گاز آرگون
گاز آرگون
عنصر آرگون از عناصر شیمیایی جدول تناوبی عناصر بوده و با نماد شیمیایی Ar شناخته می‌شود. عنصر آرگون در گروه گازهای نجیب (گروه ۱۸) جای گرفته است. عدد اتمی عنصر آرگون ۱۸ و عدد جرمی آن نیز ۳۹.۹۴۸ است. از خواص عنصر آرگون می توان به بی اثر بودن آن اشاره نمود. کاربرد عنصر آرگون در صنعت بسیار صورت می پذیرد. زیرا ارزان‌ترین گاز نجیب بشمار می آید. به دلیل بی اثر بودن این ماده، هیچ ترکیب عنصر آرگون به طور طبیعی وجود ندارد. برای تولید عنصر آرگون از تقطیر جز به جز هوای مایع استفاده می کنند. زیرا این عنصر در اتمسفر موجود است.
پیشینه عنصر آرگون عنصر شماره ۱۸ جدول تناوبی
در سال ۱۷۸۵ دانشمندی به نام هنری کاوندیش احتمال وجود آرگون در هوا را کشف نمود. اما در سال ۱۸۹۴ بود که جان استرات و ویلیام رمزی توانستند عنصر آرگون گازی را از هوا خالص سازی کنند. البته پیش از کشف این دو دانشمند، در سال ۱۸۸۲ اثر آرگون در پژوهش هایی جداگانه توسط نوال و هارتلی نیز مشاهده شده بود. آن ها خط‌های جدیدی در طیف جذبی هوا مشاهده کرده بودند. اما آن ها موفق به شناسایی عنصر سازنده این خطوط نشدند. لازم به ذکر است که عنصر آرگون نخستین گاز نجیبی بود که شناسایی شد.
ویژگی عنصر آرگون
• عدد اتمی: ۱۸
• جرم اتمی: ۳۹.۹۴۸
• نقطه ذوب: ۱۸۹.۳۴- درجه سانتی گراد
• شعاع اتمی: ۷۱
• چگالی در شرایط STP: 1.784 گرم بر لیتر
• ظرفیت: ۸
• فاز در STP: گاز
• رنگ: بی رنگ
• گروه: ۱۸
• تناوب: سوم
• انرژی یونیزاسیون: ۱۵۲۰ کیلو ژول بر مول
• لایه الکترونی: [Ne] 3s۳p
• عدد اکسایش: صفر
• دسته: گاز نجیب
•
خواص عنصر آرگون
آرگون گازی بی بو و بی رنگ است که تحت تأثیر ولتاژ بالا به رنگ متمایل به آبی روشن در می آید. گاز آرگون را می توان به مایع نیز تبدیل نمود. انحلال پذیری گاز آرگون در آب تقریباً با انحلال پذیری اکسیژن در آب برابر است. انحلال پذیری گاز آرگون دو برابر انحلال پذیری نیتروژن در آب است. عنصر آرگون در بیشتر شرایط، گازی بی اثر و غیر واکنش پذیر است. با وجود اینکه آرگون گازی بی اثر است، اما تحت شرایط ویژه می تواند واکنش داشته باشد. در دمای کمتر از ۱۷ درجه کلوین گاز آرگون با فلوئور و هیدروژن می تواند آرگون فلوئوروهیدرید (HArF) تشکیل دهد.
ترکیبات عنصر آرگون
ظرفیت آخرین لایه الکترونی عنصر آرگون کامل است. بنابراین گاز آرگون بسیار پایدار است و در برابر تشکیل پیوند شیمیایی مقاومت می کند. قبل از ساخته شدن ترکیبات شیمیایی گاز های نجیب سنگین، دانشمندان تصور می کردند که گاز های نجیبی مانند آرگون هیچ ترکیب شیمیایی تشکیل نمی دهند. اما در سال ۲۰۰۰ دانشمندان با تاباندن نور فرابنفش به آرگون منجمد شده ای که حاوی مقدار کمی هیدروژن فلوئورید در مجاورت سدیم یدید بود، موفق به تولید اولین ترکیب شیمیایی گاز آرگون شدند. ترکیب شیمیایی تولید شده از گاز آرگون تا ۴۰ کلوین پایدار است.
در سال ۲۰۱۰ نیز ترکیب جدیدی از آرگون با فرمول شیمیایی ARCF تولید شد. در صنعت از گاز آرگون هم به صورت خالص و هم به صورت ترکیب با گاز های دیگر استفاده می گردد. از معروف ترین و پرکاربردترین ترکیبات گاز آرگون مخلوط گاز آرگون و گاز متان است. این ترکیب با نام تجاریP10 شناخته شده و به فروش می رسد.
از ترکیب ۱۰% گاز متان و ۹۰% گاز آرگون P10 تشکیل می شود. این ترکیب عنصر آرگون کاربرد فراوانی در دستگاه های X-Ray در صنعت سیمان سازی داراست.
از دیگر ترکیب عنصر آرگون می توان به مخلوط گاز آرگون و گاز دی اکسید کربن اشاره نمود. این ترکیب با نام تجاری کورگون Corgon شناخته و به فروش می رسد. این ماده در پروسه های جوشکاری بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
ترکیب گاز آرگون و گاز نیتروژن با نام تجاری نورگون Norgon نیز از دیگر ترکیبات این ماده است که در صنعت لامپ سازی کاربرد فراوانی دارد.
برخی کاربردهای آرگون:
کاربرد به عنوان گاز محافظ در جوشکاری
از کاربرد عنصر آرگون که بسیار هم متداول است، کاربرد این ماده در جوشکاری است. در فرایند جوشکاری به آرگون، گاز محافظ گفته می شود. این گاز فضای اطراف محل جوشکاری را پر کرده و از بروز واکنش های ناخواسته نظیر احتراق جلوگیری می کند. کاربرد عنصر آرگون از لحاظ بی اثر بودن، در جوشکاری بسیار مهم است.
کاربرد در اصلاح حرارتی
کاربرد در این مورد نیز درست مشابه با استفاده از این ماده در جوشکاری است. از گاز آرگون به عنوان یک گاز خنثی و بی اثر استفاده می شود تا فرآیند های اصلاح حرارتی در غیاب اکسیژن و نیتروژن به صورت کنترل شده ای انجام شود.
چاپ سه بعدی
در چاپ سه بعدی نیز از این گاز استفاده می شود. در چاپگر سه بعدی در هنگام گرم شدن و خنک شدن سریع مواد اولیه، گاز آرگون از اکسیداسیون و واکنش های دیگر جلوگیری می کند.
مصرف و کاربرد در فرآیند تولید فلزات
در تولید فلزات نیز برای جلوگیری از اکسیداسیون و واکنش های ناخواسته از این ماده استفاده می شود.
کاربرد گاز آرگون در پزشکی
خاصیت نگهداری سرمای بالای این گاز موجب شده تا از آن در صنایع مختلف از جمله پزشکی استفاده های زیادی شود. از مصارف عنصر آرگون مایع می توان به کاربرد آن در درمان سلولهای سرطانی به‌ویژه سرطان سینه اشاره نمود.
در این روش، سلولهای سرطانی مشخص شده و به وسیله سرمای شدید آرگون به نقطه انجماد می رسند. سپس جراح اقدام به ساکشن این سلول ها می نماید. از مزایای این روش می توان به عدم هزینه های زیاد و اتاق حراجی و گذشت زمان زیاد برای بهبودی اشاره نمود.
کاربرد عنصر آرگون در پزشکی برای بررسی جهش احتمالی ژن APC در بیماران مبتلا به پولیپوز آدنوماتوز به روش غربالگری نیز مورد استفاده قرار می گیرد. این غربالگری در سطح وسیعی می تواند این عارضه را تشخیص داده و از ایجاد سرطان روده بزرگ در افراد جلوگیری کند.
کاربرد عنصر آرگون در ساخت و ساز
کاربرد عنصر آرگون به دلیل خنثی و در دسترس بودن و همچنین ارزانی آن بسیار صورت می گیرد. در واقع این گاز قیمت به صرفه و ارزان‌تری نسبت به بقیه گاز ها دارد. در برخی مصارف که به یک گاز بی اثر برای ساخت و ساز نیاز است، آرگون گزینه مناسبی است. از این ماده برای پر کردن فضای بین دو جداره‌ی پنجره در ساخت پنجره های دو جداره استفاده می‌شود. دلیل استفاده از این ماده بی رنگ و بی بو، غیر سمی، بی اثر و سنگین بودن آن است.
کاربرد در لامپ های نئون
یک اصطلاح عمومی برای هر لامپی که با استفاده از یک گاز نجیب ایجاد می شود، اصطلاح لامپ نئون است. درواقع با عبور انرژی الکتریکی از یک گاز نجیب نور ساطع می شود. با عبور انرژی الکتریکی از گازهای نجیب مانند آرگون، الکترون هایی که در آخرین تراز اتمی قرار دارند برانگیخته و به سطح انرژی بالاتری منتقل می شوند. حال الکترون ها هنگام برگشت به حالت اولیه در مدار اتمی، از خود فوتون یا نور منتشر می کنند. لامپ های نئونی معمولا شامل آرگون به همراه گاز نئون و کریپتون هستند. آرگون می‌تواند با سایر گازها مخلوط شده و رنگ های زیبایی مانند سبز، زرد و آبی و… به وجود آورد.
ظرفیت کپسول آرگون
گاز آرگون با ظرفیت های گوناگون و متناسب در سیلندرهایی به خصوص با رنگی متفاوت تولید می شود. اما ظرفیت این کپسول ها از ۱۰ لیتر شروع شده تا به حداکثر میزان ظرفیت سیلندرها. اما قابل ذکر می باشد که تقاضای کپسول های ۴۰ لیتری آرگون بیشتر از هر ظرفیتی دیگر می باشد.
تولید صنعتی گاز آرگون
تولید صنعتی گاز آرگون، به صورت عمده توسط شرکتهای تولید کننده گاز صنعتی و تجاری انجام می‌شود. برای تولید گاز آرگون، روش‌های مختلفی وجود دارد که بسته به نوع مصرف و نیاز مشتریان، از یکی از روش‌های زیر استفاده می‌شود:
۱. فرایند جذب
۲. فرایند تقطیر
۳. جداسازی از هوا
آرگون با تقطیر کسری هوا مایع در یک واحد جداسازی هوای کرایوژنیک به صورت صنعتی تولید می شود. فرآیندی که نیتروژن مایع را از بین می گذارد و از آرگونی که در ۸۷.۳K جوش می آید و اکسیژن مایع که در ۹۰.۲ کیلوگرم جوش می آورد حدود ۷۰۰۰۰۰ تن آرگون هر ساله در سراسر جهان تولید می شود.
Ar 40 فراوان ترین ایزوتوپ آرگون، با پوسیدگی ۴۰K با نیمه عمر ۱.۲۵*۱/۱۰۹ سال با ضبط الکترونی یا انتشار پوزیترون تولید می شود. به همین دلیل از آن برای تعیین سن سنگ ها. برای بررسی قدمت پتاسیم آرگون استفاده می شود.
آنالیز گاز آرگون
کلمات مترادف: گاز آرگون,gas Argon , AR , Argon , سیلندر گاز آرگون، آرگون خلوص بالا، کپسول گاز آرگون، آرگون آزمایشگاهی خالص، آرگون گرید ۵, آرگون ۹۹٫۹- ۹۹٫۹۹- ۹۹٫۹۹۹
مشخصات فیزیکی گاز آرگون
برای استفاده سیلندر آرگون حتماً از تجهیزات تقلیل فشار استفاده شود و بعد از هر استفاده شیر حتماً بسته شود و همچنین بعد از خالی شدن کپسول و مخازن و سیلندر نگهداری آرگون باید در مکانی خنک و همچنین دارای تهویه مناسب و به‌دوراز هرگونه مواد قلیایی و اسید قرار گیرد. وقتی از آرگون استفاده می‌نمایید حتماً از پوشش کامل و عینک استاندارد استفاده نمایید. سیلندرها حتماً باید دارای کلاهک باشد و در محل خود ثابت گردد.
• وزن مولکولی آرگون برابر با: ۳۹.۹۵
• نقطه ی جوش یک اتمسفر: منهای ۳۰۲.۶ درجه فارنهایت ، منهای ۱۸۵.۹ درجه ی سانتی گراد می باشد
• نقطه انجماد ۱ اتمسفر آرگون: منهای ۳۰۸.۶ درجه فارنهایت، منهای۱۸۹.۴ درجه سانتی گراد
• دمای بحرانی: منهای ۱۸۸.۴ درجه فارنهایت یا منهای ۱۲۲.۴ درجه سانتی گراد
• فشار بحرانی: ۴۸.۰ اتمسفر
• چگالی گاز: ۱ اتمسفر برابر با ۱.۳۸
سیلندر گاز آرگون تحت‌فشار می‌باشد، باعث خفگی و یخزدگی شدید می‌شود، به‌هیچ‌وجه نباید سوراخ و در معرض آتش قرار گیرد. تماس با آرگون باعث سوختگی شدید کرایوژنیک می‌گردد، آرگون غیر سرطان‌زاست، در صورت نشتی منطقه تا پراکنده شدن گاز خالی بماند. سیلندر گاز آرگون (۵ لیتری ۱۰ لیتری ۲۰ لیتری ۴۰ لیتری) با فشار ۱۵۰ بار و همچنین سیلندر ۵۰ لیتری آرگون با فشار ۲۰۰ بار شارژ می‌گردد.
