Argon

Argon (Ar, łac. argon) – pierwiastek chemiczny będący gazem szlachetnym. Jest praktycznie niereaktywny i nie ma żadnego znaczenia biologicznego, jest także jednym ze składników powietrza. Argon wyodrębnili i zidentyfikowali Lord Rayleigh i sir William Ramsay w 1894 roku, usuwając z powietrza tlen, azot, dwutlenek węgla i parę wodną^[6].

Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Zobacz też: Argon – postać ze stworzonej przez J.R.R. Tolkiena mitologii Śródziemia.

Argon

chlor ← argon → –
Ne ↑ Ar ↓ Kr 18 Ar
Wygląd
bezbarwny
argon świecący w silnym polu elektrycznym
Widmo emisyjne argonu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	argon, Ar, 18 (łac. argon)
Grupa, okres, blok	18, 3, p
Stopień utlenienia	0
Właściwości metaliczne	gaz szlachetny
Masa atomowa	39,95 ± 0,16[a][1]
Stan skupienia	gazowy
Gęstość	1,784 kg/m³
Temperatura topnienia	−189,36 °C (69 kPa; punkt potrójny)[2]
Temperatura wrzenia	−185,847 °C[2]
Numer CAS	7440-37-1
PubChem	23968
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny • van der Waalsa obl. 71 pm 97 pm 188 pm Konfiguracja elektronowa [Ne]3s23p6 Zapełnienie powłok 2, 8, 8 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Allreda 3,20 Potencjały jonizacyjne I 1520,6 kJ/mol II 2665,8 kJ/mol III 3931 kJ/mol
Właściwości fizyczne Punkt krytyczny −122,28 °C; 4,898 MPa[3] Ciepło parowania 6,447 kJ/mol Ciepło topnienia 1,188 kJ/mol Ciepło właściwe 520 J/(kg·K) Przewodność cieplna 0,01772 W/(m·K) Układ krystalograficzny regularny ściennie centrowany Prędkość dźwięku 319 m/s (293,15 K) Objętość molowa 22,56×10−6 m³/mol[4]
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 36Ar 0,336% stabilny izotop z 18 neutronami 37Ar {syn.} 35,04 dni w.e. 0,814 37Cl 38Ar 0,063% stabilny izotop z 20 neutronami 39Ar {syn.} 269 lat β− 0,565 39K 40Ar 99,6% stabilny izotop z 22 neutronami 42Ar {syn.} 32,9 lat β− 0,599 42K
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2020-01-02] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie podanej karty charakterystyki Uwaga Zwroty H H280 Zwroty P P410+P403 NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[5] 0 0 0   Numer RTECS CF2300000
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Atomy argonu mogą zostać uwięzione w sieci innych cząsteczek tworząc klatraty, np. Ar₆(H₂O)₄₆ i Ar(hydrochinon)₃. W roku 2000 doniesiono o otrzymaniu pierwszego związku argonu, fluorowodorku HArF^[7].

Izotopy stabilne to ³⁶Ar, ³⁸Ar i ⁴⁰Ar.

Występujący na Ziemi argon ma wyższą masę atomową (39,948 u) niż następny po nim potas (39,0983 u). Jest to spowodowane tym, że nietrwały izotop potasu ⁴⁰K przechodzi w argon (prawie cały argon na Ziemi pochodzi właśnie z tego źródła), zgodnie z reakcjami (kanałami rozpadu):

${\displaystyle {}_{19}^{40}{\hbox{K}}+{e^{-}}\;\to \;{}_{18}^{40}{\hbox{Ar}}+\nu _{e}}$ (wychwyt elektronu 10,72%)

${\displaystyle {}_{19}^{40}{\hbox{K}}\;\to \;_{18}^{40}{\hbox{Ar}}+{e^{+}}+\;\nu _{e}}$ (rozpad beta plus 0,001%)

${\displaystyle {}_{19}^{40}{\hbox{K}}\;\to \;_{20}^{40}{\hbox{Ca}}+{e^{-}}+{\overline {\nu }}_{e}}$ (rozpad beta minus 89,28%)^[8][9]

Dominujący izotop potasu ³⁹K jest natomiast stabilny.

W atmosferze ziemskiej argon występuje w ilości 0,934% objętościowo (1,29% wagowo^[10]).

Wykorzystanie

Skroplenie argonu (a także jego zestalenie) zostało dokonane po raz pierwszy przez polskiego fizyka i chemika, profesora UJ w Krakowie Karola Olszewskiego w 1895 roku^[11].

Argon jest wykorzystywany do procesów chemicznych potrzebujących niereaktywnej atmosfery, jeśli nawet atmosfera azotu byłaby zbyt reaktywna. Z tego samego powodu jest jednym z podstawowych gazów (obok dwutlenku węgla) stosowanych w spawaniu w atmosferze ochronnej. Jego zaletą jako atmosfery ochronnej jest też jego większa gęstość od gęstości powietrza, dzięki czemu nie jest wypierany z nieszczelnej aparatury, lecz „ściele” się na jej dnie. Używa się go też w żarówkach, a dzięki niższej od powietrza przewodności cieplnej, podobnie jak krypton, wykorzystywany jest do wypełniania szyb zespolonych w nowoczesnych oknach. Argonem są wypełniane dyski twarde komputerów, w celu zmniejszenia zużycia talerzy i głowic czytających. W postaci mieszanin wypełnia się nim też detektory promieniowania^[10].

Od 1976 roku pod kierownictwem dr Franklina Chang-Díaz trwają badania laboratoryjne nad wykorzystaniem argonu w silniku plazmowym o zmiennym impulsie właściwym^[12].

Jony argonu Ar⁺ są wykorzystywane jako ośrodek czynny w laserze argonowym.

Argon-41

Izotop argon-41, o okresie półrozpadu 110 minut, emitujący cząstki beta o energii 1,2 MeV i gamma (1,29 MeV), powstaje (w wyniku aktywowania neutronami termicznymi argonu-40) w dużych ilościach w reaktorach jądrowych, zwłaszcza tych chłodzonych powietrzem. Emitowany jest kominami wentylacyjnymi. Poziom jego aktywności nazywany jest aktywnością argonową. Organizmy żywe są narażone jedynie na napromieniowanie zewnętrzne, gdyż jako gaz szlachetny nie jest metabolizowany^[10][13].

Uwagi

1. Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi [39,792; 39,963]. Z uwagi na zmienność abundancji izotopów pierwiastka w naturze, wartości w nawiasach klamrowych stanowią zakres wartości względnej masy atomowej dla naturalnych źródeł tego pierwiastka. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.