argon - Argon


Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre

Argon,   18 Ar
Flacon contenant un gaz incandescent violette
Les propriétés générales
Prononciation / Ɑːr ɡ ɒ n / ( AR gon )
Apparence gaz incolore présentant une lueur lilas / violette lorsqu'il est placé dans un champ électrique
Poids atomique standard ( A r, norme ) [ 39,79239,963 ] classique:  39,948
Argon dans le tableau périodique
Hydrogène Hélium
Lithium Béryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon
Sodium Magnésium Aluminium Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon
Potassium Calcium scandium Titane Vanadium Chrome Manganèse Le fer Cobalt Nickel Cuivre Zinc Gallium Germanium Arsenic Sélénium Brome Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdène technétium Ruthénium rhodium Palladium argent Cadmium Indium Étain Antimoine Tellure Iode Xénon
Césium Baryum Lanthane Cérium praséodyme néodyme Prométhium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium holmium Erbium Thulium Ytterbium lutécium Hafnium Tantale Tungstène Rhénium Osmium Iridium Platine Or Le mercure (élément) Thallium Conduire Bismuth Polonium astate Radon
francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium américium Curium Berkelium californium einsteinium fermium Mendelevium Nobelium lawrencium rutherfordium dubnium seaborgium bohrium hassium meitnerium darmstadtium roentgenium copernicium Nihonium flérovium Moscovium livermorium Tennessine Oganesson
Ne

Ar

Kr
chloreargonpotassium
Numéro atomique ( Z ) 18
Groupe groupe 18 (gaz nobles)
Période période 3
Bloc p-bloc
catégorie de l'élément   gaz rare
configuration électronique [ Ne ] 3s 2 3p 6
Par coquille Électrons
2, 8, 8
Propriétés physiques
Phase à  STP gaz
Point de fusion 83,81  K (-189,34 ° C, -308,81 ° F)
Point d'ébullition 87,302 K (-185,848 ° C, -302,526 ° F)
Densité (à STP) 1,784 g / L
lorsque le liquide (à  la pb ) 1,3954 g / cm 3
Point triple 83,8058 K, 68,89 kPa
Point critique 150,687 K, 4,863 MPa
Température de fusion 1,18  kJ / mol
Chaleur de vaporisation 6,53 kJ / mol
capacité thermique Molar 20,85 J / (mol · K)
La pression de vapeur
P  (Pa) 1 dix 100 1 k 10 k 100 k
à  T  (K)   47 53 61 71 87
propriétés atomiques
états d'oxydation 0
électronégativité échelle de Pauling: aucune donnée
énergies Ionisation
  • 1er: 1520,6 kJ / mol
  • 2ème: 2665,8 kJ / mol
  • 3ème: 3931 kJ / mol
  • ( Suite )
rayon covalent 106 ± 10  h
Rayon de van der Waals 188 heures
lignes de couleur dans un domaine spectral
Raies spectrales de l' argon
D'autres propriétés
Structure en cristal cubique à faces centrées (fcc)
À faces centrées structure cristalline cubique de l'argon
Vitesse du son 323 m / s (gaz, à 27 ° C)
Conductivité thermique 17,72 × 10 - trois   W / (m · K)
commande magnétique diamagnétique
Susceptibilité magnétique -19,6 · 10 -6  cm 3 / mol
Numero CAS 7440-37-1
L'histoire
Découverte et premier isolement Lord Rayleigh et William Ramsay (1894)
Les principaux isotopes de l' argon
Isotope Abondance La demi-vie ( t 1/2 ) Mode Decay Produit
36 Ar 0,334% stable
37 Ar syn 35 d ε 37 Cl
38 Ar 0,063% stable
39 Ar trace 269 ​​y β - 39 K
40 Ar 99,604% stable
41 Ar syn 109,34 min β - 41 K
42 Ar syn 32,9 y β - 42 K
| références

L' argon est un élément chimique avec le symbole  Ar et de numéro atomique  18. Il est dans le groupe 18 du tableau périodique et est un gaz noble . L' argon est le gaz troisième le plus abondant dans l' atmosphère de la Terre , à 0,934% (9340 ppmv ). Il est plus que deux fois plus abondantes que la vapeur d'eau (qui est en moyenne d' environ 4000 ppmv, mais est très variable), 23 fois plus abondant que le dioxyde de carbone (400 ppmv), et plus de 500 fois plus abondant que le néon (18 ppmv). L' argon est le gaz noble le plus abondant dans la croûte terrestre, comprenant 0,00015% de la croûte.

La quasi - totalité de l'argon dans l'atmosphère de la Terre est radiogenic argon-40 , dérivé de la désintégration du potassium 40 dans la croûte terrestre. Dans l'univers, l' argon-36 est de loin l'argon le plus courant isotope , car il est le plus facile à produire par stellaire nucléosynthèse dans supernovas .

Le nom « argon » est dérivé du grec mot ἀργόν , singulier neutre de ἀργός qui signifie « paresseux » ou « inactif », comme une référence au fait que l'élément subit presque aucune réaction chimique. Le complet octet (huit électrons) dans l'enveloppe extérieure atomique rend argon stable et résistante à la liaison avec d' autres éléments. Son point triple température de 83,8058  K est une définition de point fixe dans l' échelle internationale de température de 1990 .

L' argon est produit industriellement par la distillation fractionnée de l' air liquide . L' argon est principalement utilisé comme inerte gaz protecteur pendant le soudage et d' autres procédés industriels à haute température où deviennent réactifs ordinairement substances non réactives; par exemple, une atmosphère d'argon est utilisé en graphite des fours électriques pour empêcher le graphite de la combustion. L' argon est également utilisé dans incandescence , lampes fluorescentes , et d' autres tubes à décharge. Argon fait un caractère distinctif laser à gaz bleu-vert . L' argon est également utilisé dans starters à lueur fluorescente.

Les caractéristiques

Un petit morceau d'argon solide rapidement fondre

L' argon a approximativement la même solubilité dans l' eau que l' oxygène et est 2,5 fois plus soluble dans l' eau que l' azote . L' argon est incolore, inodore, non inflammable et non toxique sous forme solide, liquide ou gazeuse. L' argon est chimiquement inerte dans la plupart des conditions et ne fait pas de composés stables confirmées à la température ambiante.

Bien que l' argon est un gaz noble , on peut former des composés dans diverses conditions extrêmes. Argon fluorohydride (Harf), un composé d'argon avec du fluor et un atome d' hydrogène qui est stable en dessous de 17 K (-256,1 ° C; -429,1 ° F), a été démontrée. Bien que les composés chimiques neutres état fondamental de l' argon sont actuellement limitées à Harf, l' argon peut former des clathrates avec l' eau lorsque les atomes d'argon sont piégés dans un réseau de molécules d'eau. Ions , tels que ArH +
Et des complexes à l' état excité , comme ArF, ont été démontrés. Calcul théorique prédit plusieurs plusieurs composés d'argon qui devraient être stables , mais n'a pas encore été synthétisés.

L'histoire

Lord Rayleigh « s méthode pour l'isolement d'argon, sur la base d' une expérience de Henry Cavendish » s. Les gaz sont contenus dans un tube à essai (A) se trouvant sur une grande quantité de faible alcalin (B), et l'est transporté courant dans des fils isolés par des tubes en verre en forme de U (CC) passant à travers le liquide et autour de la bouche de le tube à essai. Les extrémités de la platine intérieure (DD) du fil reçoivent un courant d'une batterie de cinq cellules Grove et une bobine Ruhmkorff de taille moyenne.

Argon ( grec ἀργόν , singulier castrer de ἀργός qui signifie « paresseux » ou « inactif »), est nommé en référence à son inactivité chimique. Cette propriété chimique de ce premier gaz noble à découvrir impressionné les Namers. Un gaz non réactif était soupçonné d'être une composante de l' air par Henry Cavendish en 1785. Argon a d' abord été isolé de l' air en 1894 par Lord Rayleigh et Sir William Ramsay au University College de Londres en éliminant l' oxygène , le dioxyde de carbone , l' eau et l' azote d'un échantillon air propre. Ils ont déterminé que l' azote produit à partir de composés chimiques a été de 0,5% plus léger que l' azote de l'atmosphère. La différence était légère, mais il était assez important pour attirer leur attention pendant de nombreux mois. Ils ont conclu qu'il y avait un autre gaz dans l'air mélangé avec de l'azote. Argon a également rencontré en 1882 par la recherche indépendante de HF Newall et Hartley WN. Chaque observé de nouvelles lignes dans le spectre d'émission d'air qui ne correspondait pas à des éléments connus.

Jusqu'en 1957, le symbole de l'argon était « A », mais il est maintenant « Ar ».

Occurrence

Argon constitue 0,934% en volume et de 1,288% en masse de l' atmosphère terrestre , et de l' air est la source primaire de produits industriels d'argon purifié. L' argon est isolé de l' air par fractionnement, le plus souvent par cryogénique distillation fractionnée , un procédé qui produit également purifié l' azote , l' oxygène , le néon , le krypton et le xénon . La croûte terrestre et l' eau de mer contiennent 1,2 ppm et 0,45 ppm d'argon, respectivement.

isotopes

Les principaux isotopes de l' argon trouvés sur la Terre sont 40
Ar
(99,6%), 36
Ar
(0,34%), et 38
Ar
(0,06%). D' origine naturelle 40
K
, avec une demi-vie de 1,25 × 10 neuf années, se désintègre à stable 40
Ar
(11,2%) par capture d'électrons ou par émission de positrons , et aussi stable 40
Ca
(88,8%) par désintégration bêta . Ces propriétés et les ratios sont utilisés pour déterminer l'âge des roches par K-Ar dating .

Dans l'atmosphère de la Terre, 39
Ar
est faite par les rayons cosmiques activité, principalement par capture de neutrons de 40
Ar
suivie par l' émission de deux neutrons. Dans l'environnement du sous - sol, il est également produit par capture de neutrons par 39
K
, suivie par émission de protons. 37
Ar
est créé à partir de la capture des neutrons par 40
Ca
suivie d'une particule alpha émission à la suite de subsurface explosions nucléaires . Il a une demi-vie de 35 jours.

Entre emplacements dans le système solaire , la composition isotopique de l' argon est très variable. Lorsque la principale source d'argon est la désintégration de 40
K
dansroches, 40
Ar
sera l'isotope dominant, car il est sur Terre. Argon produite directement par nucléosynthèse stellaire , est dominé par l' alpha-processus nucléide 36
Ar
. En conséquence, l' argon solaire contient 84,6% 36
Ar
(selon vent solaire mesures), et le rapport des trois isotopes 36 Ar:  38 Ar:  40 Ar dans les atmosphères des planètes extérieures est 8400: 1600: 1. Cela contraste avec la faible abondance de primordial 36
Ar
dans l'atmosphère terrestre, qui est seulement à 31,5 ppmv (= 9340 ppmv × 0,337%), comparable à celui du néon (18,18 ppmv) sur la terre et avec des gaz interplanétaires, mesurés par les sondes .

Les atmosphères de Mars , Mercure et Titan (la plus grande lune de Saturne ) contiennent de l' argon, principalement sous forme de 40
Ar
, et son contenu peut être aussi élevée que 1,93% (Mars).

La prédominance des radiogenic 40
Ar
est la raison pour laquelle le poids étalon atomique de l' argon terrestre est supérieure à celle de l'élément suivant, le potassium , un fait qui a été déroutant lorsque l' argon a été découvert. Mendeleev positionné sur les éléments de son tableau périodique dans l' ordre de poids atomique, mais l'inertie de l' argon a proposé une mise en place avant que le réactif de métal alcalin . Henry Moseley plus tard résolu ce problème en montrant que le tableau périodique est effectivement disposé dans l' ordre du numéro atomique (voir Histoire du tableau périodique ).

composés

Octet complet de l' argon d' électrons indique plein s et sous - couches p. Cette pleine couche de valence rend argon très stable et extrêmement résistant à la liaison avec d' autres éléments. Avant 1962, l' argon et des autres gaz rares ont été considérés comme étant chimiquement inerte et incapable de former des composés; Cependant, les composés des gaz plus lourds nobles ont depuis été synthétisés. Le premier composé d'argon avec pentacarbonyle de tungstène, W (CO) 5 Ar, a été isolé en 1975. Cependant , il n'a pas été largement reconnu à ce moment. En Août 2000, un autre composé de l' argon, l' argon fluorohydride (Harf), a été formée par des chercheurs de l' Université d'Helsinki , en faisant briller la lumière ultraviolette sur argon congelé contenant une petite quantité de fluorure d'hydrogène avec de l' iodure de césium . Cette découverte a entraîné la reconnaissance du fait que l' argon pouvait former des composés faiblement liés, même si elle n'a pas été le premier. Elle est stable jusqu'à 17  kelvin s (-256 ° C). Le métastable ARCF 2+
2
dication, qui est VALENCE isoélectronique avec le fluorure de carbonyle et du phosgène , on a observé en 2010 Argon-36 , sous la forme d'hydrure d'argon ( de argonium ions), a été détecté dans milieu interstellaire associé à la nébuleuse du crabe supernova ; ce fut la première molécule de gaz noble détectée dans l' espace .

Argon solide hydrure (Ar (H 2 ) 2 ) a la même structure cristalline que la MgZn 2 phase Laves . Il se forme à des pressions comprises entre 4,3 et 220 GPa, bien que des mesures Raman suggèrent que les H 2 molécules dans Ar (H 2 ) 2 dissocie au-dessus de 175 GPa.

Production

Industriel

L' argon est produit industriellement par la distillation fractionnée de l' air liquide dans un cryogénique de séparation d'air unitaire; un procédé qui sépare l' azote liquide , qui bout à 77,3 K, de l' argon, qui bout à 87,3 K, et l' oxygène liquide , qui bout à 90,2 K. A propos de 700 000 tonnes d'argon sont produites dans le monde chaque année.

Dans désintégrations radioactives

40 Ar , le plus abondant isotope deargon, est produit par la désintégration de 40 K avec une demi-vie de 1,25 × 10 9 ans par capture d'électrons ou par émission de positons . À cause de cela, il est utilisé dans la datation potassium-argon pour déterminer l'âge des roches.

Applications

Les bouteilles contenant du gaz argon pour éteindre les incendies sans endommager l'équipement serveur

Argon a plusieurs propriétés souhaitables:

  • L' argon est un chimiquement gaz inerte .
  • L' argon est le moins cher alternative lorsque l' azote est pas suffisamment inerte.
  • L' argon a une faible conductivité thermique .
  • L'argon a des propriétés électroniques (ionisation et / ou le spectre d'émission) souhaitables pour certaines applications.

D' autres gaz nobles seraient également appropriés pour la plupart de ces applications, mais l' argon est de loin le moins cher. L' argon est peu coûteux, car il se produit naturellement dans l' air et est aisément obtenu comme sous - produit de la cryogénique de séparation d'air dans la production de l' oxygène liquide et l' azote liquide : les constituants principaux de l' air sont utilisés sur une grande échelle industrielle. Les autres gaz nobles ( à l' exception de l' hélium ) sont produits de cette façon aussi, mais l' argon est le plus abondant de loin. La majeure partie des applications d'argon se pose tout simplement parce qu'il est inerte et relativement pas cher.

Processus industriels

L'argon est utilisé dans certains à haute température de processus industriels où les substances habituellement non réactifs deviennent réactifs. Par exemple, une atmosphère d'argon est utilisé dans des fours électriques graphite pour empêcher le graphite de la combustion.

Pour certains de ces processus, la présence de gaz d'azote ou d' oxygène peut provoquer des défauts dans le matériau. L' argon est utilisé dans certains types de soudage à l' arc tel que le soudage à l'arc métallique sous gaz et soudage à l'arc de tungstène à gaz , ainsi que dans le traitement de titane et d' autres éléments réactifs. Une atmosphère d'argon est également utilisé pour faire croître des cristaux de silicium et de germanium .

L' argon est utilisé dans l'industrie de la volaille à asphyxier les oiseaux, que ce soit pour l' abattage de masse suite à l' apparition de la maladie, ou comme moyen d'abattage plus humain que le bain électrique. L' argon est plus dense que l' air et l' oxygène se déplace près du sol pendant le gazage . Sa nature non réactive le rend approprié dans un produit alimentaire, et étant donné qu'il remplace l' oxygène dans l'oiseau mort, l' argon améliore également la durée de vie.

L' argon est parfois utilisé pour l' extinction des feux où l' équipement précieux peut être endommagé par l' eau ou de la mousse.

Recherche scientifique

L' argon liquide est utilisé comme cible pour les expériences neutrino et directes matière noire recherches. L'interaction entre les hypothétiques WIMP et un noyau d'argon produit scintillation lumière qui est détectée par des tubes photomultiplicateurs . Les détecteurs à deux phases contenant de l' argon gazeux sont utilisés pour détecter les électrons ionisés produits au cours de la diffusion WIMP-noyau. Comme avec la plupart des autres gaz nobles liquéfié, l' argon a un rendement lumineux élevé de scintillation (environ 51 photons / keV), est transparent à sa propre lumière de scintillation, et est relativement facile à purifier. Par rapport au xénon , l' argon est moins cher et a un profil de temps de scintillation distinct, ce qui permet la séparation des reculs électroniques de reculs nucléaires. D'autre part, son arrière - plan rayons bêta intrinsèque est plus grande en raison de 39
Ar
contamination, à moins que l' on utilise de l' argon à partir de sources souterraines, ce qui a beaucoup moins de 39
Ar
contamination. La plupart des argon dans l'atmosphère de la Terre a été produit par capture d'électrons de longue durée 40
K
( 40
K
+ e -40
Ar
+ ν) présente en potassium naturel à l' intérieur de la Terre. le 39
Ar
activité dans l'atmosphère est maintenue par la production cosmogénique par la réaction de knock - out 40
Ar
(n, 2n) 39
Ar
réactions et similaires. La demi-vie de 39
Ar
est que 269 ans. En conséquence, l'Ar souterrain, à l' abri de roches et de l' eau, a beaucoup moins de 39
Ar
contamination. Les détecteurs foncé-matière actuellement en service avec de l' argon liquide comprennent DarkSide , WARP , ARDM , MicroClean et DEAP . Expériences neutrino comprennent ICARUS et MicroBooNE , qui tous deux utilisent de l' argon liquide de pureté élevée dans une chambre de projection temporelle pour l' imagerie tridimensionnelle à grains fins des interactions neutrino.

Conservateur

Un échantillon de césium est emballé sous atmosphère d' argon pour éviter des réactions avec l' air

L' argon est utilisé pour déplacer l' oxygène et de l' air contenant de l' humidité dans le matériau d'emballage pour prolonger la durée de vie des contenus (argon a le code de l' additif alimentaire européen E938). Oxydation aérienne, l' hydrolyse, et d' autres réactions chimiques qui dégradent les produits sont retardés ou évités complètement. Produits chimiques de haute pureté et de produits pharmaceutiques sont parfois emballés et scellés dans l' argon.

En vinification , l' argon est utilisé dans une variété d'activités pour fournir une barrière contre l' oxygène à la surface du liquide, ce qui peut gâter le vin en alimentant à la fois le métabolisme microbien (comme avec des bactéries d'acide acétique ) et de type redox chimie.

L' argon est parfois utilisé comme propulseur dans aérosol boîtes pour des produits tels que du vernis , du polyuréthane , et de la peinture, et de déplacer l' air lors de la préparation d' un récipient pour le stockage après l' ouverture.

Depuis 2002, les américains Archives nationales stocke des documents nationaux importants , tels que la Déclaration d'indépendance et la Constitution dans les cas remplis d' argon pour inhiber leur dégradation. L' argon est préférable à l'hélium qui avait été utilisé au cours des cinq décennies précédentes, parce que le gaz d'hélium s'échappe par les pores intermoléculaires dans la plupart des conteneurs et doit être régulièrement remplacé.

Équipement de laboratoire

Boîtes à gants sont souvent remplis avec de l' argon, ce qui remet en circulation sur les laveurs de maintenir un oxygène -, azote - et atmosphère exempte d'humidité

L' argon peut être utilisé comme gaz inerte à l'intérieur des lignes de Schlenk et boîtes à gants . L' argon est préféré d'azote moins coûteux dans le cas où l' azote peut réagir avec les réactifs ou les appareils.

L' argon peut être utilisé comme gaz porteur en chromatographie en phase gazeuse et en spectrométrie de masse à ionisation par électronébulisation ; il est le gaz de choix pour le plasma utilisé dans ICP spectroscopie . L' argon est préféré pour le revêtement par pulvérisation d'échantillons pour microscopie électronique à balayage . Gaz argon est aussi couramment utilisé pour le dépôt par pulvérisation cathodique de couches minces comme dans la micro - électronique et pour le nettoyage de la plaquette dans la microfabrication .

usage médical

Cryochirurgie procédures telles que la cryoablation argon liquide utilisé pour détruire les tissus tels que le cancer des cellules. Il est utilisé dans une procédure appelée « coagulation améliorée argon », une forme d'argon faisceau plasma électrochirurgie . La procédure comporte un risque de production d' embolie gazeuse et a entraîné la mort d'au moins un patient.

Bleu lasers à argon sont utilisés en chirurgie pour souder les artères, détruire les tumeurs, et les défauts oculaires corrects.

L' argon a également été utilisée expérimentalement pour remplacer l' azote dans le mélange respiratoire ou décompression connu sous le nom Argox , pour accélérer l'élimination de l' azote dissous dans le sang.

Éclairage

Argon lampe à décharge de gaz formant le symbole à argon « Ar »

Les lampes à incandescence sont remplis avec de l' argon, de préserver les filaments à haute température de l' oxydation. Il est utilisé pour la voie spécifique , il ionise et émet de la lumière, comme dans les globes de plasma et calorimétrie à expérimental physique des particules . Les lampes à décharge rempli avec de l' argon pur fournir de la lumière lilas / violette; avec de l' argon et du mercure, la lumière bleue. L' argon est également utilisé pour le bleu et le vert lasers à ions argon .

utilisations diverses

L' argon est utilisé pour l' isolation thermique dans les fenêtres économes en énergie . L' argon est également utilisé dans le domaine technique de la plongée pour gonfler un costume sec car il est inerte et a une faible conductivité thermique.

L' argon est utilisé comme propulseur dans le développement de la variable spécifique Impulse magnétoplasma Rocket (VASIMR). Argon gazeux comprimé est autorisé à se dilater, pour refroidir les têtes chercheuses de certaines versions de l' AIM-9 Sidewinder missile et d' autres missiles qui utilisent refroidis têtes chercheuses thermiques. Le gaz est stocké sous haute pression .

Argon-39, avec une demi-vie de 269 ans, a été utilisé pour un certain nombre d'applications, principalement noyau de glace et de l' eau souterraine datant. En outre, la datation de potassium-argon et lié datation argon-argon est utilisé à ce jour sédimentaire , métamorphique et les roches ignées .

L' argon a été utilisé par les athlètes comme agent de dopage pour simuler hypoxiques conditions. En 2014, l' Agence mondiale antidopage (AMA) a ajouté l' argon et du xénon à la liste des substances et méthodes interdites, même si à ce moment il n'y a pas de test fiable pour l' abus.

sécurité

Bien que l' argon est non-toxique, il est 38% plus dense que l' air et donc considéré comme un dangereux asphyxiant dans des zones fermées. Il est difficile à détecter car il est incolore, inodore et sans saveur. Un incident 1994, où un homme a été asphyxié après être entré dans une section remplie d' argon de tuyau d'huile en construction en Alaska , met en évidence les dangers de fuite du réservoir d'argon dans des espaces confinés et met l' accent sur la nécessité d' une bonne utilisation, le stockage et la manutention.

Voir également

Références

Pour en savoir plus

Liens externes