Kandungan
Sekiranya seseorang meminta anda menamakan ketiga-tiga gas paling banyak di atmosfer bumi, anda mungkin memilih, dalam beberapa perintah, oksigen, karbon dioksida dan nitrogen. Jika ya, anda akan betul - kebanyakannya. Fakta yang kurang diketahui bahawa di balik nitrogen (N2) dan oksigen (O2), gas ketiga yang paling banyak adalah argon gas mulia, menyumbang hanya kurang dari 1 peratus daripada atmosfera komposisi ghaib.
Enam gas mulia berasal dari kenyataannya bahawa, dari sudut kimia, unsur-unsur ini menyendiri, malah angkuh: Mereka tidak bertindak balas dengan unsur-unsur lain, sehingga mereka tidak terikat dengan atom-atom lain untuk membentuk sebatian yang lebih rumit. Namun, daripada memberi mereka yang tidak berguna dalam industri, bagaimanapun, kecenderungan untuk memikirkan urusan atom sendiri adalah apa yang menjadikan beberapa gas ini berguna untuk tujuan tertentu. Lima kegunaan utama argon, sebagai contoh, termasuk penempatannya dalam lampu neon, keupayaan untuk membantu menentukan umur zat yang sangat tua, penggunaannya sebagai penebat dalam logam pembuatan, peranannya sebagai gas kimpalan dan penggunaannya dalam 3-D ing.
Asas Gas Noble
Enam gas mulia - helium, neon, argon, kripton, xenon dan radon - menempati ruang paling kanan dalam jadual berkala unsur-unsur. (Mana-mana pemeriksaan unsur kimia harus disertakan dengan jadual berkala; lihat Sumber untuk contoh interaktif.) Implikasi dunia nyata ini adalah bahawa gas mulia tidak mempunyai elektron yang boleh dikongsi. Sebaliknya seperti kotak teka-teki yang mengandungi bilangan tepat kepingan, argon dan lima sepupunya tidak mempunyai sebarang kekurangan subatom yang perlu dipinda oleh sumbangan dari unsur-unsur lain, dan ia tidak mempunyai tambahan yang terapung untuk menderma pula. Istilah rasmi untuk reaktifitas gas mulia ini adalah "lengai."
Seperti teka-teki yang lengkap, gas mulia sangat stabil secara kimia. Ini bermakna, berbanding dengan unsur-unsur lain, sukar untuk mengetuk elektron terluar dari gas mulia dengan menggunakan pancaran tenaga. Ini bermakna unsur-unsur ini - satu-satunya unsur yang wujud sebagai gas pada suhu bilik, yang lain-lain adalah cecair atau pepejal - mempunyai apa yang dipanggil tenaga pengionan yang tinggi.
Helium, dengan satu proton dan satu neutron, adalah unsur kedua paling banyak di alam semesta di belakang hidrogen, yang mengandungi proton sahaja. Reaksi perpaduan nuklear yang raksasa yang bertanggungjawab untuk bintang-bintang yang menjadi objek super terang mereka adalah tidak lebih daripada atom hidrogen yang berlanggar bertembung untuk membentuk atom helium selama tempoh berbilion tahun.
Apabila tenaga elektrik diteruskan melalui gas mulia, cahaya dipancarkan. Inilah asas bagi tanda-tanda neon, yang merupakan istilah generik untuk mana-mana paparan sedemikian yang dibuat menggunakan gas mulia.
Sifat-sifat Argon
Argon, disingkat Ar, adalah unsur nombor 18 pada jadual berkala, menjadikannya ketiga paling ringan dari enam gas mulia di belakang helium (nombor atom 2) dan neon (nombor 10). Memandangkan unsur yang terbang di bawah radar kimia dan fizikal melainkan diprovokasi, ia tidak berwarna, tidak berbau dan tidak enak. Ia mempunyai berat molekul sebanyak 39.7 gram setiap mol (juga dikenali sebagai daltons) dalam konfigurasi yang paling stabil. Anda mungkin ingat dari bacaan lain yang kebanyakan unsur datang dalam isotop, yang merupakan versi unsur yang sama dengan bilangan neutron yang berlainan dan dengan itu ramai yang berlainan (bilangan proton tidak berubah atau jika identiti unsur itu sendiri perlu berubah ). Ini mempunyai implikasi kritikal dalam salah satu kegunaan utama argon.
Penggunaan Argon
Lampu neon: Seperti yang diterangkan, gas mulia berguna untuk mencipta lampu neon. Argon, bersama dengan neon dan kripton, digunakan untuk tujuan ini. Apabila elektrik melepasi gas argon, sementara itu merangsang elektron yang mengorbit paling jauh dan menyebabkan mereka secara ringkas melompat ke "shell" yang lebih tinggi, atau tahap tenaga. Apabila elektron kemudian kembali ke tahap tenaga yang biasa, ia memancarkan foton - satu paket besar tanpa cahaya.
Dating Radioisotope: Argon boleh digunakan bersama-sama dengan kalium, atau K, yang merupakan elemen nombor 19 pada jadual berkala, hingga kini objek hingga ke 4 bilion tahun yang mengejutkan. Proses ini berfungsi seperti ini:
Potassium biasanya mempunyai 19 proton dan 21 neutron, memberikannya jisim atom yang sama dengan argon (hanya di bawah 40) tetapi dengan komposisi yang berbeza proton dan neutron. Apabila zarah radioaktif yang dikenali sebagai zarah beta bertembung dengan kalium, ia boleh menukar salah satu proton dalam nukleus kalium kepada neutron, mengubah atom itu sendiri kepada argon (18 proton, 22 neutron). Ini berlaku pada kadar yang boleh diramal dan tetap dari masa ke masa, dan sangat perlahan. Oleh itu, jika saintis mengkaji sampel, katakan, batu gunung berapi, mereka dapat membandingkan nisbah argon hingga potassium dalam sampel (yang meningkat secara bertahap dari masa ke masa) kepada nisbah yang akan wujud dalam sampel "baru" dan menentukan bagaimana lama batu itu.
Perhatikan bahawa ini adalah berbeza daripada "karbon dating", istilah yang sering salah digunakan untuk merujuk secara umum untuk menggunakan kaedah pelarut radioaktif untuk tarikh objek lama. Karbon dating, yang hanya jenis radioisotop dating tertentu, hanya berguna untuk objek yang diketahui beribu-ribu tahun.
Perisai Gas dalam Kimpalan: Argon digunakan dalam kimpalan aloi khusus serta dalam kimpalan bingkai kereta, muffler dan bahagian automotif lain. Ia dipanggil gas perisai kerana ia tidak bertindak balas dengan apa jua gas dan logam melayang di sekitar logam yang dikimpal; ia semata-mata mengambil ruang dan menghalang reaksi yang tidak diingini yang lain yang tidak diingini berlaku akibat gas reaktif seperti nitrogen dan oksigen.
Pemanasan haba: Sebagai gas lengai, argon boleh digunakan untuk menyediakan tetapan oksigen dan nitrogen untuk proses pengolahan haba.
3-D ing: Argon diletakkan di dalam bidang yang berkembang di dalam tiga dimensi. Semasa pemanasan dan penyejukan cepat bahan, gas akan menghalang pengoksidaan logam dan tindak balas yang lain dan boleh menghadkan kesan tekanan. Argon juga boleh dicampurkan dengan gas lain untuk mencipta campuran istimewa seperti yang diperlukan.
Pengeluaran Logam: Sama dengan peranannya dalam kimpalan, argon boleh digunakan dalam sintesis logam melalui proses lain kerana ia menghalang pengoksidaan (berkarat) dan menggantikan gas yang tidak diinginkan seperti karbon monoksida.
Bahaya Argon
Argon itu secara kimia tidak aktif, malangnya, bermakna bahawa ia bebas dari potensi bahaya kesihatan. Gas Argon boleh merengsakan kulit dan mata bersentuhan, dan dalam bentuk cecair ia boleh menyebabkan radang dingin (terdapat sedikit penggunaan minyak argon, dan "minyak argan," bahan biasa dalam kosmetik, tidak jauh dari sama argon). Tahap tinggi gas argon di udara dalam persekitaran yang tertutup dapat menggantikan oksigen dan membawa kepada masalah pernafasan antara ringan hingga teruk, bergantung kepada berapa banyak argon hadir. Ini menyebabkan gejala lemas termasuk sakit kepala, pening, kekeliruan, kelemahan dan gegaran pada akhir yang lebih ringan, dan koma dan juga kematian dalam kes-kes yang paling melampau.
Dalam kes-kes pendedahan kulit atau mata yang diketahui, membilas dan membilas dengan air suam adalah rawatan pilihan. Apabila argon telah dihirup, sokongan pernafasan standard, termasuk oksigenasi dengan topeng, mungkin diperlukan untuk menjadi tahap oksigen darah kembali normal; mendapatkan orang yang terjejas daripada persekitaran yang kaya dengan argon tentu saja perlu juga.