گاز آرگون | گاز Ar | گاز Argon
با توجه به کاربردی بودن گاز آرگون بر آن شدیم تا نکاتی در مورد گاز آرگون، تاریخچه این گاز، ویژگی‌ها، منابع تولید، کاربردهای این گاز در صنایع مختلف، خطرات و اثرات زیست محیطی گاز آرگون را مورد بحث قرار دهیم.
در ابتدا بهتر است با ویژگی‌های اولیه گاز آرگون آشنا شویم:
گاز آرگون (Argon Gas) با علامت اختصاری Ar
آرگون گازی بی‌اثر و غیرواکنش‌پذیر است که در گروه 18 جدول تناوبی وجود دارد. در صنایع کاربرد زیادی دارد. خطرات زیست محیطی خاصی برای گاز آرگون گزارش نشده است ولی تنفس این گاز برای چند دقیقه ممکن است باعث مرگ شود.
در جدول عناصر در گروه گازهای نجيب قرار دارد و عدد اتمی آن 18 مي‌باشد. نام آرگون از واژه‌ای يونانی به معنی تنبل يا غيرفعال آمده است و دليل اين نامگذاری این است که این گاز بی‌اثر است و فعالیت شیمیایی ندارد.
گازهای نجیب همه در دمای اتاق، گاز هستند به غیر از هلیوم، گازهای نجیب دارای آرایش الکترونی ns2 np6 هستند. گازهای گروه 18 تک اتمی هستند و به مقدار کم در اتمسفر یافت می‌شوند. در طبیعت از گاز آرگون سه نوع ایزوتوپ تشکیل شده است. تعداد 12 رادیو اکتیو دیگر نیز از این عنصر وجود دارد.
آرگون گازی بی‌رنگ و بی‌بو است كه هیچ ترکیبی طبیعی از آن وجود ندارد و برای استفاده صنعتی، آرگون را به روش تقطیر جزءبهجزء، از هوای مایع جداسازی می‌کنند، در اتمسفر زمین حدود 1% گاز آرگون(Argon Gas) وجود دارد.
آرگون تقریباً در اکثر شرایط حالت گازی دارد و بی‌اثر و غیرواکنش‌پذیر می‌باشد و در دمای اتاق هیچ ترکیب پایداری از آن تشکیل نمی‌شود اما در شرايط ويژه برای مثال در دمای کمتر از 17 درجه کلوین گاز آرگون می‌تواند با عنصرهای فلوئوروهیدروژن، آرگون فلوئوروهیدرید تشکیل دهد.
می‌توان گفت حلالیت گاز آرگون تقریبا با گاز اکسیژن مشابه است این در حالی است که انحلال‌پذیری این گاز دو برابر بیشتر از نیتروژن می‌باشد.
اگر شرایط قطبیت مولکول‌ها مشابه باشد، مولکول‌هایی که سنگین‌تر هستند نسبت به مولکول‌های سبک‌تر انحلال‌پذیری بیشتری دارند. به عنوان مثال در بین گازهای آرگون و اکسیژن، متان، نیتروژن و هیدروژن با کاهش جرم ملکولی انحلال‌پذیری نیز از راست به چپ کاهش می‌یابد.
این گاز پر کاربرد با عناصری همچون هلیم، نئون، کریپتون، زنون، رادون و اوگانسون هم‌گروه می‌باشد.
تقطیر جزءبهجزء هوای مایع
تقطیر جزءبهجزء به جداسازی یک مخلوط به اجزای مختلف آن گفته می‌شود. یک ترکیب شیمیایی را حرارت می‌دهند تا به دمایی برسند که یک یا چند لایه از ماده تبخیر شوند در حقیقت اجزای ماده شیمیایی مورد نظر نقطه جوشی دارند که اختلاف نقطه جوش این اجزا از یکدیگر کمتر از 25 درجه سانتیگراد است.
تاریخچه گاز آرگون
هنری کاوندیش در سال ۱۷۸۵ از احتمال وجودگاز آرگون در هوا خبر داد ولی برای نخستین بار، جان استرات و ویلیام رمزی در ۱۸۹۴ موفق شدند آرگون را از هوا جداسازی کنند.
در این آزمایش، آن‌ها همه نیتروژن، اکسیژن، کربن دی‌اکسید و آب موجود در هوا را از یکدیگر جدا کردند و نتیجه‌گیری کردند که نیتروژن موجود در هوا، ۱٫۵٪ سنگین‌تر از نیتروژن تولید شده از ترکیب‌های شیمیایی است. این تفاوت، توجه آن‌ها را به خود جلب کرد و پس از چند ماه، نتیجه گرفتند که گاز دیگری نیز در هوا وجود دارد که با نیتروژن مخلوط شده است.
پیش از آن، در سال ۱۸۸۲ اثر آرگون در دو تحقیق جداگانه توسط نوال و هارتلی مشاهده شد. هر دو نفر، خط‌های جدیدی در طیف جذبی هوا مشاهده کردند، ولی موفق نشدند عنصر سازنده این خط‌ها را شناسایی کنند. آرگون نخستین گاز نجیبی بود که شناسایی شد.
آرگون و تأثیرات آن بر سلامتی انسان
همانطور که می‌دانید آرگون گازی بی‌بو، بی‌رنگ، بدون مزه و بدون واکنش است، در واقع گاز آرگون هیچ علائم هشدار دهنده‌ای ندارد بنابراین نمی‌توان به وسیله‌ی حس پنج گانه وجود آرگون را احساس کرد. آرگون سمی نمی‌باشد و گازی بی اثر است.
لازم به ذکر است که بوییدن آرگون در مقادیر خیلی زیاد می‌تواند اثرات بدی بر روی سلامت انسان داشته باشد که برخی از این اثرات بد عبارت اند از: سرگیجه، تهوع، سردرد، استفراغ، از دست دادن هوشیاری و حتی منجر به مرگ می‌شود. اگر گاز آرگون به مقدار زیادی در هوا وجود داشته باشد باعث کاهش وجود اکسیژن در هوا می‌شود در نتیجه کم بودن مقدار اکسیژن در هوا موجب از بین رفتن هوشیاری انسان شده و در مدت کوتاه منجر به مرگ می‌شود.
بنابراین ورود افراد به مناطقی که غلظت گاز اکسیژن در آن زیاد و غلظت اکسیژن در آن کمتر از 19.5 درصد باشد ممنوع است. در صورت ورود باید دستگاه تنفسی اکسیژن و یا تهویه‌ی مناسب به همراه داشته باشند.
آرگون 37 از فروپاشی کلسیم 40 در اثر انفجار هسته‌ای زیرزمینی تشکیل می‌شود و دارای نیمه عمر 35 روز می‌باشد. از آرگون برای تشکیل نورهای زنده استفاده می‌کنند. عنصر آرگون غیرفلزی با جرم اتمی آرگون 39.98 که در دسته گازهای نجیب و در دوره سوم جدول تناوبی قرار دارد.
- گاز آرگون تک اتمی است و ترکیب شیمیایی آرگون تاکنون شناخته نشده است.
- نقطه انجماد آرگون منفی 189.3 درجه سانتیگراد می‌باشد و نقطه جوش آرگون منفی 185.8 درجه سانتیگراد است.
- آرگون دارای چگالی ویژه 1.38 (چگالی ویژه هوا برابر با یک است) می‌باشد
- آرگون در آب کمی حل می‌شود و اشتعال‌پذیر نیست. گفتنی است انحلال آرگون در آب باعث کاهش آنتروپی می‌شود.
- همچنین گاز آرگون دارای مصارفی در صنایع جوشکاری، اسپکتروسکوپی و تولید فولاد و تیتانیوم نیز می‌باشد.