|
Аргон был открыт в 1894 году
английскими физиками Уильямом Рамзаем и Джоном Рэлей
Именно из-за
своей удивительной химической инертности новый газ и получил своё название
(греч. αργός — неактивный).
Аргон - бесцветный, неядовитый газ,
без цвета, без запаха и вкуса, почти в 1,5 раза тяжелее воздуха, нетоксичен и
невзрывоопасен. Не оказывает опасного воздействия на окружающую среду.
Газообразный аргон тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых
помещениях у пола. При этом снижается содержание кислорода в воздухе, что
вызывает кислородную недостаточность и удушье. Жидкий аргон – низкокипящая
жидкость, которая может вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки
глаз.
Аргон является одноатомным газом с температурой кипения (при
нормальном давлении) −185,9° C (немного ниже, чем у кислорода, но немного выше,
чем у азота). В 100 мл воды при 20° C растворяется 3,3 мл аргона, в некоторых
органических растворителях аргон растворяется значительно лучше, чем в воде.
Получение аргона
Газообразный и
жидкий аргон получают как побочный продукт при разделении воздуха на кислород и
азот.
Летучесть
аргона больше, чем кислорода, но меньше, чем азота. Поэтому аргонную фракцию
отбирают в точке, находящейся примерно на трети высоты верхней колонны, и
отводят в специальную колонну. Состав аргонной фракции: 10-12% аргона, до 0,5%
азота, остальное - кислород. В "аргонной" колонне, присоединенной к
основному аппарату, получают аргон с примесью 3-10% кислорода и 3-5% азота.
Дальше следует очистка "сырого" аргона от кислорода (химическим путем
или адсорбцией) и от азота (ректификацией).
Применение аргона
Как самый
доступный и относительно дешевый инертный газ аргон стал продуктом массового
производства, особенно в последние десятилетия. Наибольшая часть получаемого
аргона идет в металлургию, металлообработку и некоторые смежные с ними отрасли
промышленности.
В среде аргона
ведут процессы, при которых нужно исключить контакт расплавленного металла с
кислородом, азотом, углекислотой и влагой воздуха. Аргонная среда используется
при горячей обработке титана, тантала, ниобия, бериллия, циркония, гафния,
вольфрама, урана, тория, а также щелочных металлов. В атмосфере аргона
обрабатывают плутоний, получают некоторые соединения хрома, титана, ванадия и
других элементов (сильные восстановители).
Продувкой
аргона через жидкую сталь из нее удаляют газовые включения. Это улучшает
свойства металла. Все шире применяется дуговая электросварка в среде аргона. В
аргонной струе можно сваривать тонкостенные изделия и металлы, которые прежде
считались трудносвариваемыми.
Электрическая
дуга в аргонной атмосфере внесла переворот в технику резки металлов. Процесс
намного ускорился, появилась возможность резать толстые листы самых тугоплавких
металлов. Продуваемый вдоль столба дуги аргон (в смеси с водородом)
предохраняет кромки разреза и вольфрамовый электрод от образования окисных,
нитридных и иных пленок. Одновременно он сжимает и концентрирует дугу на малой
поверхности, отчего температура в зоне резки достигает 4000-6000°С. К тому же,
эта газовая струя выдувает продукты резки. При сварке в аргонной струе нет
надобности во флюсах и электродных покрытиях, а стало быть, и в зачистке шва от
шлака и остатков флюса.
Стремление
использовать свойства и возможности сверхчистых материалов - одна из тенденций
современной техники. Для сверхчистоты нужны инертные защитные среды,
разумеется, тоже чистые; аргон - самый дешевый и доступный из благородных
газов.
Хранение и поставка аргона
Поставляют
аргон газообразный в стальных баллонах и автоприцепах под давлением 14,5-15,5
МПа при 20оС. Жидкий аргон – в специальных цистернах с порошковой,
вакуумно-порошковой или вакуумно-многослойной изоляцией.
Ниже приведен
ряд таблиц с характеристиками аргона.
Показатели качества аргона газообразного ГОСТ
10157-79
|
Объемная
доля, % |
Высший
сорт |
1 сорт |
|
Аргон, не менее |
99,993 |
99,987 |
|
Кислород, не более |
0,0007 |
0,002 |
|
Азот, не более |
0,005 |
0,01 |
|
Водяной пар, не более, что соответствует t насыщения
аргона водяными парами при
760
мм рт. ст., 0° С, не выше |
0,0009 минус 61 |
0,001 минус 58 |
|
Сумма углеродсодержащих соединений в пересчёте на СО2,
не более |
0,0005 |
0,001 |
Показатели качества газообразного аргона
высокой чистоты ТУ 6-21-12-94
|
Объёмная
доля, % |
Норма |
|
Аргон, не менее |
99,998 |
|
Кислород, не более |
0,0002 |
|
Азот, не более |
0,001 |
|
Водяной пар, не более |
0,0003 |
|
Двуокись углерода, не более |
0,00002 |
|
Метан, не более |
0,0001 |
|
Водород, не более |
0.0002 |
|
Аргон(Ar) |
|
Атомный номер |
18 |
|
Внешний вид |
|
|
Свойства атома |
|
Атомная масса(молярная масса) |
39,948а. е. м. (г/моль) |
|
Радиус атома |
71-пм |
|
Энергия ионизации(первый электрон) |
1519,6(15,75)кДж/моль
(эВ) |
|
Электронная конфигурация |
[Ne]
3s2 3p6 |
|
Химические свойства |
|
Ковалентный радиус |
98пм |
|
Радиус иона |
n/aпм |
|
Электроотрицательность(по Полингу) |
0,0 |
|
Электродный потенциал |
0 |
|
Степени окисления |
n/a |
|
Термодинамические свойства |
|
Плотность |
(при
-186 °C)1,40г/см³ |
|
Удельная теплоёмкость |
0,138Дж/(K·моль) |
|
Теплопроводность |
0,0177Вт/(м·K) |
|
Температура плавления |
83,8K |
|
Теплота плавления |
n/aкДж/моль |
|
Температура кипения |
87,3K |
|
Теплота испарения |
6,52кДж/моль |
|
Молярный объём |
24,2см³/моль |
|
Кристаллическая решётка |
|
Структура решётки |
кубическая
гранецентрированая |
|
Период решётки |
5,260Å |
|
Отношение c/a |
n/a |
|
Температура Дебая |
85,00 |
|