Argon
Opšta svojstva | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ime, simbol | argon, Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Izgled | bezbojni gas koji proizvodi lila/ljubičasti sjaj kada se stavi u električno polje | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
U periodnom sistemu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomski broj (Z) | 18 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupa, perioda | grupa 18 (plemeniti gasovi), perioda 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Blok | p-blok | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kategorija | plemeniti gas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rel. at. masa (Ar) | 39,948(1)[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
El. konfiguracija | [Ne] 3s2 3p6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
po ljuskama | 2, 8, 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fizička svojstva | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Agregatno stanje | gas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tačka topljenja | 83,81 K (−189,34 °C, −308,81 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tačka ključanja | 87,302 K (−185,848 °C, −302,526 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gustina na STP (0 °C i 101,325 kPa) | 1,784 g/L | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
tečno st., na t.k. | 1,3954 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Trojna tačka | 83,8058 K, 68,89 kPa[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritična tačka | 150,687 K, 4,863 MPa[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Toplota fuzije | 1,18 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Toplota isparavanja | 6,53 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mol. topl. kapacitet | 20,85[3] J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Napon pare
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomska svojstva | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oksidaciona stanja | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativnost | nema podataka | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energije jonizacije | 1: 1520,6 kJ/mol 2: 2665,8 kJ/mol 3: 3931 kJ/mol (ostale) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalentni radijus | 106±10 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Valsov radijus | 188 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spektralne linije | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ostalo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kristalna struktura | postraničnocentr. kubična (FCC) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Brzina zvuka | 323 m/s (gas, na 27 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Topl. vodljivost | 17,72×10−3 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Magnetni raspored | dijamagnetičan[4] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Magnetna susceptibilnost (χmol) | −19,6·10−6 cm3/mol[5] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS broj | 7440-37-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Istorija | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Otkriće i prva izolacija | Džon Vilijam Strat i Vilijam Remzi (1894) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Glavni izotopi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
36 Ar i 38 Ar sadržaj može da bude i do 2,07% i 4,3% respektivno u prirodnim uzorcima. 40 Ar je ostatak u tim slučajevima, čiji sadržaj može da bude oko 93,6%. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Argon (Ar, lat. argon, do 1957. samo A[6]) plemeniti je gas (ne stupa skoro ni u kakve hemijske reakcije).[7] U periodnom sistemu elemenata nalazi se u 8. glavnoj grupi odnosno 18. IUPAC-grupi.[8] Kao i drugi plemeniti gasovi, on je bezbojni, jednoatomni, izuzetno nereaktivni gas. Po mnogim fizičkim osobinama, poput tačke topljenja i ključanja ili gustine, nalazi se između lakšeg neona i težeg kriptona.
Godine 2000 je dobijeno prvo jedinjenje argona, HArF. Stabilni izotopi su mu: 36Ar, 38Ar i 40Ar. Argon koji se javlja na Zemlji ima veću atomsku masu od kalijuma koji se javlja posle njega. Argon je najrasprostranjeniji plemeniti gas na Zemlji. Njegov udeo u Zemljinoj atmosferi iznosi oko 0,934%. Time je on treći najzastupljeniji sastojak vazduha, odmah nakon azota i kiseonika. Tolika količina argona se najvećim delom objašnjava radioaktivnim raspadom izotopa kalijuma 40K, pri čemu nastaje izotop argona 40Ar.
Nakon što je otkriven i dobijen iz vazduha, te nakon što je zbog svoje nereaktivnosti nazvan „plemeniti gas”, takav naziv su dobili i svi ostali slični gasovi otkriveni nakon njega. Helijum (od helios, grč. naziv za „sunce”) je navodno otkriven pre njega pomoću spektroskopskog posmatranja Sunčeve svetlosti kao i u zemaljskim uzorcima, a neon je otkriven nešto kasnije. Argon su dobili Džon Vilijam Strat i Vilijam Remzi 1894. pomoću frakcione destilacije tečnog vazduha. Kao veoma vredan plemeniti gas, on se proizvodi u velikim količinama i koristi kao zaštitni gas pri zavarivanju i proizvodnji nekih metala, ali i kao gas za punjenje gasnih sijalica (lampi).
Istorija[uredi | uredi izvor]
Prve naznake postojanja gasa, za koji će se kasnije ispostaviti da je argon, dao je Henri Kevendiš koji je 1783. istraživao reaktivnost vazduha. Vršio je električna pražnjenja u tačno određenu količinu vazduha, koja je bila obogaćena kiseonikom u odnosu 5:3. Azot i kiseonik su međusobno reagovali, te su nastali azotni oksidi mogli biti uklonjeni. Međutim, preostala je mala količina gasova koji nisu reagovali. Ipak, Kavendiš nije uspeo da prepozna da se među njima radilo o novom elementu, te nije nastavio svoja istraživanja na tom polju.[9]
Nakon što je Džon Vilijam Strat 1892. odredio gustinu azota izdvojenog iz vazduha, primetio je da azot dobijen iz amonijaka ima neznatno manju gustinu. Nastale su razne špekulacije o ovom otkriću. Tako je na primer Džejms Djuar smatrao da se u tom slučaju radi o troatomnom molekulu azota N3, analogno kao i kod ozona. Strat je ponovio Kevendišove eksperimente, tako što je u staklenoj kugli napunjenoj vazduhom izazivao električne varnice i doveo do reakcije kiseonika i azota. Nakon što je potvrdio Kevendišove rezultate o nereaktivnom ostatku u kugli, Vilijam Remzi je 1894. ispitivao te ostatke, prevodeći gasove preko zagrejanog magnezijuma. Da su ti ostaci sadržavali azot, došlo bi nastanka nitrida, te se iz smese mogao izdvojiti dodatni azot. Međutim, rezultati su pokazali da je došlo do povećanja gustine što će kasnije dovesti do otkrića do tada još nepoznatnog, nereaktivnog gasa. Remzi i Strat su 31. januara 1895. konačno objavili otkriće novog elementa. Naziv novog elementa, argona, izveli su iz starogrčke reči ἀργός argos, „nereaktivan”, „lenj”.[10] Nakon što je Vilijam Remzi od 1898. ispitivao argon izdvojen iz vazduha, u ostacima gasova je otkrio još tri druga elementa, plemenite gasove neon, kripton i ksenon.[11]
Prvu tehničku primenu argon je pronašao u elektroindustriji. Između ostalog, izrađivale su se takozvane tungar (skr. od „tungsten” - volfram i argon) cevi, ispravljači na bazi tinjalice u zaštitnoj atmosferi argona.[12]
Zastupljenost[uredi | uredi izvor]
Pošto od nastanka Zemlje na njoj postoji dosta kalijuma, a veoma malo plemenitih gasova, argon koji nastaje iz kalijuma svojom količinom nekoliko puta prevazilazi ostale plemenite gasove. Zastupljen je u atmosferi u količini od 0,934%.[13]
Osobine[uredi | uredi izvor]
Fizičke[uredi | uredi izvor]
U normalnim uslovima pritiska i temperature, argon je jednoatomni, bezbojni gas bez mirisa i ukusa. Pri temperaturi od 87,15 K (−186 °C) se kondenzuje u tečno stanje dok pri 83,8 K (−189,3 °C) prelazi u čvrsto. Kao i kod drugih plemenitih gasova, osim helijuma, argon se kristalizuje u kubnom kristalnom sistemu sa parametrom rešetke a = 526 pm pri 4 K.[14]
Kao i svi plemeniti gasovi, i argon ima popunjene sve elektronske ljuske (tzv. konfiguracija plemenitog gasa). Time se može objasniti da se ovaj gas nalazi u prirodi u jednoatomnom stanju te da mu je reaktivnost zanemariva. Uz gustinu od 1,784 kg/m3 pri 0 °C i 1013 hPa, argon je teži od vazduha, tj. skuplja se na dnu. U faznom dijagramu, trojna tačka se nalazi na 83,8 K i 689 hPa,[15] kritična tačka na 150,86 K i 4896 kPa, dok mu je kritična gustina 0,536 g/cm3.[16]
U vodi, ovaj gas je slabo rastvorljiv. Tako se u jednom litru vode pri 0 °C i normalnom pritisku može rastvoriti najviše 5,6 grama argona.[16]
Hemijske[uredi | uredi izvor]
Kao i svi plemeniti gasovi, argon gotovo nikako ne reaguje sa drugim elementima ili jedinjenjima. Do danas poznato je samo jedno jedinjenje argona, argon-fluorohidrid HArF,[17][18] dobijen 2000. godine u laboratoriji putem fotolize sa fluorovodonikom u matrici argona pri 7,5 K, te je identifikovan na osnovu novih linija u infracrvenom spektru. Međutim to jedinjenje se raspada na temperaturama iznad 27 K.[19] Prema proračunima, trebalo bi da postoji još jedinjenja argona u metastabilnom stanju koji se relativno sporije raspadaju, međutim do danas nije eksperimentalno potvrđeno njihovo postojanje. Neki od primera su hlorni analogi argon-fluorohidrita opšte formule HArCl, ali i jedinjenja pri kojima se proton zamenjuje drugim grupama, kao na primer FArCCH kao organsko jedinjenje argona ili FArSiF3 sa vezom između argona i silicijuma.[20] Argon gradi i određene klatrate, u kojima je on fizički „zatvoren” u prazne prostore između kristala. Pri −183 °C argon-hidrat je stabilan, ali je njegova brzina stvaranja veoma spora, da bi se desila prekristalizacija. Ako je sa ledom pomešan i hloroform, klatrat se stvara već pri −78 °C.[21] Takođe je stabilan i klatrat argona u hidrohinonu.[22]
Izotopi[uredi | uredi izvor]
Poznata su ukupno 23 izotopa argona kao i nekoliko nuklearnih izomera. Među svim izotopima samo su tri stabilna: 36Ar, 38Ar i 40Ar i mogu se naći u prirodi. Među njima, najviše je izotopa 40Ar čiji udeo u prirodnoj izotopskoj smesi argona iznosi 99,6%. Izotopi 36Ar i 38Ar sa udelima od 0,34% odnosno 0,06% su veoma retki. Od nestabilnih izotopa 39Ar ima vreme poluraspada od 269 godina dok 42Ar ima 32,9 godina. Svi ostali izotopi se raspadaju mnogo brže te su im vremena poluraspada u nivou od 20 ns kod 30Ar do 35,04 dana kod 37Ar.[23]
Izotop 40Ar se koristi za određivanje starosti stena (takozvano kalijum-argonsko datiranje). Pri tome do izražaja dolazi da se nestabilni 40K sadržan u stenama polako raspada do 40Ar. Što se više kalijuma raspadne do argona to je određena stena starija.[16] Kratkoživeći izotop 41Ar se može upotrebiti za ispitivanje gasovoda i gasnih instalacija. Provodeći kroz instalacije 41Ar može se ispitivati njihova propusnost, zatvorenost ili ispravnost.[16]
Primena[uredi | uredi izvor]
- U hemijskim reakcijama za dobijanje nereaktivne atmosfere (ako je i atmosfera azota suviše reaktivna.
- U tehnici zavarivanja, čist ili u gasnim smesama sa CO, CO2, H2 i N2 ;
- U metalurgiji za termičku obradu i proizvodnju visokolegiranih čelika, za zaštitu odlivaka, za desulfurizaciju ...
- U elektronici za proizvodnju poluprovodnika, u proizvodnji rasvetnih sredstava instrumentalnoj analitici, nuklearnoj tehnici ...
Način proizvodnje i isporuke[uredi | uredi izvor]
- Dobija se rektifikacijom tečnog vazduha (kiseonične frakcije) na temperaturi ispod -185 °C
- U čeličnim sudovima - bocama, pod pritiskom od 150 bara. Boce su pojedinačne ili u baterijama - paletama sa zajedničkim ventilom za punjenje i pražnjenje, u baterijama sudova - boca trajno ugrađenim na transportno vozilo ili u tečnom agregatnom stanju specijalnim transportnim vozilima do rezervoara korisnika argona
Postupak i materijali[uredi | uredi izvor]
- U gasovitom stanju pod pritiskom, u tečnom stanju se treba pridržavati propisanih normi i mera zaštite.
- Za gasoviti argon se može primeniti većina uobičajenih materijala. Tečni argon zahteva primenu austenitnih legiranih čelika, aluminijuma, bakra i legura, teflon...
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ a b Haynes, William M., ur. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd izd.). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 4.121. ISBN 1439855110.
- ^ Shuen-Chen Hwang, Robert D. Lein, Daniel A. Morgan (2005). "Noble Gases". Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley. pp. 343–383. Hwang, Shuen-Cheng; Weltmer, William R. (2000). „Helium Group Gases”. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. ISBN 0471238961. doi:10.1002/0471238961.0701190508230114.a01.
- ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Arhivirano na sajtu Wayback Machine (12. januar 2012), in Lide, D. R., ur. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
- ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4.
- ^ Argon, na stranici Web elements, pristupljeno 29. aprila 2016.
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Mišić, Milan, ur. (2005). Enciklopedija Britanika. A-B. Beograd: Narodna knjiga : Politika. str. 66. ISBN 86-331-2075-5.
- ^ William H. Brock: Viewegs Geschichte der Chemie. Vieweg, Braunschweig. 1997. ISBN 978-3-540-67033-9. стр. 211–216.
- ^ Thomas, John Meurig (2004). „Argon und das nichtinerte Paar: Rayleigh und Ramsay”. Angewandte Chemie. 116 (47): 6578—6584. doi:10.1002/ange.200461824.
- ^ William Ramsay: The Rare Gases of the Atmosphere. Govor povodom dodjele Nobelove nagrade, 12. decembar 1904.
- ^ von Schröter, Fritz (1920). „Die Bedeutung der Edelgase für die Elektrotechnik”. The Science of Nature. 8 (32): 627—633. S2CID 29729923. doi:10.1007/BF02448916.
- ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.
- ^ Schubert, K. (1974). „Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente”. Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 30: 193—204. doi:10.1107/S0567740874002469.
- ^ A. L. Gosman, R. D. McCarty, J. G. Hust: Thermodynamic Properties of Argon from the Triple Point to 300 K at Pressures to 1000 Atmospheres. u: Nat. Stand. Ref. Data Ser. Nat. Bur. Stand. 1969, 27 (NIST).
- ^ а б в г Argon. u: Römpp Chemie-Lexikon. Thieme Verlag, juni 2014.
- ^ Khriachtchev, L.; Pettersson, M.; Runeberg, N.; Lundell, J.; Räsänen, M. A stable argon compound, Nature (London) 2000, 406, 874
- ^ Miessler, Gary L., Adam Jaworski (ur.): Inorganic chemistry, Prentice Hall. 2014. ISBN 978-0-321-81105-9. str. 302.
- ^ Khriachtchev, Leonid; Pettersson, Mika; Runeberg, Nino; Lundell, Jan; Räsänen, Markku (2000). „A stable argon compound”. Nature. 406 (6798): 874—876. PMID 10972285. S2CID 4382128. doi:10.1038/35022551.
- ^ Cohen, Arik; Lundell, Jan; Gerber, R. Benny (2003). „First compounds with argon–carbon and argon–silicon chemical bonds”. The Journal of Chemical Physics. 119 (13): 6415—6417. doi:10.1063/1.1613631.
- ^ Barrer, R. M.; Ruzicka, D. J. (1962). „Non-stoichiometric clathrate compounds of water. Part 4.—Kinetics of formation of clathrate phases”. Trans. Faraday Soc. 58: 2262—2271. doi:10.1039/TF9625802262..
- ^ David R. Lide (izd.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. izd. (Internet verzija: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, The Elements, str. 4-4.
- ^ G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties Arhivirano na sajtu Wayback Machine (20. jul 2011) (PDF). u: Nuclear Physics. 2003, vol. A 729, str. 3–128.
Literatura[uredi | uredi izvor]
- Brown, T. L.; Bursten, B. E.; LeMay, H. E. (2006). J. Challice; N. Folchetti, ur. Chemistry: The Central Science (10th izd.). Pearson Education. str. 276 & 289. ISBN 978-0-13-109686-8.
- Preston-Thomas, H. (1990). „The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90)”. Metrologia. 27 (1): 3—10. Bibcode:1990Metro..27....3P. S2CID 250785635. doi:10.1088/0026-1394/27/1/002.
- Lide, D. R. (2005). „Properties of the Elements and Inorganic Compounds; Melting, boiling, triple, and critical temperatures of the elements”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th izd.). CRC Press. §4. ISBN 978-0-8493-0486-6.
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
- Proizvođač u Beogradu
- Argon at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- USGS Periodic Table – Argon
- Diving applications: Why Argon?