Argon

Argon
Chemická značka	Ar (lat. Argonum)
Atomové číslo	18
Izotopy	34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44
Relativní atomová hmotnost	39,944 amu
Elektronová konfigurace	[Ne] 3s2 3p6
Skupenství	Plynné
Teplota tání	−189,4 °C (83,6 K)
Teplota varu	−185,87 °C (87,13 K)
Ve vzduchu	0,93 %
Skupenské teplo varu (−186 °C)	6,274 kJ/mol
Skupenské teplo tání (−189 °C)	1,1084 kJ/mol
Kritická teplota	−122,28 °C (150,87 K)
Kritický tlak	4,898 MPa

Argon, chemická značka Ar, (lat. Argon) je chemický prvek patřící mezi vzácné plyny, které tvoří přibližně 1 % zemské atmosféry.

[editovat] Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Jedna ze dvou doposud známých sloučenin argonu - HArF

Bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, nereaktivní, úplně inertní. Doposud se podařilo připravit pouze dvě chemické sloučeniny argonu na helsinské univerzitě v roce 2000 - HArF a ArF. V 1 litru vody se rozpustí 33,6 ml argonu (je dokonce více rozpustnější než kyslík). Ještě o něco lépe se rozpouští v nepolárních organických rozpouštědlech. Argon lze adsorbovat na aktivním uhlí.

Argon stejně jako ostatní vzácné plyny má malý elektrický odpor a vede velmi dobře elektrický proud. Díky toho v uzavřených trubicích, kterými prochází elektrický proud, vznikají elektrické výboje. Toho se využívá v osvětlovací technice. Argon září při větší koncentraci červeně, při nižších přechází přes fialovou a modrou až k bílé barvě.

Kousek tajícího argonu

[editovat] Historický vývoj

Henry Cavendish a Joseph Priestley předpokládal přítomnost argonu ve vzduchu již v roce 1785, když se jim podařilo ze vzduchu odstranit kyslík reakcí s rozžhavenou mědí, oxid uhličitý rozpuštěním ve vodě a dusík odstranili působením elektrických výbojů na jeho směs s kyslíkem, při čemž vznikají oxidy dusíku a ty se rozpouští ve vodě za vzniku kyseliny dusičné. Plyn, který v nádobě zůstal, je tzv. atmosferický argon, který obsahuje pouze další vzácné plyny.

Objev argonu je oficiálně připisován lordu Rayleighovi a Williamu Ramsayovi roku 1894, kteří prvek objevily stejným způsobem jako Henry Cavendish a Joseph Priestley a pomocí zkoumání spektrálních čar došli k názoru, že se jedná o nový prvek a pojmenovali ho podle jeho netečnosti argon - líný.

[editovat] Výskyt a získávání

Argon je hojně zastoupen v zemské atmosféře. Tvoří přibližně její 1 % (ve 100 vzduchu je 934 ml argonu) je proto poměrně snadno získáván frakční destilací zkapalněného vzduchu. Atmosferický argon lze získat způsobem popsaným v historickém vývoji nebo frakční adsorpcí na aktivní uhlí při teplotě kapalného vzduchu.

[editovat] Využití

Argonová výbojka

• Inertních vlastností argonu se využívá především při svařování kovů, kde tvoří ochrannou atmosféru kolem roztaveného kovu a zabraňuje vzniku oxidů a nitridů a tím zhoršování mechanických vlastností svaru.

• V metalurgii se ochranná atmosféra argonu nasazuje při tavení slitin hliníku, titanu, mědi, platinových kovů a dalších.

• Růst krystalů superčistého křemíku a germania pro výrobu polovodičových součástek pro výpočetní techniku se uskutečňuje v atmosféře velmi čistého argonu.

• Argon se ve směsi s dusíkem používá jako ochranná atmosféra žárovek a jako prostředí pro uchovávání potravin. V této směsi se také používá k plnění sáčků (například brambůrek), které jsou takto ochráněny před zvlhnutím a před rozmačkáním.

• Čistého argonu se používá ve výbojkách, elektrických obloucích a doutnavých trubicích, kde podle koncentrace dokáže vytvořit červenou, fialovou, modrou a bílou barvu.

• Výrazný přínos pro analytickou chemii znamenal objev a technické zvládnutí práce s dlouhodobě udržitelným plazmatem, tzv. indukčně vázaným plazmatem, označovaným obvykle zkratkou ICP. Jako nejvhodnější médium pro přípravu tohoto plazmatu se ukázal právě čistý argon. Proudící plyn o průtoku 10 – 20 l/min je přitom ve speciálním hořáku buzen vysokofrekvenčním proudem o frekvenci řádově desítek MHz a příkonu 0,5 – 2 kWh. Tímto způsobem je možno udržet argonové plazma o teplotě 6 – 80 00 K po téměř neomezenou dobu. V současné době se toto medium uplatňuje ve dvou analytických technikách:

• • ICP-OES neboli optická emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem, která vychází ze skutečnosti, že při teplotě nad 6 000 K je vybuzena velká většina emisních čar ve spektrech prvků. Analyzovaný roztok je dávkován do plazmatu, kde se okamžitě odpaří a dojde k disociaci všech chemických vazeb. Kvalitním monochromátorem jsou pak monitorovány úseky emisního spektra, ve kterých se nacházejí emisní linie analyzovaných prvků. Změřená intenzita emitovaného záření o vlnové délce emisní line je úměrná koncentraci měřeného prvku v roztoku.

• • ICP-MS neboli hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem, kde se využívá faktu, že většina atomů, které se plazmatu dostanou, je vysokou energií toho prostředí ionizována za vzniku iontů M⁺. Vzniklé ionty jsou poměrně komplikovaným systémem přechodových komor převedeny do prostředí o tlaku řádově 10^-5 Torr a dále do klasického kvadrupolového analyzátoru. Analyzátor provede několik set až několik tisíc skenů počtu iontů na zvolených hodnotách hmotností atomů a vyhodnotí obsahy prvků v měřeném roztoku na základě získané intenzity signálu.

[editovat] Literatura a webové stránky

1. Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
2. Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
3. Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
4. N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
5. Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [1]
6. Chemický vzdělávací portál [2]
7. WebElements (anglicky) [3]
8. Periodická tabulka prvků [4]

Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu

Argon