آرگون

آرگون با علامت اختصاری Ar در جدول عناصر دارای شماره اتمی ۱۸ است. این عنصر در گروه ۱۸ (گازهای نجیب) قرار دارد. از این رو، هیچ ترکیبی از آن به صورت طبیعی وجود ندارد. گاز آرگون در اتمسفر زمین تا حدود ٪۱ موجود است. بیشتر این حجم آرگون، آرگون-۴۰ است که از واپاشی پتاسیم-۴۰ در جو بر اثر پرتوهای کیهانی تولید شده‌است. در جهان، آرگون-۳۶ بسیار فراوان‌تر از آرگون-۴۰ است. زیرا از محصولات سنتز هسته‌ای ستاره‌ای در ابرنواخترها می‌باشد.
آرگون از واژه‌ای یونانی به معنی تنبل یا غیرفعال گرفته شده‌است. دلیل این نام‌گذاری، بی‌اثر بودن آرگون و عدم فعالیت شیمیایی آن است. برای استفاده صنعتی، آرگون را به روش تقطیر جزء به جزء، از هوای مایع جداسازی می‌کنند. آرگون برای به وجود آوردن نورهای زنده استفاده می‌شود. همچنین دارای مصارفی در صنایع جوشکاری، طیف‌بینی و تولید تیتانیوم نیز می‌باشد.
left
مشخصات
انحلال‌پذیری آرگون در آب، تقریبا مشابه اکسیژن است. در هر دمایی، بی‌رنگ و بی‌بو، غیرآتش‌گیر و غیر سمی است. آرگون در شرایط معمول، واکنش شیمیایی انجام نمی‌دهد و هیچ ترکیب شیمیایی پایدار تایید شده‌ای در دمای اتاق، شکل نمی‌دهد.
در سال ۲۰۰۰ پژوهش‌گرانی از دانشگاه هلسینکی، نخستین مشاهده تشکیل ترکیب شیمیایی توسط آرگون را گزارش دادند. در این پژوهش، ماده آرگون فلوروهیدرید (HArF) ساخته شد که در دمای پایین‌تر از ۱۷ کلوین پایدار بود. بر پایه محاسبات نظری، پیش‌بینی می‌شود که بعضی از ترکیبات شیمیایی دارای آرگون می‌توانند در شرایط معمول، پایدار باشند. ولی تاکنون روشی برای تولید این ترکیبات ارائه نشده‌است.
تاریخچه
هنری کاوندیش در سال ۱۷۸۵ احتمال وجود آرگون در هوا را گزارش کرد. ولی برای نخستین بار، جان استرات و ویلیام رمزی در ۱۸۹۴ توانستند آرگون را از هوا جداسازی کنند. در این آزمایش، آن‌ها همه نیتروژن، اکسیژن، کربن دی‌اکسید و آب موجود در هوا را از یکدیگر جدا کردند و به این نتیجه رسیدند که نیتروژن موجود در هوا، ۱٫۵٪ سنگین‌تر از نیتروژن تولید شده از ترکیب‌های شیمیایی است. این تفاوت غیر قابل توجه، توجه آن‌ها را به خود جلب کرد و پس از چند ماه، نتیجه گرفتند که گاز دیگری در هوا وجود دارد که با نیتروژن مخلوط شده‌است. پیش از آن، در سال ۱۸۸۲ اثر آرگون در دو پژوهش جداگانه توسط نوال و هارتلی مشاهده شد. هر دو نفر، خط‌های جدیدی در طیف جذبی هوا مشاهده کردند، ولی نتوانستند عنصر سازنده این خط‌ها را شناسایی کنند. آرگون نخستین گاز نجیبی بود که شناسایی شد.
فراوانی
آرگون ۰٫۹۳۴٪ حجمی و ۱٫۲۸۸٪ جرمی اتمسفر زمین را تشکیل می‌دهد. به همین دلیل در صنعت، هوا ماده اولیه برای تهیه آرگون خالص است. آرگون معمولا به روش تقطیر جزء به جزء، جداسازی می‌شود. از این روش برای جداسازی سایر گازهای موجود در هوا مانند نیتروژن، اکسیژن، نئون، کریپتون و زنون نیز استفاده می‌کنند. غلظت آرگون موجود در پوسته زمین و آب دریا به ترتیب ۱٫۲ و ۰٫۴۵ جزء در میلیون است.
ایزوتوپ‌ها
آرگون سه ایزوتوپ پایدار دارد که از میان آن‌ها، آرگون-۴۰ (با فراوانی نسبی ۹۹٫۶٪) فراوان‌ترین ایزوتوپ است. ایزوتوپ دیرینه پتاسیم-۴۰ با نیمه‌عمر ۱٫۲۵ میلیارد سال به روش گیراندازی الکترون یا نشر پوزیترون به ایزوتوپ پایدار آرگون-۴۰ (با احتمال ۱۱٫۲٪) و به روش واپاشی بتا به ایزوتوپ پایدار کلسیم-۴۰ (با احتمال ۸۸٫۸٪) واپاشی می‌کند. پژوهش‌گران، این ویژگی‌ها و نسبت‌ها را برای تعیین سن سنگ‌ها به روش تاریخ‌گذاری پتاسیم و آرگون به کار می‌گیرند.
فراوانی ایزوتوپ‌های آرگون در مکان‌های مختلف منظومه شمسی، متفاوت است. در مکان‌هایی مانند زمین که پتاسیم-۴۰ در سنگ‌ها به آرگون-۴۰ تبدیل می‌شود، آرگون-۴۰ فراوان‌ترین ایزوتوپ است. ولی در آرگون تولید شده در سنتز هسته‌ای ستاره‌ای، آرگون-۳۶ (که در فرایند آلفا ساخته می‌شود) بیشترین فراوانی را دارد. به همین دلیل، فراوانی نسبی آرگون-۳۶ در بادهای خورشیدی ۸۴٫۶٪ اندازه‌گیری شده‌است. در سیارات سنگی دیگر مانند مریخ و عطارد نیز آرگون-۴۰ فراوانی بسیار بیشتری نسبت به آرگون-۳۶ دارد.
ترکیبات
ظرفیت آخرین لایه الکترونی آرگون کامل است. از این رو، آرگون بسیار پایدار است و در برابر تشکیل پیوند شیمیایی مقاومت می‌کند. شیمی‌دانان تا میانه سده بیستم میلادی چنین می‌پنداشتند که گازهای نجیب مانند آرگون، هیچ ترکیب شیمیایی تشکیل نمی‌دهند. ولی پس از آن، ترکیب‌های شیمیایی گازهای نجیب سنگین‌تر ساخته‌شد. در سال ۲۰۰۰ میلادی، نخستین ترکیب شیمیایی آرگون توسط پژوهش‌گرانی در دانشگاه هلسینکی تولید شد. با تاباندن نور فرابنفش به آرگون منجمد شده محتوی مقدار کمی هیدروژن فلوئورید در مجاورت سدیم یدید، آرگون فلوروهیدرید تشکیل شد. این ماده تا دمای ۴۰ کلوین پایدار است. یون کم‌ثبات ArCF نیز در ۲۰۱۰ مشاهده شد.
طرز تهیه
تقطیر جزء به جزء هوای مایع
واپاشی هسته‌ای پتاسیم-۴۰
احتیاط
گازی به شدت خفه‌کننده
کاربرد
پرکردن حبابهای لامپها و پنجره‌های دوجداره، تصفیه زیرکنیوم، شستن فلزهای مذاب تا گازهای حل شده را از آن جدا کند، در لوله‌های شمارشگر گایگر، لیزرها، کربن‌گیری از فولاد ضدزنگ و همچنین در جوشکاری ارگون به عنوان گاز محافظ قوس الکتریکی به منظور ایجاد محیط خنثی در محل الکترود تنگستنی به کار می‌رود.
این گاز برخی خواص پزشکی نیز دارد که بیشتر در عمل‌های جراحی مورد استفاده قرار می‌گیرد که امروزه به آن سیستم آرگون پلاسما گفته می‌شود.