ARGON: LỊCH SỬ, CẤU TRÚC, THUỘC TÍNH, CÁCH SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các argon là một trong những khí hiếm của bảng tuần hoàn và chiếm khoảng 1% của trái đất 's bầu khí quyển. Nó được biểu thị bằng ký hiệu hóa học Ar, một nguyên tố có khối lượng nguyên tử bằng 40 cho đồng vị phổ biến nhất trên Trái đất ( ⁴⁰ Ar); các đồng vị khác là ³⁶ Ar (nhiều nhất trong Vũ trụ), ³⁸ Ar và đồng vị phóng xạ ³⁹ Ar.

Tên của nó bắt nguồn từ từ 'argos' trong tiếng Hy Lạp, có nghĩa là không hoạt động, chậm chạp hoặc không hoạt động, vì nó tạo thành phần không khí có thể đo được mà không phản ứng. Nitơ và oxy phản ứng với nhau khi sinh ra tia lửa điện, tạo thành oxit nitơ; cacbon đioxit với dung dịch bazơ NaOH; nhưng Ar, không có gì cả.

Sự phóng điện phát sáng màu tím đặc trưng của các nguyên tử argon bị ion hóa. Nguồn: Wikigian

Argon là một chất khí không màu, không mùi, không vị. Nó là một trong số ít chất khí không thay đổi màu sắc khi ngưng tụ, do đó nó là chất lỏng không màu giống như khí của nó; điều tương tự cũng xảy ra với chất rắn kết tinh của nó.

Một trong những đặc điểm chính khác của nó là phát ra ánh sáng tím khi được đốt nóng bên trong ống phóng điện (hình trên).

Mặc dù nó là một loại khí trơ (mặc dù không ở điều kiện đặc biệt) và nó cũng thiếu hoạt tính sinh học, nó có thể chiếm chỗ của oxy từ không khí gây ngạt thở. Một số bình chữa cháy thực sự lợi dụng điều này để dập tắt ngọn lửa bằng cách lấy đi oxy của chúng.

Tính trơ về mặt hóa học của nó tạo điều kiện cho ứng dụng của nó như một bầu khí quyển cho các phản ứng mà các loài sinh vật nhạy cảm với oxy, hơi nước và nitơ. Nó cũng cung cấp một phương tiện lưu trữ và sản xuất kim loại, hợp kim hoặc chất bán dẫn.

Lịch sử khám phá ra nó

Năm 1785, Henry Cavendish, trong khi nghiên cứu nitơ trong không khí, được gọi là “không khí hóa học”, kết luận rằng một phần nitơ có thể là một thành phần trơ.

Hơn một thế kỷ sau, vào năm 1894, các nhà khoa học người Anh Lord Rayleigh và Sir William Ramsey đã phát hiện ra rằng nitơ được điều chế bằng cách loại bỏ oxy khỏi không khí nặng hơn 0,5% so với nitơ thu được từ một số hợp chất; ví dụ amoniac.

Các nhà nghiên cứu nghi ngờ sự hiện diện của một loại khí khác trong không khí trộn với nitơ. Sau đó, người ta thấy rằng khí còn lại sau khi khử nitơ khỏi không khí là một khí trơ mà ngày nay được gọi là Argon.

Đây là khí trơ đầu tiên được cô lập trên Trái đất; do đó tên của nó, vì argon có nghĩa là lười biếng, không hoạt động. Tuy nhiên, ngay từ năm 1868, sự hiện diện của heli trong mặt trời đã được phát hiện bằng các nghiên cứu quang phổ.

F. Newall và WN Hartley, năm 1882, quan sát thấy các vạch phát xạ, có thể tương ứng với argon, không tương ứng với các vạch phát xạ của các nguyên tố đã biết khác.

Cấu trúc argon

Argon là một loại khí quý, và do đó nó có các quỹ đạo của mức năng lượng cuối cùng được lấp đầy hoàn toàn; nghĩa là, vỏ hóa trị của nó có tám điện tử. Tuy nhiên, sự gia tăng số lượng electron không chống lại lực hút tác dụng ngày càng tăng của hạt nhân; và do đó, nguyên tử của nó là nhỏ nhất trong mỗi chu kỳ.

Điều đó nói lên rằng, các nguyên tử argon có thể được hình dung như những "viên bi" với các đám mây electron được nén cao. Các electron chuyển động đồng nhất qua tất cả các obitan đã được lấp đầy, làm cho sự phân cực khó xảy ra; nghĩa là bắt nguồn một vùng thiếu hụt electron tương đối.

Do đó, lực tán xạ London đặc biệt đối với argon, và sự phân cực sẽ chỉ có lợi nếu bán kính nguyên tử và / hoặc khối lượng nguyên tử tăng lên. Đó là lý do tại sao argon là một chất khí ngưng tụ ở -186ºC.

Bằng cách bắn vào chất khí, người ta sẽ thấy rằng các nguyên tử hoặc viên bi của nó hầu như không thể ở lại với nhau, trong trường hợp không có bất kỳ loại liên kết cộng hóa trị Ar-Ar nào. Tuy nhiên, không thể bỏ qua rằng những viên bi như vậy có thể tương tác tốt với các phân tử apolar khác; ví dụ, CO ₂ , N ₂ , Ne, CH ₄ , tất cả đều có trong thành phần của không khí.

Pha lê

Các nguyên tử Argon bắt đầu hoạt động chậm lại khi nhiệt độ giảm xuống khoảng -186 ° C; sau đó xảy ra hiện tượng ngưng tụ. Bây giờ lực liên phân tử trở nên hiệu quả hơn, vì khoảng cách giữa các nguyên tử nhỏ hơn, và nó cho thời gian để xảy ra một số lưỡng cực hoặc phân cực tức thời.

Argon lỏng này rất lộn xộn và không biết chính xác các nguyên tử của nó có thể được sắp xếp như thế nào.

Khi nhiệt độ giảm hơn nữa, xuống -189ºC (chỉ thấp hơn ba độ), argon bắt đầu kết tinh thành băng không màu (hình dưới). Có lẽ về mặt nhiệt động lực học thì băng ổn định hơn băng argon.

Băng Argon tan chảy. Nguồn: Không cung cấp tác giả có thể đọc bằng máy. Deglr6328 ~ commonswiki giả định (dựa trên khiếu nại về bản quyền).

Trong tinh thể băng hoặc argon này, các nguyên tử của nó áp dụng cấu trúc lập phương tâm mặt có trật tự (fcc). Đó là ảnh hưởng của tương tác yếu của chúng ở những nhiệt độ này. Ngoài cấu trúc này, nó cũng có thể tạo thành các tinh thể hình lục giác, nhỏ gọn hơn.

Tinh thể lục giác được ưa chuộng khi argon kết tinh với sự có mặt của một lượng nhỏ O ₂ , N ₂ và CO. Khi bị biến dạng, chúng chuyển sang pha lập phương tâm mặt, cấu trúc ổn định nhất cho argon rắn.

Cấu hình điện tử

Cấu hình electron của argon là:

3s ² 3p ⁶

Điều nào giống nhau đối với tất cả các đồng vị. Lưu ý rằng octet hóa trị của nó là đầy đủ: 2 điện tử trong quỹ đạo 3s và 6 điện tử trong quỹ đạo 3p, tổng cộng tối đa 8 điện tử.

Về mặt lý thuyết và thực nghiệm, argon có thể sử dụng các obitan 3d của nó để tạo liên kết cộng hóa trị; nhưng cần áp lực cao để "ép" nó.

Tính chất

Mô tả vật lý

Nó là một chất khí không màu, khi chiếu vào điện trường sẽ phát ra ánh sáng màu tím hoa cà.

Trọng lượng nguyên tử

39,79 g / mol

Số nguyên tử

18

Độ nóng chảy

83,81 K (-189,34 ºC, -308,81 ºF)

Điểm sôi

87.302 K (-185.848 ºC, -302.526 ºF)

Thần linh

1,784 g / L

Mật độ hơi

1,38 (so với không khí lấy bằng 1).

Khả năng hòa tan khí trong nước

33,6 cm ³ / kg. Nếu argon là khí hóa lỏng rất lạnh tiếp xúc với nước, hiện tượng sôi mạnh xảy ra.

Độ hòa tan trong chất lỏng hữu cơ

Hòa tan.

Nhiệt của nhiệt hạch

1,18 kJ / mol

Nhiệt hóa hơi

8,53 kJ / mol

Hệ số phân vùng Octanol / nước

Nhật ký P = 0,94

Năng lượng ion hóa

Mức đầu tiên: 1.520,6 kJ / mol

Mức thứ hai: 2.665,8 kJ / mol

Mức thứ ba: 3,931 kJ / mol

Nghĩa là, năng lượng cần thiết để thu được các cation giữa Ar ⁺ và Ar ³⁺ trong pha khí.

Phản ứng

Argon là một loại khí quý, và do đó khả năng phản ứng của nó gần như bằng không. Sự quang phân của hydro florua trong ma trận rắn của argon ở nhiệt độ 7,5 K (rất gần với độ không tuyệt đối) tạo ra argon fluorohydride, HArF.

Nó có thể được kết hợp với một số nguyên tố để tạo ra một lớp ổn định với beta-hydroquinone. Ngoài ra, nó có thể tạo thành các hợp chất với các nguyên tố điện từ cao, chẳng hạn như O, F và Cl.

Các ứng dụng

Hầu hết các ứng dụng của argon dựa trên thực tế là khí trơ, nó có thể được sử dụng để thiết lập môi trường để phát triển một tập hợp các hoạt động công nghiệp.

Công nghiệp

-Argon được sử dụng để tạo ra môi trường cho hồ quang hàn kim loại, tránh tác động có hại mà sự có mặt của oxy và nitơ có thể tạo ra. Nó cũng được sử dụng như một chất bao phủ trong quá trình tinh chế các kim loại như titan và zirconium.

- Bóng đèn sợi đốt thường được làm đầy bằng argon, để bảo vệ dây tóc của chúng và kéo dài thời gian sử dụng. Nó cũng được sử dụng trong các ống huỳnh quang tương tự như đèn neon; nhưng, chúng phát ra ánh sáng xanh tím.

-Nó được sử dụng trong quá trình khử cacbon của thép không gỉ và làm khí đẩy trong sol khí.

-Nó được sử dụng trong buồng ion hóa và trong máy đếm hạt.

-Cũng trong việc sử dụng các nguyên tố khác nhau để pha tạp chất bán dẫn.

-Nó cho phép tạo ra khí quyển cho sự phát triển của các tinh thể silic và gecmani, được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện tử.

-Tính dẫn nhiệt thấp của nó có lợi khi được sử dụng như một chất cách nhiệt giữa các tấm kính của một số cửa sổ.

-Nó được sử dụng để bảo quản thực phẩm và các vật liệu khác phải đóng gói, vì nó bảo vệ chúng khỏi ôxy và độ ẩm có thể có tác hại đến nội dung của bao bì.

Nhiêu bác sĩ

-Argon được sử dụng trong phẫu thuật lạnh để loại bỏ các mô ung thư. Trong trường hợp này, argon hoạt động giống như một chất lỏng đông lạnh.

-Nó được sử dụng trong thiết bị laser y tế để điều chỉnh các khuyết tật về mắt khác nhau, chẳng hạn như: chảy máu trong mạch máu, bong võng mạc, tăng nhãn áp và thoái hóa điểm vàng.

Trong thiết bị thí nghiệm

-Argon được sử dụng trong hỗn hợp với heli và neon trong máy đếm phóng xạ Geiger.

-Nó được sử dụng làm khí tách trong sắc ký khí.

-Phân tán các vật liệu bao phủ mẫu thử qua kính hiển vi điện tử quét.

Nó nằm ở đâu?

Argon được tìm thấy như một phần của không khí trong khí quyển, chiếm khoảng 1% khối lượng khí quyển. Khí quyển là nguồn công nghiệp chính để cách nhiệt loại khí này. Nó được phân lập bằng quy trình chưng cất phân đoạn đông lạnh.

Mặt khác, trong Vũ trụ, các ngôi sao tạo ra một lượng lớn argon trong quá trình phản ứng tổng hợp hạt nhân của silicon. Nó cũng có thể nằm trong bầu khí quyển của các hành tinh khác, chẳng hạn như sao Kim và sao Hỏa.

Người giới thiệu

1. Barrett CS, Meyer L. (1965) Cấu trúc tinh thể của Argon và hợp kim của nó. Trong: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (eds) Vật lý nhiệt độ thấp LT9. Springer, Boston, MA.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 21 tháng 3 năm 2019). 10 Sự thật về Argon - Số Ar hoặc Nguyên tử 18. Được khôi phục từ: thinkco.com
3. Todd Helmenstine. (Ngày 31 tháng 5 năm 2015). Sự thật về Argon. Phục hồi từ: sciencenotes.org
4. Li, X. và cộng sự. (2015). Hợp chất Lithium Argon ổn định dưới áp suất cao. Khoa học viễn tưởng Rep. 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
5. Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. (2019). Bảng tuần hoàn: argon. Được khôi phục từ: rsc.org
6. Tiến sĩ Doug Stewart. (2019). Sự kiện về nguyên tố Argon. Hóa chất. Phục hồi từ: chemicool.com
7. Cubbon Katherine. (2015, ngày 22 tháng 7). Hóa học của Argon (Z = 18). Hóa học Libretexts. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org
8. Wikipedia. (2019). Argon. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
9. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Argon. Cơ sở dữ liệu PubChem. CID = 23968. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov