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氬
(化學元素)
鎖定
- 中文名
- 氬
- 外文名
- Argon
- 熔 點
- -189.2 ℃
- 沸 點
- -185.7 ℃
- 外 觀
- 無色氣體
- 發現人
- 瑞利、拉姆賽
- 元素符號
- Ar
- 原子量
- 39.948
- 原子序數
- 18
- 週 期
- 第三週期
- 族
- 0族
- 區
- p區
- 電子排布
- [Ne]3s23p6
氬發現歷史
氬曾經在1785年由亨利·卡文迪什製備出來,但卻沒發現這是一種新的元素;直到1894年,約翰·威廉·斯特拉斯和蘇格蘭的化學家威廉·拉姆齊才通過實驗確定氬是一種新元素。他們主要是先從空氣樣本中去除氧、二氧化碳、水汽等後得到的氮氣與從氨分解出的氮氣比較,結果發現從氨裏分解出的氮氣比從空氣中得到的氮氣輕1.5%。雖然這個差異很小,但是已經大到誤差的範圍之外。所以他們認為空氣中應該含以一種不為人知的新氣體,而那個新氣體就是氬氣。
[1]
另外1882年H.F.紐厄爾和W.N.哈特萊從兩個獨立的實驗中觀測空氣的顏色光譜時,發現光譜中存在已知元素光譜無法解釋的譜線,但並沒有意識到那就是氬氣。由於在自然界中含量很多,氬是最早發現的稀有氣體,它的符號為Ar(在1957年以前,它的符號為A)。
[2]
氬的發現解釋了為什麼氮從空氣中提取的密度不同於分解氨獲取的。
Ramsay在空氣中提取的氬中移除了所有氮,由其和熱的鎂反應實現的,形成固態的氮化鎂。他之後得到了一種不發生反應的氣體,當他檢查其光譜後,他看到了一組新的紅色和綠色的線,從而確認了這是一種新的元素。
19世紀末期,英國物理學家瑞利勳爵發現利用空氣除雜製得的氮氣和從氨製得的氮氣的密度有大約是千分之一的差別。他在當時很有名望的英國《自然》雜誌上發表了他的發現,並請大家幫他分析其中的原因。倫敦大學化學教授萊姆塞推斷空氣中的氮氣裏可能含有一種較重的未知氣體。他們兩人又各自做了大量的實驗,終於發現了在空氣中還存在一種密度幾乎是氮氣密度一倍半的未知氣體。
1894年8月13日,英國科學協會在牛津開會,瑞利作報告,根據馬丹主席的建議,把新的氣體叫做argon(希臘文意思就是“不工作”、“懶惰”)。元素符號Ar。當然,當時發現的氬,實際上是氬和其他惰性氣體的混合氣體,正是因為氬在空氣中存在的惰性氣體的含量佔絕對優勢,所以它作為惰性氣體的代表被發現。氬的發現是從千分之一微小的差別開始的,是從小數點右邊第三位數字的差別引起的,不少化學元素的發現,許多科學技術的發明創造,都是從這種微小的差別開始的。
氬物理性質
氬在通常條件下為無色、無味氣體。有24種同位素,40Ar、36Ar、38Ar是穩定的,其中40Ar佔99.6%。
熔點 | -189.2℃ |
沸點 | -185.7℃ |
氣體密度 | 1.784g/L |
水中溶解度 | 33.6cm3/L |
在大氣中的含量 | 0.934% |
氬化學性質
氬的化學性質極其穩定,一般不與其它元素化合。
至今僅在極端條件下製得唯一的氬化合物氟氬化氫(HArF)。這個氟、氫和氬的化合物在-265℃才能保持穩定。此外,氬還可以作為客體分子,與水形成包合物。除了以上基態的物質外,已經發現含氬的離子和激發態配合物(像ArH和ArF),而根據理論計算顯示氬應該可以形成在室温下穩定的化合物,雖然還沒有發現它們存在的線索。
原子序數 | 18 |
原子量 | 39.98 |
原子半徑 | 1.54 |
氬主要用途
氬氣最主要的用處就是它的惰性,可以保護一些容易與周圍物質發生反應的東西。雖然其他的惰性氣體也有這些特性,但是氬氣在空氣中的含量最多,也是最容易取得,因此相對就比較便宜,具有經濟效益。另外氬氣便宜的原因還有它是製造液氧和液氮的副產品,而由於它們兩個都是工業上重要的原料,生產很多,所以每年都有很多的液氬副產品。
可用於滅火,用氬氣滅火的好處是幾乎不會破壞任何火場的物品,通常使在火場有特殊儀器時才使用,
是用於感應耦合等離子的氣體之一,保護成長中的硅晶體和鍺晶體,這晶體主要用於半導體學。
在博物館裏,會在一些重要文物的玻璃專櫃裏填充氬氣,避免氧化。
在釀酒的過程中,啤酒桶裏的填充物,它可以把氧氣置換,以避免啤酒桶裏的原料被氧化成乙酸。
在藥學裏,氬可以用於保護一些靜脈內的治療的藥物,舉個例子,像是對乙酰氨基酚。一樣的,這也是防止藥物受到氧氣的破壞。
用於冷卻AIM-9響尾蛇導彈的追蹤器,氬當時都是以高壓儲存,然後當釋放氣體後就可以帶走一些熱量。
為石墨電熔爐中的保護氣體,以免它被氧化。
另外氬氣的低傳熱率也是它的特性之一,像它可以作為隔熱窗户中兩層玻璃之間的填充物。因為它的低傳熱率和惰性,氬氣在水肺潛水可以用來作為膨脹潛水衣的氣體。氬氣還可以在水肺中代替氮氣(吸收純氧對身體不好,因此水肺中要添加其他氣體),因為氮氣在高壓下會溶進血液裏而造成氮麻醉,氬氣則可以減輕這種症狀。
使用特定的方法可以使氬氣離子化並且發光,這種功能可用於等離子燈和粒子物理學中的能量器。以氬作成的氬雷射會發出藍光,它在醫學外科中可用於連接動脈、去除腫瘤和治療眼睛的缺陷等。氬氣還可以用於濺鍍。另外氬-39有269年的半衰期,可以用於測定地下水和冰層的年齡,而鉀-氬年代測定法適用鉀-40衰變成氬-40的過程來用於測定火成岩的年齡。