962, l'argon et des autres gaz rares ont ??t?? consid??r??s comme ??tant chimiquement inerte et incapable de former des compos??s; Cependant, les compos??s de gaz rares lourds ont depuis ??t?? synth??tis??s. En Ao??t 2000, le premier compos?? argon a ??t?? form?? par des chercheurs du Universit?? d'Helsinki. En braquant la lumi??re ultraviolette sur l'argon congel?? contenant une petite quantit?? de avec du fluorure d'hydrog??ne l'iodure de c??sium, Fluorohydrure d'argon (Harf) a ??t?? form??. Elle est stable jusqu'?? 40 kelvins (-233 ?? C). Le m??tastable ARCf 2+
Dication 2, qui est la valence iso??lectronique avec fluorure de carbonyle, a ??t?? observ??e en 2010.

Production

Industriel

L'argon est produit industriellement par la distillation fractionn??e du air liquide dans un cryog??nique unit?? de s??paration d'air; un processus qui s??pare l'azote liquide, qui bout ?? 77,3 K, de l'argon, qui bout ?? 87,3 K, et l'oxyg??ne liquide, qui bout ?? 90,2 K. propos 700000 tonnes d'argon sont produites dans le monde chaque ann??e.

Dans d??sint??grations radioactives

Ar ^40, le plus abondant des isotopes de l'argon, est produit par la d??sint??gration de ⁴⁰ K avec une demi-vie de 1,25 ?? 10 ⁹ ans par capture d'??lectrons ou la tomographie par ??mission. Pour cette raison, il est utilis?? dans potassium-argon datant de d??terminer l'??ge des roches.

Applications

Les bouteilles contenant du gaz argon pour une utilisation dans d'extinction d'incendie sans endommager l'??quipement du serveur

Il existe plusieurs raisons diff??rentes argon est utilis?? dans des applications particuli??res:

• Une gaz inerte est n??cessaire. En particulier, l'argon est la solution la moins co??teuse lorsque l'azote ne est pas suffisamment inerte.
• Faible conductivit?? thermique est n??cessaire.
• Les propri??t??s ??lectroniques (ionisation et / ou le spectre d'??mission) sont n??cessaires.

Autres gaz nobles seraient probablement travailler aussi bien dans la plupart de ces applications, mais l'argon est de loin le moins cher. L'argon est peu co??teuse puisqu'il se agit d'un sous-produit de la production de l'oxyg??ne liquide et l'azote liquide ?? partir d'un cryog??nique unit?? de s??paration d'air, qui sont tous deux utilis??s sur une grande ??chelle industrielle. Les autres gaz nobles (?? l'exception de l'h??lium ) sont produites de cette fa??on aussi, mais l'argon est le plus abondant de loin, car il a une concentration beaucoup plus ??lev??e dans l'atmosph??re. La majeure partie des applications d'argon se pose tout simplement parce qu'il est inerte et relativement pas cher.

Proc??d??s industriels

L'argon est utilis?? dans certains proc??d??s industriels ?? haute temp??rature, o?? des substances habituellement non r??actifs deviennent r??active. Par exemple, une atmosph??re d'argon est utilis?? dans des fours ??lectriques graphite pour emp??cher le graphite de la combustion.

Pour certains de ces proc??d??s, la pr??sence de gaz d'azote ou d'oxyg??ne peut provoquer des d??fauts dans le mat??riau. L'argon est utilis?? dans divers types de soudage ?? l'arc tel que le m??tal de soudage ?? l'arc gaz et Soudage TIG , ainsi que dans le traitement de titane et d'autres ??l??ments r??actifs. Une atmosph??re d'argon est ??galement utilis?? pour la croissance des cristaux de silicium et de germanium .

L'argon est un asphyxiant dans l'industrie de la volaille, soit pour l'abattage de masse suite ?? l'apparition de la maladie, ou comme un moyen d'abattage plus humain que le bain ??lectrique. Densit?? relativement ??lev??e de l'argon provoque de rester pr??s du sol pendant le gazage. Sa nature non r??actif rend appropri?? en un produit alimentaire, et comme il remplace l'oxyg??ne ?? l'int??rieur de l'oiseau mort, l'argon am??liore ??galement la dur??e de conservation.

L'argon est parfois utilis??e pour ??teindre les incendies o?? les dommages ?? l'??quipement doit ??tre ??vit??.

Recherche scientifique

L'argon est utilis??, principalement sous forme liquide, comme cible pour directs mati??re noire recherches. L'interaction d'un hypoth??tique WIMP particule avec le noyau d'argon produit de la lumi??re de scintillation qui est ensuite d??tect??e par des tubes photomultiplicateurs. D??tecteurs ?? deux phases utilisent ??galement de l'argon pour d??tecter les ??lectrons ionis??s produites au cours de la diffusion WIMP-noyau. Comme avec la plupart des autres gaz nobles liqu??fi??s, de l'argon a une lightyield de scintillation ??lev??e (~ 51 photons / keV), est transparent ?? sa propre lumi??re de scintillation, et est relativement facile ?? purifier. Par rapport au x??non , de l'argon est moins cher et a un profil de temps de scintillation distinct qui permet la s??paration des reculs ??lectroniques de reculs nucl??aires. D'autre part, son intrins??que fond gamma-ray est plus grande en raison de la contamination Ar ^39, ?? moins que l'on utilise des sources d'argon souterraines avec un faible niveau de radioactivit??. D??tecteurs de mati??re noire op??rant actuellement d'argon liquide comprennent WARP, ARDM, MICROCLEAN et DEAP-I.

Conservateur

Un ??chantillon de c??sium est emball?? sous argon pour ??viter des r??actions avec l'air

L'argon est utilis?? pour d??placer l'air oxyg??ne et contenant de l'humidit?? dans les mat??riaux d'emballage pour prolonger la dur??e de vie du contenu (l'argon a le Europ??enne code de l'additif alimentaire E938 de). Oxydation a??rienne, une hydrolyse et d'autres r??actions chimiques qui d??gradent les produits sont enti??rement retard??e ou emp??ch??e. Bouteilles de produits chimiques de haute puret?? et de certains produits pharmaceutiques sont disponibles dans des bouteilles ou des ampoules scell??es emball??s dans de l'argon. Dans la fabrication du vin, de l'argon est utilis?? pour barils top-off pour ??viter l'oxydation a??rienne de l'??thanol ?? l'acide ac??tique pendant le processus de vieillissement.

L'argon est aussi disponible en des bo??tes de type a??rosol, qui peuvent ??tre utilis??s pour pr??server des compos??s tels que vernis, polyur??thane, peinture, etc. pour le stockage apr??s l'ouverture.

Depuis 2002, l'American Archives nationales magasins importants documents nationaux tels que le D??claration d'Ind??pendance et la Constitution dans les cas ?? l'argon pour retarder leur d??gradation. Utilisation de l'argon permet de r??duire les fuites de gaz, par rapport ?? l'h??lium utilis?? au cours des cinq derni??res d??cennies.

Equipement de laboratoire

Bo??tes ?? gants sont souvent remplis avec de l'argon, qui recycle plus de laveurs de maintenir un oxyg??ne -, l'azote -, et l'atmosph??re sans humidit??

L'argon peut ??tre utilis?? comme le gaz inerte ?? l'int??rieur Lignes et Schlenk bo??tes ?? gants. L'utilisation de l'argon sur l'azote relativement moins co??teux est pr??f??r?? o?? l'azote peut r??agir avec les r??actifs de laboratoire ou appareils.

L'argon peut ??tre utilis?? comme gaz porteur dans Chromatographie en phase gazeuse et en ionisation ??lectrospray spectrom??trie de masse; ce est le gaz de choix pour le plasma utilis?? dans ICP spectroscopie . L'argon est pr??f??r?? pour le rev??tement par pulv??risation pour des sp??cimens La microscopie ??lectronique ?? balayage. Argon est aussi couramment utilis?? pour d??p??t par pulv??risation cathodique de couches minces que dans micro??lectronique et plaquette nettoyage dans microfabrication.

L'usage m??dical

Tels que des proc??dures de cryochirurgie l'utilisation de cryoablation argon liqu??fi?? pour d??truire le cancer cellules. En chirurgie, il est utilis?? dans une proc??dure appel??e "coagulation argon am??lior??e" qui est une forme de faisceau par plasma d'argon ??lectrochirurgie. La proc??dure comporte un risque de production embolie gazeuse chez le patient et a entra??n?? la mort d'une personne par l'interm??diaire de ce type d'accident. Les lasers ?? argon bleu sont utilis??s en chirurgie pour souder les art??res, d??truire les tumeurs, et pour corriger les d??fauts de l'oeil. Il a ??galement ??t?? utilis??e exp??rimentalement pour remplacer l'azote dans le m??lange ?? respirer ou d??compression, pour acc??l??rer l'??limination de l'azote dissous dans le sang. Voir Argox.

??clairage

Argon Lampe ?? d??charge formant le symbole de l'argon "Ar". De petites quantit??s de mercure sont parfois ajout??s ?? l'argon pour produire un couleur bleu ??lectrique, comme dans cette image.

Les lampes ?? incandescence sont remplis avec de l'argon, de pr??server la filaments ?? haute temp??rature de l'oxydation. Il est utilis?? de la fa??on sp??cifique, il se ionise et ??met de la lumi??re, comme dans globes plasma et calorim??trie exp??rimentale en physique des particules . Lampes ?? d??charge remplis avec de l'argon fournissent une lumi??re bleue. L'argon est ??galement utilis?? pour la cr??ation de lumi??re laser bleu et vert.

S??curit??

Bien que l'argon ne est pas toxique, il est de 38% plus denses que l'air et est donc consid??r?? comme une charge dangereuse asphyxiant dans des zones ferm??es. Il est ??galement difficile ?? d??tecter, car il est incolore, inodore et sans saveur. Un incident 1994 dans lequel un homme ??tait asphyxi?? apr??s avoir saisi une section remplie d'argon de tuyau d'huile en construction dans Alaska met en ??vidence les dangers de fuite du r??servoir d'argon dans des espaces confin??s, et souligne la n??cessit?? pour une bonne utilisation, le stockage et la manipulation.