تعريف

الأرجون- عنصر كيميائي ينتمي إلى فئة الغازات الخاملة (النبيلة). يقع في الفترة الثالثة من المجموعة الثامنة (أ) من المجموعة الفرعية، إذا نظرت إلى الجدول الدوري القصير، أو في المجموعة الثامنة عشرة، إذا نظرت إلى الجدول الطويل.

التعيين - ع. ينتمي إلى عائلة العناصر p. الرقم التسلسلي هو 18. الوزن الذري هو 39.948 amu.

التركيب الالكتروني لذرة الأرجون

تتكون ذرة الأرجون من نواة موجبة الشحنة (+18)، تتكون من 18 بروتونًا و22 نيوترونًا، يتحرك حولها 18 إلكترونًا في 3 مدارات.

رسم بياني 1. الهيكل التخطيطي لذرة الأرجون.

توزيع الإلكترونات بين المدارات هو كما يلي:

1س 2 2س 2 2ص 6 3س 2 3ص 6 .

مستوى الطاقة الخارجي لذرة الأرجون مكتمل تمامًا - 8 إلكترونات. يأخذ مخطط الطاقة للحالة الأرضية الشكل التالي:

حالة متحمسة رغم وجود مكان شاغر 3 د- لا يوجد مدار، ولهذا السبب يصنف النيون على أنه غاز خامل. كيميائيا فهو غير نشط.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

مثال 2

نعلم جميعًا أن الأرجون يستخدم في لحام المعادن المختلفة، لكن لم يفكر الجميع في ماهية هذا العنصر الكيميائي. وفي الوقت نفسه، تاريخها غني بالأحداث. ما يميزه هو أن الأرجون هو مثال استثنائي للجدول الدوري لمندليف، الذي لا يوجد لديه نظائره. تساءل العالم نفسه ذات مرة كيف يمكنه الوصول إلى هنا.

ويوجد حوالي 0.9% من هذا الغاز في الغلاف الجوي. مثل النيتروجين، فهو محايد، عديم اللون والرائحة. إنها ليست مناسبة للحفاظ على الحياة، لكنها ببساطة لا يمكن الاستغناء عنها في بعض مجالات النشاط البشري.

رحلة قصيرة في التاريخ

تم اكتشافه لأول مرة من قبل رجل إنجليزي وفيزيائي بالتدريب ج. كافنديش، الذي لاحظ وجود شيء جديد مقاوم للتأثيرات الكيميائية في الهواء. ولسوء الحظ، لم يتعلم كافنديش أبدًا طبيعة الغاز الجديد. وبعد ما يزيد قليلاً عن مائة عام، لاحظ ذلك عالم آخر، جون ويليام سترات. وتوصل إلى نتيجة مفادها أن هناك خليطًا من الغاز مجهول المصدر في النيتروجين الموجود في الهواء، لكنه لم يتمكن بعد من فهم ما إذا كان أرجونًا أم شيئًا آخر.

وفي الوقت نفسه، لم يتفاعل الغاز مع المعادن المختلفة والكلور والأحماض والقلويات. أي أنها كانت خاملة بطبيعتها من وجهة نظر كيميائية. والمفاجأة الأخرى كانت اكتشاف أن جزيء الغاز الجديد يحتوي على ذرة واحدة فقط. وفي ذلك الوقت، كان مثل هذا التركيب للغازات لا يزال مجهولا.

لقد صدم الإعلان العلني عن الغاز الجديد العديد من العلماء من جميع أنحاء العالم – فكيف يمكن التغاضي عن وجود غاز جديد في الهواء خلال العديد من الدراسات والتجارب العلمية؟! ولكن ليس كل العلماء، بما في ذلك مندليف، يؤمنون بهذا الاكتشاف. انطلاقا من الكتلة الذرية للغاز الجديد (39.9)، ينبغي أن يقع بين البوتاسيوم (39.1) والكالسيوم (40.1)، ولكن تم اتخاذ الموقف بالفعل.

كما ذكرنا من قبل، فإن للأرجون تاريخًا بوليسيًا غنيًا. لبعض الوقت تم نسيانه، ولكن بعد اكتشاف الهيليوم، تم الاعتراف بالغاز الجديد رسميًا. وتقرر تخصيص موضع صفر منفصل له يقع بين الهالوجينات والمعادن القلوية.

ملكيات

من بين الغازات الخاملة الأخرى المدرجة في المجموعة الثقيلة، يعتبر الأرجون الأخف وزنا. كتلته تتجاوز وزن الهواء بمقدار 1.38 مرة. ويتحول الغاز إلى الحالة السائلة عند درجة حرارة -185.9 درجة مئوية، وعند -189.4 درجة مئوية والضغط العادي يتصلب.

يختلف الأرجون عن الهيليوم والنيون من حيث أنه يمكن أن يذوب في الماء - عند درجة حرارة 20 درجة بكمية 3.3 مل لكل مائة جرام من السائل. ولكن في عدد من المحاليل العضوية يذوب الغاز بشكل أفضل. يؤدي تعرضه للتيار الكهربائي إلى توهجه، ولهذا أصبح يستخدم على نطاق واسع في معدات الإضاءة.

اكتشف علماء الأحياء خاصية مفيدة أخرى يمتلكها الأرجون. هذا هو نوع من البيئة التي يشعر فيها النبات بالارتياح، كما أثبتت التجارب. لذلك، في جو غاز، ظهرت بذور الأرز والذرة والخيار والجاودار المزروعة. وفي جو آخر، حيث 98% أرجون و2% أكسجين، تنبت الخضروات مثل الجزر والخس والبصل بشكل جيد.

وما يميزه بشكل خاص هو أن محتوى هذا الغاز في القشرة الأرضية أكبر بكثير من محتوى العناصر الأخرى الموجودة في مجموعته. محتواه التقريبي هو 0.04 جرام للطن. وهذا يعادل 14 ضعف كمية الهيليوم و57 ضعف كمية النيون. أما بالنسبة للكون من حولنا، فهناك المزيد منه، خاصة في النجوم المختلفة وفي السدم. وفقًا لبعض التقديرات، يوجد الأرجون في الفضاء الواسع أكثر من الكلور والفوسفور والكالسيوم والبوتاسيوم المتوفر بكثرة على الأرض.

استلام الغاز

الأرجون الموجود في الأسطوانات التي نجده فيها غالبًا هو مصدر لا ينضب. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه في كل الأحوال يعود إلى الغلاف الجوي لأنه لا يتغير فيزيائياً أو كيميائياً عند استخدامه. قد يكون الاستثناء هو الحالات التي يتم فيها استهلاك كمية صغيرة من نظائر الأرجون للحصول على نظائر وعناصر جديدة أثناء التفاعلات النووية.

وفي الصناعة، يتم إنتاج الغاز عن طريق فصل الهواء إلى أكسجين ونيتروجين. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء الغاز كمنتج ثانوي. ولهذا الغرض، يتم استخدام معدات تصحيح مزدوجة صناعية خاصة مع عمودين للضغط العالي والمنخفض ومبخر مكثف متوسط. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام مخلفات إنتاج الأمونيا لإنتاج الأرجون.

منطقة التطبيق

يشمل نطاق تطبيق الأرجون عدة مجالات:

• الصناعات الغذائية؛
• علم المعادن.
• البحوث والتجارب العلمية؛
• أعمال اللحام؛
• الالكترونيات.
• صناعة السيارات.

تم العثور على هذا الغاز المحايد داخل الكفوف الكهربائية، مما يبطئ تبخر ملف التنغستن في الداخل. وبسبب هذه الخاصية، يتم استخدام آلات اللحام المعتمدة على هذا الغاز على نطاق واسع. يسمح لك الأرجون بتوصيل الأجزاء المصنوعة من الألومنيوم والدورالومين بشكل موثوق.

انتشر الغاز على نطاق واسع عند خلق جو وقائي وخامل. يعد هذا ضروريًا عادةً للمعالجة الحرارية لتلك المعادن التي تكون عرضة للأكسدة بسهولة. تنمو البلورات بشكل جيد في جو الأرجون لإنتاج عناصر شبه موصلة أو مواد فائقة النقاوة.

مزايا وعيوب استخدام الأرجون في اللحام

فيما يتعلق بمنطقة اللحام، يقدم الأرجون مزايا معينة. بادئ ذي بدء، الأجزاء المعدنية لا تسخن بنفس القدر أثناء اللحام. هذا يتجنب التشوه. تشمل المزايا الأخرى ما يلي:

• حماية موثوقة لخط اللحام.
• السرعة أعلى بكثير ؛
• العملية سهلة التحكم.
• يمكن ميكانيكية اللحام أو نقله بالكامل إلى الوضع التلقائي؛
• القدرة على ربط الأجزاء المصنوعة من معادن مختلفة.

في الوقت نفسه، ينطوي لحام الأرجون أيضًا على عدد من العيوب:

• عند اللحام، يحدث الإشعاع فوق البنفسجي؛
• لاستخدام قوس عالي الأمبير، يلزم تبريد عالي الجودة؛
• العمل الصعب في الهواء الطلق أو في المسودات.

ومع ذلك، مع وجود العديد من المزايا، فمن الصعب التقليل من أهمية لحام الأرجون.

تدابير وقائية

وينبغي توخي الحذر عند استخدام الأرجون. على الرغم من أن الغاز غير سام، إلا أنه يمكن أن يسبب الاختناق عن طريق استبدال الأكسجين أو تسييله. لذلك، من المهم للغاية التحكم في حجم O 2 في الهواء (19٪ على الأقل) باستخدام أجهزة خاصة، يدوية أو أوتوماتيكية.

يتطلب العمل بالغاز السائل الحذر الشديد، حيث أن درجة حرارة الأرجون المنخفضة يمكن أن تسبب قضمة صقيع شديدة في الجلد وتلفًا لقشرة العين. من الضروري استخدام النظارات والملابس الواقية. يجب على الأشخاص الذين يحتاجون إلى العمل في جو الأرجون ارتداء أقنعة الغاز أو أجهزة الأكسجين العازلة الأخرى.

الأرجون هو العنصر الثالث الأكثر وفرة في الهواء (بعد النيتروجين والأكسجين)، وهو ما يمثل حوالي 1.3٪ من الكتلة و 0.9٪ من حجم الغلاف الجوي للأرض.

في الصناعة، الطريقة الرئيسية لإنتاج الأرجون هي طريقة تصحيح درجة حرارة الهواء المنخفضة مع إنتاج الأكسجين والنيتروجين وما يرتبط بذلك من استخلاص الأرجون. يتم إنتاج الأرجون أيضًا كمنتج ثانوي في إنتاج الأمونيا.

يتم تخزين غاز الأرجون ونقله في أسطوانات فولاذية (وفقًا لـ GOST 949-73). الاسطوانة التي تحتوي على الأرجون النقي مطلية باللون الرمادي، ومكتوب عليها "الأرجون النقي" باللون الأخضر.

وفقًا لـ GOST 10157-79، يتم توفير الأرجون الغازي والسائل في نوعين: الدرجة الممتازة (بنسبة حجمية من الأرجون لا تقل عن 99.993%، ونسبة حجمية من بخار الماء لا تزيد عن 0.0009%) والدرجة الأولى (بنسبة حجمية). جزء من الأرجون لا يقل عن 99.987٪، جزء حجم الأرجون نسبة بخار الماء لا يزيد عن 0.001٪.

الأرجون ليس مادة متفجرة أو سامة، ولكن بتركيزات عالية في الهواء يمكن أن يشكل خطرا على الحياة: عندما ينخفض ​​حجم الأكسجين إلى أقل من 19٪، يحدث نقص الأكسجين، ومع انخفاض كبير في محتوى الأكسجين، يحدث الاختناق وفقدان الأكسجين. يحدث الوعي وحتى الموت.

تاريخ الاكتشاف

الأرجون هو أحد الغازات النبيلة، والتاريخ مليء باللحظات الدرامية حقًا. في عام 1785، اكتشف الكيميائي والفيزيائي الإنجليزي ج. كافنديش غازًا جديدًا في الهواء، وهو مستقر كيميائيًا بشكل غير عادي. ويشكل هذا الغاز حوالي مائة وعشرين من حجم الهواء. لكن كافنديش لم يتمكن من معرفة نوع الغاز الموجود.

تم تذكر هذه التجربة بعد 107 سنوات، عندما صادف جون ويليام ستروت (اللورد رايلي) نفس الشوائب، مع ملاحظة أن النيتروجين الموجود في الهواء كان أثقل من النيتروجين المعزول من المركبات. وبعد عدم العثور على تفسير موثوق لهذا الشذوذ، توجه رايلي، من خلال مجلة الطبيعة، إلى زملائه علماء الطبيعة بمقترح للتفكير معًا والعمل على كشف أسبابه...

وبعد ذلك بعامين، أثبت رايلي و. رامزي أن النيتروجين الموجود في الهواء يحتوي في الواقع على خليط من غاز غير معروف، أثقل من النيتروجين. يتصرف الغاز بشكل متناقض: فهو لم يتفاعل مع الكلور والمعادن والأحماض والقلويات، أي. كان خاملًا كيميائيًا تمامًا. ومفاجأة أخرى: أثبت رامزي أن جزيء هذا الغاز يتكون من ذرة واحدة - وحتى ذلك الحين لم تكن الغازات أحادية الذرة معروفة.

عندما أصدر رايلي ورامزي إعلانًا علنيًا عن اكتشافهما، ترك ذلك انطباعًا مذهلاً. بدا الأمر لا يصدق بالنسبة للكثيرين أن عدة أجيال من العلماء، الذين أجروا الآلاف من اختبارات الهواء، تجاهلوا مكوناته، وحتى مثل هذا العنصر الملحوظ - تقريبًا نسبة مئوية! بالمناسبة، في مثل هذا اليوم وهذه الساعة، 13 أغسطس 1894، حصل الأرجون على اسمه (من الكلمة اليونانية "أرغوس" - "كسول"، "غير مبال").

ولم يصدق جميع الكيميائيين تقرير اكتشاف غاز جديد، بل شكك مندليف نفسه في ذلك. يبدو أن اكتشاف الأرجون قد يؤدي إلى انهيار "مبنى" الجدول الدوري بأكمله. الكتلة الذرية للغاز (39.9) تضعه بين البوتاسيوم (39.1) والكالسيوم (40.1). ولكن في هذا الجزء من الجدول، تكون جميع الخلايا مشغولة لفترة طويلة. لم يكن للأرجون أي نظائر في الجدول، ولم يكن له مكان على الإطلاق في الجدول الدوري.

لذلك، حصل الأرجون على الاعتراف الرسمي بعد ربع قرن فقط، بعد اكتشاف الهيليوم. الآن لم يعد هناك مكان لعنصرين في الجدول الدوري. بعد مناقشات مطولة، توصل مندليف ورامزي إلى استنتاج مفاده أنه يجب تخصيص مجموعة منفصلة للغازات الخاملة تسمى مجموعة صفر بين الهالوجينات والمعادن القلوية.

يتم تفسير الخمول الكيميائي للأرجون (وكذلك الغازات الأخرى من المجموعة الصفرية) والطبيعة الأحادية لجزيئاته في المقام الأول من خلال التشبع الشديد لأغلفة الإلكترون.
من بين مجموعة الغازات الخاملة الثقيلة، يعتبر الأرجون هو الأخف. وهو أثقل 1.38 مرة من الهواء. يصبح سائلاً عند -185.9 درجة مئوية ويتجمد عند -189.4 درجة مئوية (تحت ظروف الضغط العادي). جزيء الأرجون أحادي الذرة.

على عكس الهيليوم والنيون، يتم امتصاصه جيدًا على أسطح المواد الصلبة ويذوب في الماء (3.29 سم 3 في 100 جم من الماء عند 20 درجة مئوية). يذوب الأرجون بشكل أفضل في العديد من السوائل العضوية. لكنه غير قابل للذوبان عمليا في المعادن ولا ينتشر من خلالها.

تحت تأثير التيار الكهربائي، يتوهج الأرجون بشكل مشرق، واليوم يستخدم توهج الأرجون الأزرق والأزرق على نطاق واسع في هندسة الإضاءة.

لقد وجد علماء الأحياء أن الأرجون يعزز نمو النبات. حتى في جو الأرجون النقي، ظهرت بذور الأرز والذرة والخيار والجاودار. ينمو البصل والجزر والخس بشكل جيد في جو يتكون من 98% أرجون و2% أكسجين فقط.

في الأرض وفي الكون

يوجد الأرجون على الأرض أكثر بكثير من جميع العناصر الأخرى في مجموعتها مجتمعة. ويبلغ متوسط ​​محتواه في القشرة الأرضية (كلارك) 0.04 جرام لكل طن، وهو ما يزيد 14 مرة عن الهيليوم و57 مرة أكثر عن النيون. ويوجد الأرجون في الماء بنسبة تصل إلى 0.3 سم3 لكل لتر من مياه البحر وما يصل إلى 0.55 سم3 لكل لتر من المياه العذبة. من الغريب أن يوجد كمية أكبر من الأرجون في هواء مثانة السباحة للأسماك مقارنة بالهواء الجوي. وذلك لأن الأرجون أكثر قابلية للذوبان في الماء من النيتروجين ...

إن "التخزين" الرئيسي للأرجون الأرضي هو الغلاف الجوي. ويحتوي (بالوزن) على 1.286%، و99.6% من الأرجون الجوي هو أثقل النظائر - الأرجون-40. ونسبة هذا النظير في الأرجون في القشرة الأرضية أكبر. وفي الوقت نفسه، بالنسبة للغالبية العظمى من العناصر الخفيفة، فإن الصورة هي عكس ذلك، حيث تسود النظائر الضوئية.

الأرجون موجود في مادة الكون بكثرة أكثر من كوكبنا. وهي وفيرة بشكل خاص في مسألة النجوم الساخنة والسدم الكوكبية. تشير التقديرات إلى أن كمية الأرجون في الفضاء أكبر من الكلور والفوسفور والكالسيوم والبوتاسيوم، وهي عناصر شائعة جدًا على الأرض.

كيف يتم إنتاج الأرجون؟

يحتوي الغلاف الجوي للأرض على 66. 1013 طن أرجون. مصدر الغاز هذا لا ينضب. علاوة على ذلك، يعود كل الأرجون تقريبًا عاجلاً أم آجلاً إلى الغلاف الجوي، لأنه لا يخضع لأي تغيرات فيزيائية أو كيميائية عند استخدامه. الاستثناء هو كميات صغيرة جدًا من نظائر الأرجون، والتي يتم إنفاقها لإنتاج عناصر ونظائر جديدة في التفاعلات النووية.

يتم إنتاج الأرجون كمنتج ثانوي عندما يتم فصل الهواء إلى الأكسجين والنيتروجين. عادة، يتم استخدام أجهزة فصل الهواء ذات التصحيح المزدوج، والتي تتكون من عمود منخفض الضغط العالي (الفصل المسبق)، وعمود علوي منخفض الضغط، ومبخر مكثف متوسط. في النهاية، تتم إزالة النيتروجين من الأعلى والأكسجين من المساحة الموجودة فوق المكثف.

إن تطاير الأرجون أكبر من تطاير الأكسجين، ولكنه أقل من تطاير النيتروجين. لذلك، يتم تحديد جزء الأرجون عند نقطة تقع تقريبًا عند ثلث ارتفاع العمود العلوي ويتم نقله إلى عمود خاص. تكوين جزء الأرجون: 10-12% أرجون، حتى 0.5% نيتروجين، والباقي أكسجين. في عمود "الأرجون" الملحق بالجهاز الرئيسي، يتم إنتاج الأرجون بمزيج من 3-10% أكسجين و3-5% نيتروجين. بعد ذلك تأتي تنقية الأرجون "الخام" من الأكسجين (كيميائيًا أو عن طريق الامتزاز) ومن النيتروجين (عن طريق التصحيح). يتم الآن إنتاج الأرجون بدرجة نقاء تصل إلى 99.99% على نطاق صناعي. يتم استخراج الأرجون أيضًا من مخلفات إنتاج الأمونيا - من النيتروجين المتبقي بعد ربط معظمه بالهيدروجين.

يوضح الجدول الخواص الفيزيائية الحرارية للأرجون في الحالة الغازية عند الضغط الجوي العادي حسب درجة الحرارة.

يتم توضيح خصائص الأرجون في الجدول عند درجات حرارة تتراوح من 0 إلى 600 درجة مئوية.

كما يتبين من الجدول، مع زيادة درجة الحرارة، تنخفض قيم خواص الأرجون مثل الكثافة وعدد براندتل، بينما تزداد التوصيلية الحرارية واللزوجة والانتشار الحراري.

على سبيل المثال، عند درجة حرارة 273 كلفن (0 درجة مئوية) الموصلية الحرارية للأرجونهي 0.0165 واط/(م درجة)، وعند درجة حرارة 600 درجة مئوية، تزداد الموصلية الحرارية للأرجون إلى قيمة 0.0394 واط/(م درجة).

ويوضح الجدول خصائص الغاز التالية:

• كثافة الأرجون، كجم/م3؛
• السعة الحرارية (الكتلة) المحددة، كيلوجول/(كجم درجة)؛
• معامل التوصيل الحراري، ث/(م درجة)؛
• اللزوجة الديناميكية، ؛
• الانتشار الحراري، م 2 / ث؛
• اللزوجة الحركية، م 2 / ث؛
• رقم براندتل.

ملاحظة: كن حذرا! يشار إلى الموصلية الحرارية للغاز في الجدول بقوة 10 2. لا تنسوا القسمة على 100!

كثافة الأرجون عند درجات حرارة وضغوط مختلفة

ويبين الجدول القيم كثافة الأرجونفي الحالة الغازية عند درجات حرارة وضغوط مختلفة.
يشار إلى كثافة الأرجون في الجدول عند درجات حرارة تتراوح من -203 إلى 4727 درجة مئوية وضغط من 0.01 إلى 1013 ضغط جوي.

وفقًا للجدول، عند ضغط 507 أجواء ودرجة حرارة -173 درجة مئوية، يتكون غاز الأرجون أقصى كثافة 1430 كجم/م3.
يتم تحقيق الحد الأدنى من كثافة الأرجون عند فراغ قدره 0.01 أجهزة الصراف الآلي. ودرجة حرارة 4727 درجة مئوية (الكثافة 0.00097 كجم/م3).

الموصلية الحرارية للأرجون عند درجات حرارة مختلفة

يوضح الجدول التوصيل الحراري للأرجون في الحالة الغازية عند الضغط الجوي العادي حسب درجة الحرارة.
يشار إلى الموصلية الحرارية في الجدول عند درجات حرارة تتراوح من 90 إلى 2000 كلفن.

من الجدول يتبع ذلك الموصلية الحرارية للأرجون في الحالة الغازيةعند الضغط الجوي العادي (1 بار)، فإنه يزيد أيضًا مع زيادة درجة الحرارة ويصل إلى قيمة 0.0667 واط/(م درجة) عند 2000 كلفن.
ملاحظة: كن حذرا! يشار إلى الموصلية الحرارية للأرجون بقوة 10 3. لا تنسوا القسمة على 1000!

التوصيل الحراري للأرجون في الحالة الغازية عند درجات حرارة عالية

يوضح الجدول التوصيل الحراري للأرجون في الحالة الغازية عند الضغط الجوي العادي عند درجات الحرارة المرتفعة.
يتم إعطاء الموصلية الحرارية في الجدول عند درجات حرارة تتراوح من 1500 إلى 5000 كلفن (من 1227 إلى 4727 درجة مئوية).

ومن الجدول واضح ذلك الموصلية الحرارية للأرجون في درجات حرارة عاليةمع زيادة درجة الحرارة تزداد أيضًا وتساوي 0.131 واط / (م درجة) عند 5000 كلفن.

الموصلية الحرارية للأرجون عند درجات حرارة وضغوط مختلفة

يوضح الجدول التوصيل الحراري للأرجون في الحالتين السائلة والغازية عند درجات حرارة وضغوط مختلفة.
يشار إلى الموصلية الحرارية عند درجات حرارة تتراوح من 90 إلى 1400 كلفن والضغط من 1 إلى 600 ضغط جوي.

حسب الجدول أقصى الموصلية الحرارية للأرجونيتم تحقيقه عند ضغط 600 بار ودرجة حرارة 100 كلفن (التوصيل الحراري هو 0.14 واط/(م درجة)).
ملاحظة: كن حذرا! يشار إلى الموصلية الحرارية بقوة 10 3. لا تنسوا القسمة على 1000!

يوضح الجدول التوصيل الحراري للأرجون في الحالة السائلة عند خط التشبع.
يشار إلى التوصيل الحراري للأرجون في الجدول عند درجات حرارة تتراوح من 90 إلى 150 كلفن.

معنى الموصلية الحرارية للأرجون السائلعلى خط التشبع يتناقص مع زيادة درجة الحرارة.
ملاحظة: كن حذرا! يشار إلى الموصلية الحرارية في الجدول بقوة 10 3. لا تنسوا القسمة على 1000!

يوضح الجدول التوصيل الحراري للأرجون في الحالة المتأينة عند درجة حرارة وضغط (تفريغ) منخفضين للغاية
يتم إعطاء الموصلية الحرارية في الجدول بالأبعاد سعر حراري / (م ساعة درجة)عند درجات حرارة تتراوح من 2 إلى 30 كلفن وفراغ إلى 0.0004 ضغط جوي.

وفقا للجدول، يمكن ملاحظة أن الحد الأقصى للتوصيل الحراري للأرجون المتأين هو 3.76.

مصادر:
1.
2.

الأرجون- غاز أحادي الذرة بنقطة غليان (عند الضغط الطبيعي) - 185.9 درجة مئوية (أقل قليلاً من الأكسجين، ولكنه أعلى قليلاً من النيتروجين). يذوب 3.3 مل من الأرجون في 100 مل من الماء عند 20 درجة مئوية، ويذوب الأرجون في بعض المذيبات العضوية بشكل أفضل بكثير من الماء.

حتى الآن، لا يُعرف سوى مركبين كيميائيين للأرجون - هيدروفلوريد الأرجون وCU(Ar)O، الموجودان في درجات حرارة منخفضة جدًا. بالإضافة إلى ذلك، يشكل الأرجون جزيئات مثيرة، أي جزيئات تكون فيها الحالات الإلكترونية المثارة مستقرة والحالة الأرضية غير مستقرة. هناك سبب للاعتقاد بأن مركب Hg-Ar غير المستقر للغاية والذي يتكون أثناء التفريغ الكهربائي هو مركب كيميائي (تكافؤ) حقيقي. من الممكن أن يتم الحصول على مركبات تكافؤ أخرى من الأرجون مع الفلور والأكسجين، والتي يجب أن تكون أيضًا غير مستقرة للغاية. على سبيل المثال، عند إثارة خليط من الأرجون والكلور كهربائيًا، من الممكن حدوث تفاعل في الطور الغازي لتكوين ArCl. كما أنه مع العديد من المواد التي توجد بين جزيئاتها روابط هيدروجينية (الماء والفينول والهيدروكينون وغيرها)، فإنها تشكل مركبات متضمنة (كلاثرات)، حيث توجد ذرة الأرجون، كنوع من "الضيف"، في تجويف يتكون في الشبكة البلورية بواسطة جزيئات المادة - المالك.

يتم الحصول على المركب CU(Ar)O من مركب اليورانيوم مع الكربون والأكسجين CUO. من المحتمل أن تكون هناك مركبات ذات روابط Ar-Si وAr-C: FArSiF3 وFArCCH.

إنتاج الأرجون

يحتوي الغلاف الجوي للأرض على 661013 طنًا من الأرجون. إن مصدر الأرجون هذا لا ينضب، خاصة وأن كل الأرجون تقريبًا يعود عاجلاً أم آجلاً إلى الغلاف الجوي، لأنه لا يخضع لأي تغيرات فيزيائية أو كيميائية عند استخدامه. الاستثناء هو كميات صغيرة جدًا من نظائر الأرجون، والتي يتم إنفاقها لإنتاج عناصر ونظائر جديدة في التفاعلات النووية.

يتم إنتاج الأرجون كمنتج ثانوي عندما يتم فصل الهواء إلى الأكسجين والنيتروجين. عادة، يتم استخدام أجهزة فصل الهواء ذات التصحيح المزدوج، والتي تتكون من عمود منخفض الضغط العالي (الفصل المسبق)، وعمود علوي منخفض الضغط، ومبخر مكثف متوسط. في النهاية، تتم إزالة النيتروجين من الأعلى، والأكسجين من المساحة الموجودة فوق المكثف.

إن تطاير الأرجون أكبر من تطاير الأكسجين، ولكنه أقل من تطاير النيتروجين. لذلك، يتم تحديد جزء الأرجون عند نقطة تقع تقريبًا عند ثلث ارتفاع العمود العلوي ويتم نقله إلى عمود خاص.

تكوين جزء الأرجون: 10...12% أرجون، حتى 0.5% نيتروجين، والباقي أكسجين. في عمود "الأرجون" المتصل بالجهاز الرئيسي، يتم إنتاج الأرجون بخليط من 3...10% أكسجين و3...5% نيتروجين.

يتم الآن إنتاج الأرجون بدرجة نقاء تصل إلى 99.99% على نطاق صناعي. يتم استخراج الأرجون أيضًا من مخلفات إنتاج الأمونيا - من النيتروجين المتبقي بعد ربط معظمه بالهيدروجين.

الأرجونيتم تخزينها ونقلها في اسطوانات بسعة 40 لترا مطلية باللون الرمادي مع خط أخضر ونقش أخضر. الضغط فيها 150 أجهزة الصراف الآلي. يعد نقل الأرجون المسال أكثر اقتصادا، حيث تستخدم قوارير ديوار وخزانات خاصة. تم الحصول على النظائر المشعة الاصطناعية للأرجون عن طريق تشعيع بعض النظائر المستقرة والمشعة (37Cl، 36Ar، 40Ar، 40Ca) مع البروتونات والديوترونات، وكذلك عن طريق تشعيع المنتجات المتكونة في المفاعلات النووية أثناء تحلل اليورانيوم بالنيوترونات. يتم استخدام النظائر 37Аr و 41Аr كمتتبعات إشعاعية: الأول - في الطب والصيدلة، والثاني - في دراسة تدفقات الغاز وفعالية التهوية وفي الأبحاث العلمية المختلفة. لكن بالطبع هذه ليست أهم استخدامات الأرجون.

تطبيق الأرجون

يحتوي الغلاف الجوي للأرض على 66,1013 طنًا من الأرجون. يتم إنتاج الأرجون كمنتج ثانوي عندما يتم فصل الهواء إلى الأكسجين والنيتروجين. إن تطاير الأرجون أكبر من تطاير الأكسجين، ولكنه أقل من تطاير النيتروجين. لذلك، يتم تحديد جزء الأرجون عند نقطة تقع تقريبًا عند ثلث ارتفاع العمود العلوي ويتم نقله إلى عمود خاص. تكوين جزء الأرجون: 10-12% أرجون، حتى 0.5% نيتروجين، والباقي أكسجين. في عمود "الأرجون" الملحق بالجهاز الرئيسي، يتم إنتاج الأرجون بمزيج من 3-10% أكسجين و3-5% نيتروجين. بعد ذلك تأتي تنقية الأرجون "الخام" من الأكسجين (كيميائيًا أو عن طريق الامتزاز) ومن النيتروجين (عن طريق التصحيح).

باعتباره الغاز الخامل الأكثر سهولة في الوصول إليه والأرخص نسبيًا، أصبح الأرجون منتجًا للإنتاج الضخم، خاصة في العقود الأخيرة. يذهب الجزء الأكبر من الأرجون المنتج إلى الصناعات المعدنية وأشغال المعادن وبعض الصناعات ذات الصلة.

في بيئة الأرجون، يتم تنفيذ العمليات التي يكون من الضروري فيها منع ملامسة المعدن المنصهر للأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون ورطوبة الهواء. يتم استخدام بيئة الأرجون في المعالجة الساخنة للتيتانيوم والتنتالوم والنيوبيوم والبريليوم والزركونيوم والهافنيوم والتنغستن واليورانيوم والثوريوم والمعادن القلوية. تتم معالجة البلوتونيوم في جو الأرجون لإنتاج بعض مركبات الكروم والتيتانيوم والفاناديوم وعناصر أخرى (عوامل اختزال قوية).

بالتطهير الأرجونتتم إزالة شوائب الغاز منه من خلال الفولاذ السائل. هذا يحسن خصائص المعدن. يتم استخدام اللحام بالقوس الكهربائي بشكل متزايد في بيئة الأرجون. في طائرة الأرجون، من الممكن لحام المنتجات والمعادن ذات الجدران الرقيقة التي كان من الصعب لحامها في السابق.

أحدث القوس الكهربائي في جو الأرجون ثورة في تكنولوجيا قطع المعادن. وكانت العملية أسرع بكثير، وأصبح من الممكن قطع صفائح سميكة من المعادن الأكثر صهرًا. الأرجون المنفوخ على طول عمود القوس (مخلوطًا بالهيدروجين) يحمي الحواف المقطوعة وقطب التنغستن من تكوين الأكسيد والنيتريد والأفلام الأخرى. وفي نفس الوقت، يقوم بضغط وتركيز القوس على سطح صغير، مما يجعل درجة الحرارة في منطقة القطع تصل إلى 4000-6000 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، فإن نفث الغاز هذا يقوم بنفخ منتجات القطع. عند اللحام بخبث الأرجون، ليست هناك حاجة للتدفقات وطلاءات الأقطاب الكهربائية، وبالتالي ليست هناك حاجة لتنظيف التماس من بقايا الخبث والتدفق.

تعد الرغبة في استخدام خصائص وقدرات المواد فائقة النقاوة أحد اتجاهات التكنولوجيا الحديثة. للحصول على درجة نقاء فائقة، هناك حاجة إلى وسائط واقية خاملة، وهي بالطبع نظيفة أيضًا؛ الأرجون هو أرخص الغازات النبيلة وأكثرها سهولة في الوصول إليها.

خصائص الأرجون

أنواع اللحام بالأرجون

الأرجون هو غاز خامل لا يتفاعل كيميائيا مع المعدن ولا يذوب فيه. تُستخدم الغازات الخاملة في لحام المعادن النشطة كيميائيًا (التيتانيوم والألومنيوم والمغنيسيوم وما إلى ذلك)، وكذلك في جميع الحالات التي يكون فيها من الضروري الحصول على لحامات متجانسة في التركيب مع المعدن الأساسي والحشو (الفولاذ عالي السبائك، إلخ.). توفر الغازات الخاملة الحماية للقوس والمعدن الملحوم دون ممارسة أي تأثير معدني عليه.

ويستخدم غاز الأرجون النقي في ثلاث درجات: الأعلى والأول والثاني. محتوى الأرجون هو على التوالي 99.99%؛ 99.98%؛ و 99.95%. شوائب - أكسجين (<0,005), азот (< 0,004) , влага(<0,003). Аргон хранится и поставляется в баллонах вместимостью 40л, под давлением 150 ? 98,06 кПа. Цвет окраски баллону присвоен серый, надпись «Аргон чистый» зеленого цвета.

اللحام بقوس الأرجون– اللحام بالقوس الكهربائي، حيث يستخدم الأرجون كغاز وقائي. يتم استخدام لحام قوس الأرجون مع التنغستن غير القابل للاستهلاك والأقطاب الكهربائية القابلة للاستهلاك. يمكن أن يكون اللحام يدويًا أو تلقائيًا. اللحام بقوس الأرجون باستخدام قطب التنغستن مخصص لحام طبقات المفاصل والمفاصل T والمفاصل الزاوية. يستخدم اللحام الكهربائي المستهلك في لحام المعادن غير الحديدية (Al، Mg، Cu، Ti وسبائكها) وسبائك الفولاذ.

يستخدم الأرجون في لحام البلازما كغاز لتشكيل البلازما. في لحام البلازما الدقيقة، يتم لحام معظم المعادن في أوضاع مستمرة أو نبضية مع قوس من القطبية المباشرة، حيث يتم حرقها بين قطب التنغستن لشعلة البلازما والمنتج في تيار من الغاز الخامل الذي يشكل البلازما - (في أغلب الأحيان) الأرجون.

اللحام بقوس الأرجون

اللحام بالقوس الكهربائي، حيث يُستخدم الأرجون كغاز وقائي.

GOST 2601-84 لحام المعادن. مصطلحات وتعريفات المفاهيم الأساسية (مع التعديلين رقم 1، 2)

ISO 14555:1998 اللحام. لحام القوس للأزرار المصنوعة من المواد المعدنية