氩是一种单质、无色、无臭、无味的稀有气体,是目前最早发现的稀有气体。氩气在自然界中含量很多,但化学性极不活泼,因此它既不能燃烧,也不能助燃,但却是稀有气体中在空气中含量最多的一个。氩气被广泛应用到冶金工业中。
氩的发现过程
氩曾经在1785年由英国化学家亨利·卡文迪许(1731—1810)制备出来,但他却没发现这是一种新的元素;直到1894年,英国物理学家约翰·威廉·斯特拉斯( 18421919)和苏格兰的化学家威廉·莱姆赛才通过实验确定氩是一种新元素。他们主要是先从空气样本中去除氧、二氧化碳、水蒸气等后得到的氮气与从氨分解出的氮气比较,结果发现从氨里分解出的氮气比从空气中得到的氮气轻1.5%。虽然这个差异很小天然气检测仪,但是已经大到误差的范围之外。所以他们认为空气中应该含以一种不为人知的新气体,而那个新气体就是氩气。
其实在1882年H.F.纽厄尔和W.N.哈特莱从两个独立的实验中观测空气的颜色光谱时,发现光谱中存在已知元素光谱无法解释的谱线,但并没有意识到那就是氩气。
由于在自然界中含量很多,氩是目前最早发现的稀有气体,它的符号为Ar
不是很稀有的稀有气体
氩在地球大气中的含量以体积计算为0.934%乙醇检测仪,而以质量计算为1.29%,至于在地壳中可说是完全不含氩,因为氩在自然情况下不与其他化合物反应,而无法形成固态物质。也因为这样,工业用的氩大多就直接从空气中提取。主要是用分馏法提取,而像氮、氧、氖、氮、氩等气体也都是这样从空气中提取的。
在火星的大气中,氩-40以体积计算的话占有1.6%,而氩-36的浓度为5ppm(百万分之五)﹔另外1973年水手号计划的太空探测器飞过水星时,发现它稀薄的大气中占有70%氩气,科学家相信这些氩气是从水星岩石本身的放射性同位素衰变而成的。卡西尼-惠更斯号在土星最大的卫星,也就是泰坦上,也发现少量的氩。
氩稳定的同位素有24种,一般来说稳定的氩—40是由地壳中的钾―40(40K)经由电子俘获或正子发射衰变来的。钾-40以这两种方式衰变成氩只占所有的11.2%,另外还有88.8%的氩经由钙-40(40Ca)的β衰变而来。这个特性可以被用来测定岩石的年龄。
在地球大气中,不稳定的氩-39(39Ar)可经由宇宙射线轰击氩-40而生成,另外也可以经由钾-39(39K)的中子俘获而来。至于氩-37,则可以从(37Ar)核试验中形成的钙的人造同位素衰变而来,氩-37的寿命非常短,半衰期只有35天。