گاز آرگون یکی از گازهای نجیب و بیرنگ است که به دلیل ویژگیهای شیمیایی منحصر به فرد خود، در صنایع مختلف کاربرد گستردهای دارد. آرگون از گروه گازهای خنثی (Noble Gases) است و در جدول تناوبی با نماد Ar و عدد اتمی ۱۸ مشخص میشود. این گاز در حالت استاندارد بیرنگ، بیبو و بیمزه است و به دلیل پایداری شیمیایی بالا، تقریباً با هیچ مادهای واکنش نمیدهد. یکی از ویژگیهای مهم آرگون، غیرفعال بودن آن است که باعث میشود در محیطهای حساس و واکنشپذیر، محافظت از مواد دیگر را به عهده بگیرد.
محل یافت شدن گاز آرگون
آرگون در طبیعت به صورت فراوان در جو زمین یافت میشود. تقریباً ۰.۹۳ درصد حجم جو زمین را آرگون تشکیل میدهد که بعد از نیتروژن و اکسیژن، سومین گاز فراوان در جو است. آرگون به صورت مستقیم از هوا استخراج میشود و معمولاً با استفاده از فرآیند تقطیر جزء به جزء هوای مایع تولید میشود. در این فرآیند، هوا ابتدا فشرده و سرد میشود تا به حالت مایع برسد و سپس اجزای مختلف آن با توجه به نقاط جوش متفاوت جدا میشوند؛ آرگون در این میان به صورت گاز خالص جمعآوری میشود.
منابع و استخراج گاز آرگون
۱. آرگون در جو زمین
آرگون تقریباً ۰.۹۳ درصد حجم جو زمین را تشکیل میدهد و سومین گاز فراوان پس از نیتروژن و اکسیژن است. مهمترین منبع آرگون، هوای جو است و تولید صنعتی آن عمدتاً از همین منبع انجام میشود.
برای استخراج آرگون، هوا ابتدا فشرده و به مایع تبدیل میشود و سپس با تقطیر جزء به جزء جداسازی میشود. در این فرآیند، اجزای هوا مانند نیتروژن، اکسیژن و آرگون با توجه به نقاط جوش متفاوت جدا میشوند. آرگون معمولاً همراه با اکسیژن لایهبندی میشود و پس از مراحل اضافی تصفیه و جداسازی، به گاز خالص صنعتی تبدیل میشود.
فرآیند اصلی به صورت مرحلهای است:
فشردهسازی و خنکسازی هوا تا حالت مایع برسد.
تقطیر جزء به جزء برای جداسازی نیتروژن و اکسیژن.
جداسازی آرگون از اکسیژن به کمک ستونهای تقطیر ویژه و روشهای جذب انتخابی.
۲. منابع طبیعی آرگون
علاوه بر هوا، مقادیر کمی آرگون در برخی منابع طبیعی گازهای زمینی یافت میشود. این منابع شامل:
گازهای طبیعی غنی از نیتروژن: آرگون به صورت جزئی در کنار نیتروژن موجود است.
سنگهای معدنی و منابع رادیواکتیو: در اثر فروپاشی پتاسیم-۴۰، آرگون-۴۰ تولید میشود که در مقادیر کم در برخی سنگها یافت میشود.
این منابع عمدتاً برای تولید صنعتی آرگون مورد استفاده قرار نمیگیرند، زیرا استخراج از هوای جو اقتصادیتر و مقیاسپذیرتر است.
۳. تولید صنعتی آرگون
تولید صنعتی آرگون معمولاً در کارخانههای تولید گازهای صنعتی انجام میشود. این کارخانهها دارای تجهیزات تقطیر جزء به جزء هوا هستند و توانایی تولید آرگون با خلوص ۹۹.۹۹٪ یا بالاتر را دارند. آرگون تولید شده سپس در سیلندرهای تحت فشار یا به صورت مایع بستهبندی میشود و به صنایع مختلف عرضه میگردد.
یکی از ویژگیهای مهم آرگون صنعتی این است که میتوان آن را به صورت ترکیبی با نیتروژن یا هلیوم برای کاربردهای خاص عرضه کرد، به ویژه در صنایع جوشکاری و آزمایشگاهی که نیاز به گاز محافظ یا حامل با خلوص بالا دارند.
گاز آرگون کاربردهای فراوان و متنوعی دارد. برخی از موارد کاربرد آرگون در زمینه های مختلف عبارتند از:
کاربرد گاز آرگون در جوشکاری
اگر فردی را در حال انجام عملیات جوشکاری مشاهده کردید باید حدس بزنید که ممکن است در حال استفاده از آرگون باشد. همانگونه که میدانید آرگون یک گاز بی اثر و غیر واکنشپذیر است به همین دلیل برای استفاده در دماهای بالا معقول و مناسب است استفاده از آرگون فرآیند جوشکاری را میتواند امنتر و مطمئنتر کند.
استفاده از Ar در کریستالهای در حال رشد
برای رشد بلورهای سیلیکونی از آرگون استفاده میگردد. دانشمندان برای رشد بلورهای سیلیکونی باید محیطی خالص را در نظر بگیرند در این محیط هیچ عنصر دیگری نیاید وجود داشته باشد که با سیلیکون واکنش دهد به همین منظور از آرگون استفاده میشود. چون آرگون با سیلیکون واکنش نمیدهد.
کاربرد آرگون در لامپ های روشنایی
شاید رشته های موجود در لامپ توجه شمارا به خود جلب کرده باشد!!! دانشمندان از آرگون برای عملکرد بهتر و روشنایی بیشتر لامپ ها استفاده میکنند.
حتما تا به حال با این موضوع مواجه شده اید که حباب های لامپ های رشته ای از چه موادی پر شده اند؟
از گاز آرگون در اینگونه لامپ ها استفاده میشود. رشته های تنگستن ایجاد نور میکنند و آرگون از پوسیدگی این رشته ها ممانعت میکند. در لامپ نباید هوا وجود داشته باشد زیرا اکسیژنی که در آن وجود دارد با تنگستن وارد واکنش شده و سوختگی رشته اتفاق میافتد.
تنگستن با تبخیر خود در لامپ نور ایجاد میکند، آرگون موجود در آن اتم ها را به سمت رشته بر میگرداند و مانع از پوشیده شدن داخل لامپ می شود. از آنجایی که این گاز با دیگر عناصر وارد واکنش نمیشود، طول عمر لامپ را افزایش میدهد.
کاربرد Argon به عنوان پرکننده لولههای خلاء
از گذشته تا بحال اندازه بسیاری از وسایل الکترونیکی تغییر یافته است برای مثال رادیوها در گذشته بسیار کوچکتر از سایز امروزه بودند. در آن زمان درون رادیو لولههای بزرگ شیشهای قرار میدادند ولی امروزه این لولهها با گاز آرگون پر میشوند.
کاربرد گاز آرگون در داروسازی
گازهای دارویی و پزشکی مایعاتی هستند که به طور خاص برای صنایع پزشکی، داروسازی و بیوتکنولوژی تولید میشوند. آنها اغلب برای سنتز، عقیمسازی یا عایقسازی فرآیندها یا محصولاتی که به سلامت انسان کمک میکنند، استفاده میشوند.
گاز آرگون کاربرد محدودی در بخش پزشکی و بیوتکنولوژی دارد. گهگاه در بسته بندی دارویی برای به تاخیر انداختن یا جلوگیری از اکسیداسیون داروهای تجویزی در مواردی که نیتروژن ممکن است در تعارض باشد، استفاده می شود.
کاربرد گاز آرگون در پزشکی
لیزرهای آرگون آبی- لیزرهای یونی که از آرگون به عنوان بستر استفاده می کنند- برای جوشکاری عروق، از بین بردن تومورها و اصلاح نقایص چشم استفاده می شود.
از ترکیب آرگون و اکسیژن که به نام آرگوکس شناخته می شود، ممکن است برای تخلیه مقادیر بیش از حد نیتروژن در جریان خون استفاده شود. مانند بسیاری از گازهای پزشکی دیگر، آرگون از طریق استوانه هایی که دارای برچسب سبز تیره هستند به کاربر نهایی ارائه می شود.
مزایای کاربرد آرگون در صنایع
گاز آرگون مزایایی دیگری دارد که باعث شده است در بسیاری از کاربردها به عنوان یک گزینه مطلوب مورد استفاده قرار گیرد. این مزایا عبارتند از:
- ایمنی: گاز آرگون یک گاز بی اثر و غیر سمی است و خطری برای سلامت انسان ندارد.
- صرفه جویی در انرژی: گاز آرگون به دلیل خواص منحصر به فرد خود می تواند باعث صرفه جویی در انرژی شود.
- پایداری: گاز آرگون یک گاز پایدار است و در شرایط محیطی تغییر نمی کند.
در مجموع، گاز آرگون یک گاز با مزایای فراوان است که در صنایع مختلف کاربردهای زیادی دارد. کاربرد آرگون این گاز در صنایع مختلف به دلیل خواص منحصر به فرد آن می تواند باعث افزایش کیفیت محصولات، افزایش ایمنی و صرفه جویی در انرژی شود.
بدون دیدگاه