NộI Dung
Nếu ai đó yêu cầu bạn đặt tên cho ba loại khí phong phú nhất trong bầu khí quyển Trái đất, bạn có thể chọn, theo một số thứ tự, oxy, carbon dioxide và nitơ. Nếu vậy, bạn sẽ đúng - chủ yếu. Một thực tế ít được biết đến là đằng sau nitơ (N2) và oxy (O2), loại khí dồi dào thứ ba là khí argon quý phái, chỉ chiếm dưới 1% trong thành phần khí quyển không nhìn thấy được.
Sáu loại khí cao quý xuất phát từ tên của chúng từ thực tế là, từ quan điểm hóa học, các nguyên tố này rất xa cách, thậm chí kiêu kỳ: Chúng không phản ứng với các nguyên tố khác, vì vậy chúng không liên kết với các nguyên tử khác để tạo thành các hợp chất phức tạp hơn. Tuy nhiên, thay vì khiến chúng trở nên vô dụng trong công nghiệp, tuy nhiên, xu hướng này để tâm đến việc kinh doanh nguyên tử của riêng mình là điều làm cho một số loại khí này có ích cho các mục đích cụ thể. Ví dụ, năm công dụng chính của argon bao gồm vị trí của nó trong đèn neon, khả năng giúp xác định tuổi của các chất rất cũ, sử dụng làm chất cách điện trong sản xuất kim loại, vai trò của nó như là khí hàn và sử dụng trong 3-D ing.
Khái niệm cơ bản về khí gas
Sáu khí hiếm - heli, neon, argon, krypton, xenon và radon - chiếm cột ngoài cùng bên phải trong bảng tuần hoàn của các nguyên tố. (Bất kỳ kiểm tra nào về nguyên tố hóa học phải được kèm theo bảng tuần hoàn; xem Tài nguyên để biết ví dụ tương tác.) Ý nghĩa trong thế giới thực của điều này là các khí hiếm không có electron có thể chia sẻ. Thay vì một hộp câu đố chứa chính xác số lượng mảnh ghép chính xác, argon và năm anh em họ của nó không có bất kỳ sự thiếu hụt hạ nguyên tử nào cần được sửa đổi bằng cách quyên góp từ các yếu tố khác, và nó không có bất kỳ bổ sung nào nổi xung quanh để quyên góp. Thuật ngữ chính thức cho tính không phản ứng này của các khí hiếm là "trơ".
Giống như một câu đố hoàn thành, một loại khí cao quý rất ổn định về mặt hóa học. Điều này có nghĩa là, so với các nguyên tố khác, rất khó để đánh bật các electron ngoài cùng khỏi các khí hiếm bằng cách sử dụng một chùm năng lượng. Điều này có nghĩa là các nguyên tố này - các nguyên tố duy nhất tồn tại dưới dạng khí ở nhiệt độ phòng, các nguyên tố khác đều là chất lỏng hoặc chất rắn - có thứ gọi là năng lượng ion hóa cao.
Helium, với một proton và một neutron, là nguyên tố phổ biến thứ hai trong vũ trụ sau hydro, chỉ chứa một proton. Phản ứng tổng hợp hạt nhân khổng lồ đang diễn ra, chịu trách nhiệm cho các ngôi sao là những vật thể siêu sáng mà chúng là không nhiều hơn vô số nguyên tử hydro va chạm để tạo thành các nguyên tử helium trong khoảng thời gian hàng tỷ năm.
Khi năng lượng điện được truyền qua một loại khí cao quý, ánh sáng được phát ra. Đây là cơ sở cho các dấu hiệu neon, là một thuật ngữ chung cho bất kỳ màn hình như vậy được tạo ra bằng cách sử dụng một loại khí cao quý.
Thuộc tính của Argon
Argon, viết tắt Ar, là nguyên tố số 18 trong bảng tuần hoàn, làm cho nó trở thành thứ ba nhẹ nhất trong số sáu khí hiếm sau helium (nguyên tử số 2) và neon (số 10). Vì trang phục là một yếu tố bay theo radar hóa học và vật lý trừ khi bị khiêu khích, nó không màu, không mùi và không vị. Nó có trọng lượng phân tử 39,7 gram mỗi mol (còn được gọi là dalton) trong cấu hình ổn định nhất của nó. Bạn có thể nhớ lại từ cách đọc khác rằng hầu hết các nguyên tố đều có đồng vị, là phiên bản của cùng một nguyên tố với số lượng neutron khác nhau và do đó khối lượng khác nhau (số lượng proton không thay đổi hoặc nếu không thì bản sắc của chính nguyên tố sẽ phải thay đổi ). Điều này có ý nghĩa quan trọng trong một trong những ứng dụng chính của argon.
Công dụng của Argon
Đèn neon: Theo mô tả, khí hiếm là tiện dụng để tạo ra đèn neon. Argon, cùng với neon và krypton, được sử dụng cho mục đích này. Khi dòng điện đi qua khí argon, nó tạm thời kích thích các electron quay quanh ngoài cùng và khiến chúng nhanh chóng nhảy lên "lớp vỏ" hoặc mức năng lượng cao hơn. Khi electron trở về mức năng lượng quen thuộc, nó sẽ phát ra một photon - một gói ánh sáng không khối lượng.
Hẹn hò đồng vị phóng xạ: Argon có thể được sử dụng cùng với kali, hoặc K, là nguyên tố số 19 trong bảng tuần hoàn, để cập nhật các vật thể lên đến 4 tỷ năm đáng kinh ngạc. Quá trình hoạt động như thế này:
Kali thông thường có 19 proton và 21 neutron, cho nó có cùng khối lượng nguyên tử như argon (chỉ dưới 40) nhưng có thành phần khác là proton và neutron. Khi một hạt phóng xạ được gọi là hạt beta va chạm với kali, nó có thể chuyển đổi một trong số các proton trong hạt nhân của kali thành neutron, thay đổi chính nguyên tử thành argon (18 proton, 22 neutron). Điều này xảy ra với một tỷ lệ có thể dự đoán và cố định theo thời gian, và rất chậm. Vì vậy, nếu các nhà khoa học kiểm tra một mẫu đá núi lửa, họ có thể so sánh tỷ lệ argon với kali trong mẫu (tăng dần theo thời gian) với tỷ lệ tồn tại trong mẫu "hoàn toàn mới" và xác định cách thức đá cũ là.
Lưu ý rằng điều này khác với "niên đại carbon", một thuật ngữ thường được sử dụng sai để nói chung về việc sử dụng các phương pháp phân rã phóng xạ để xác định niên đại. Hẹn hò carbon, chỉ là một loại hẹn hò đồng vị phóng xạ cụ thể, chỉ hữu ích cho các vật thể được biết đến theo thứ tự hàng ngàn năm tuổi.
Khiên khí trong hàn: Argon được sử dụng trong hàn các hợp kim đặc biệt cũng như hàn các khung ô tô, bộ giảm âm và các bộ phận ô tô khác. Nó được gọi là khí khiên bởi vì nó không phản ứng với bất kỳ loại khí và kim loại nào đang lơ lửng trong vùng lân cận của kim loại được hàn; nó chỉ chiếm không gian và ngăn chặn các phản ứng không mong muốn khác xảy ra gần đó do các khí phản ứng như nitơ và oxy.
Xử lý nhiệt: Là một khí trơ, argon có thể được sử dụng để cung cấp môi trường không có oxy và nitơ cho các quá trình xử lý nhiệt.
3-D ing: Argon được đưa vào sử dụng trong lĩnh vực đang phát triển của ing ba chiều. Trong quá trình làm nóng và làm lạnh nhanh vật liệu ing, khí sẽ ngăn chặn quá trình oxy hóa kim loại và các phản ứng khác và có thể hạn chế tác động căng thẳng. Argon cũng có thể được trộn với các loại khí khác để tạo ra hỗn hợp đặc biệt khi cần thiết.
Sản xuất kim loại: Tương tự như vai trò của nó trong hàn, argon có thể được sử dụng trong quá trình tổng hợp kim loại thông qua các quá trình khác vì nó ngăn chặn quá trình oxy hóa (rỉ sét) và thay thế các khí không mong muốn như carbon monoxide.
Nguy hiểm của Argon
Thật không may, argon trơ về mặt hóa học không có nghĩa là nó không có các mối nguy hại cho sức khỏe. Khí argon có thể gây kích ứng da và mắt khi tiếp xúc, và ở dạng lỏng, nó có thể gây tê cóng (có tương đối ít sử dụng dầu argon và "dầu argan", một thành phần phổ biến trong mỹ phẩm, thậm chí không giống như từ xa argon). Nồng độ khí argon cao trong không khí trong môi trường kín có thể thay thế oxy và dẫn đến các vấn đề về hô hấp từ nhẹ đến nặng, tùy thuộc vào lượng argon hiện diện. Điều này dẫn đến các triệu chứng nghẹt thở bao gồm đau đầu, chóng mặt, nhầm lẫn, yếu và run ở đầu nhẹ hơn, và hôn mê và thậm chí tử vong trong những trường hợp cực đoan nhất.
Trong trường hợp tiếp xúc với da hoặc mắt, rửa sạch và xả bằng nước ấm là phương pháp điều trị được ưa thích. Khi argon đã được hít vào, hỗ trợ hô hấp tiêu chuẩn, bao gồm oxy hóa bằng mặt nạ, có thể được yêu cầu để mức oxy trong máu trở lại bình thường; Tất nhiên, việc đưa người bị ảnh hưởng ra khỏi môi trường giàu argon là điều cần thiết.