Аргон

Арго́н, Арґон^[1] (Ar) — хімічний елемент з атомним номером 18, а також його проста речовина, інертний газ, без кольору і запаху. Вважається, що він не вступає в реакції з іншими елементами, проте нещодавно встановлено, що він може з'єднуватися з фторидом бору^{[джерело?]}. Міститься в атмосфері Землі (0,9 %).

Аргон (Ar)
Атомний номер	18
Зовнішній вигляд простої речовини	інертний газ, без кольору і запаху
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	39,948 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	71 пм
Енергія іонізації (перший електрон)	1519,6(15,75) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Ne] 3s2 3p6
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	98 пм
Радіус іона	n/a пм
Електронегативність (за Полінгом)	0,0
Електродний потенціал	0
Ступені окиснення	n/a
Термодинамічні властивості
Густина	0,0017837 г/см³
Молярна теплоємність	0,138 Дж/(К·моль)
Теплопровідність	0,0177 Вт/(м·К)
Температура плавлення	83,8 К
Теплота плавлення	1,18 кДж/моль
Температура кипіння	87,3 К
Теплота випаровування	6,52 кДж/моль
Молярний об'єм	24,2 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	кубічна гранецентрована
Період ґратки	5,260 Å
Відношення с/а	n/a
Температура Дебая	85,00 К
Інші властивості
Критична точка	н/д
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Аргон у Вікісховищі

(Argon; грец. αργος— недіяльний) Ar — хімічний елемент 18 групи періодичної системи хімічних елементів^[2], один з інертних газів. Порядковий номер 18, атомна маса 39,944. Природний аргон складається з ізотопів ³⁶Ar (0,337 %). ³⁸Ar (0,063 %), ⁴⁰Ar (99,600 %); штучно одержано радіоактивні ізотопи усіх мас від ³⁰Ar до ⁵³Ar.

Аргон — безколірний, молекули його одноатомні; t°_кип. — -185,83 °C, t°_плав.— -189,3 °C, критична температура — -122,4 °C; критичний тиск — 48 атм. В природі аргон зустрічається лише у вільному стані і становить 0,933 % (за об'ємом) повітря, з якого вперше його виділили у 1894 році У. Рамзай і Дж. Релей. У промисловості аргон добувають фракціонуванням рідкого повітря.

Історія

Ще у 1785 році Кавендіш пропускаючи через суміш азоту і кисню електричні іскри і видаляючи утворений оксид азоту лугом, виявив, що невелика частина азоту не вступала у реакції. Його об'єм був близько 1/120 від початкового об'єму повітря. Проте Кавендіш так і не зумів пояснити результати свого досліду.

Тільки через 100 років англійські хіміки лорд Релей (1842–1919) і Вільям Рамзай, намагаючись зрозуміти різницю у густині азоту, отриманому з атмосфери, і азоту, отриманому з аміаку, згадали про досліди Кавендіша, і припустили, що різниця викликана домішками невідомого газу.

У 1894 році вони виділили і описали газ, що залишився після того як з ємності з повітрям було вилучено весь кисень, вуглекислий газ і пари води.^[3][4][5][6]

За пропозицією доктора Медана (голови засідання, на якому було зроблено доповідь про відкриття), Рейлі і Рамзай дали новому газу ім'я «аргон» (від грец. Αργός — лінивий, повільний, неактивний). Ця назва підкреслює найважливішу властивість елемента — його хімічну неактивність.

У 1904 році Рамзай і Релей отримали Нобелівські премії з хімії і фізики відповідно.

Спочатку хімічним символом аргону була одна літера «А», і тільки у 1957 році IUPAC змінила позначення на сучасне Ar.^[7]

Розповсюдженість

Аргон складає 0,9 % повітря за об'ємом і 1,3 % за масою і є третім за розповсюдженістю після азоту і кисню. Більшість аргону в атмосфері утворилося при розпаді радіоактивного калію-40. У земній корі його кларк становить 1,5×10⁻⁶, тобто 1,5 грама на тонну. У океані його концентрація ще нижча — 4,5×10⁻⁷.

У речовині Сонця доля аргону становить 7×10⁻⁵, а загалом у Всесвіті — 0,02 %.^[8] Цікаво, що у космосі більш розповсюдженим є аргон-36, що утворюється у зірках масою більше 11 сонячних у фазі горіння кремнію.^[7]

Отримання

У промисловості аргон отримують як побічний продукт при великомасштабному розділенні повітря на кисень і азот. При температурі -185,9° C аргон конденсується, при -189,4 °C — кристалізується.

Застосування

Наповнена аргоном газорозрядна лампа

Наповнений аргоном бокс для роботи в інертній атмосфері

Використовується в газорозрядних трубках і аргонових лазерах.

З ламп розжарювання та інших електронних приладів для запобігання їх корозії від взаємодії з атмосферним киснем відкачують повітря, а для підтримки внутрішнього тиску його заміщають аргоном.

Аргоном заповнюють подвійні вікна для кращої термоізоляції.^[9]

У птахівництві аргон використовують для безболісного приспання курей.^[10]

Як радіоактивний індикатор використовують ³⁷Ar, період напіврозпаду якого 34 дні.

Також поширене використання аргону як захисного шару при зварюванні кольорових металів та нержавіючих сталей. Для цього використовуються як сам аргон, так і його суміш з вуглекислим (82 % Ar, 18 % CO₂; 82 % Ar, 16 % CO₂, 2 % O₂) та іншими газами (Ar-He).

Через особливості взаємодії аргону з нейтрино, можливо побудувати більш чутливі детектори, використовуючи великі об'єми рідкого аргону як робоче тіло. Найбільшим детектором такого типу, що наразі працює є експеримент DUNE Far Detector^[11]

Вимірюючи співвідношення аргону і калію у мінералах можна дізнатись час його останнього розплавлення (калій-аргонова радіометрія).

Ізотопи

Докладніше: Ізотопи аргону

Стабільні

Існує три стабільних ізотопи аргону. Найбільш поширеним (99,6003 %) є аргон-40. Він утворюється під час розпаду радіоактивного калію-40. Калій є розповсюдженим елементом на Землі (2,5 % у земній корі), тому кількість калію-40, хоч його доля і складає наразі лише 0,012 %, теж була значна. Другий за розповсюдженістю ізотоп — аргон-36 (0,3365 %) а третій — аргон-38 (0,0632 %).

Радіоактивні

Наразі відомі кілька десятків нестабільних ізотопів аргону^[8]:

Масове число	Спін	Період напіврозпаду	Основні канали розпаду	Продукти розпаду
30	0	20 нс	2p[12]	сірка-28
31	5/2	14,4 мс	β+p[13] (63 %)	сірка-30
			β+ (28 %)	хлор-31
			β+2p (7.2 %)	фосфор-29
32	0	98,1 мс	β+ (57 %)	хлор-32
			β+p (43 %)	сірка-31
33	1/2	173 мс	β+ (61 %)	хлор-33
			β+p (39 %)	сірка-32
34	0	845 мс	β+	хлор-34
35	3/2	1,775 с	β+	хлор-35
37	3/2	34,95 доби	ε	хлор-37
39	7/2	269,2 роки	β-	калій-39
41	7/2	1,82 години	β-	калій-41
42	0	32,98 роки	β-	калій-42
43	5/2	5,36 хвилини	β-	калій-43
44	0	11,87 хвилини	β-	калій-44
45	невідомо	21,48 с	β-	калій-45
46	0	8,4 с	β-	калій-46
47	3/2	1,23 с	β- (99 %)	калій-47
			β-n (1 %)[14]	калій-46
48	0	475 мс	β-	калій-48
49	3/2	170 мс	β-n (65 %)	калій-48
			β- (35 %)	калій-49
50	0	170 нс	β- (65 %)	калій-50
			β-n (35 %)	калій-49
51	3/2	200 нс	β-	калій-51
52	0	10 мс	β-	калій-52
53	5/2	3 мс	β-[15]	калій-53
			β-n	калій-52

Див. також

• Гідрофторид аргону