C-triada.ru

Строительный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Аргон это какой газ

Применение аргона в производстве

Аргон представляет собой одноатомный инертный газ, он не имеет вкуса, запаха и цвета. А в периодической таблице Менделеева порядковый номер аргона восемнадцатый. Стоит сказать , что этот газ в природных условиях распространен не в соединениях химического характера, а в свободном виде. Воздух нашей планеты содержит в себе 0,95 % аргона. Кстати, этот газ есть в морской воде и земной коре.

Аргон впервые был открыт в 1882 году Джоном Рэлеем, знаменитым английским физиком. Благодаря опытам и научным экспериментам Рэлей обнаружил, что переработанный литр азота более увесист, чем тот же литр вещества, полученного после распада азотистого соединения.

Опубликованное открытие позволило выдвинуть гипотезы о том, что имеются существенные разницы о величинах плотности газа, полученного двумя совершенно разными способами. Физики предположили что азот, выделившийся из воздуха, имеет в себе неизвестный газ с более высокой плотностью. Опыты продолжились, и позже был выделен аргон. Это самый инертный из газов, известных в девятнадцатом веке. В 1894 году учеными был сделан официальный доклад об аргоне и его свойствах.

Свойства аргона

Аргон является одноатомным газом. Он не имеет запаха, лишен цвета и вкуса. В стандартных атмосферных условиях плотность аргона составляет 1, 7839 кг/ м3. Примерно в ста миллилитрах обычной воды может раствориться около трех миллилитров аргона.

Температура кипения газа составляет минус 185 градусов по Цельсию, а температура плавления равна 189 градусам. У аргона имеется два химических соединения (HArF и CU(Ar)O). Эти соединения получаются при низкой минусовой температуре. Синтезируют аргон при помощи процедуры разделения воздуха на азот и кислород.

Применение газа

Аргон стоит довольно дешево и при этом он очень востребован в разнообразных промышленных сферах. Например, этот газ имеется в обычных лампах накаливания. Когда-то давно для этих целей использовался азот. Этот газ используется также в металлургической промышленности и в подобных смежных отраслях.

Плюс использования данного газа заключается в том, что он помогает не допустить вредный контакт металла с воздухом. Аргон используется в медицине. Он инертен, и это позволяет очищать инструменты, им также обрабатывают гидрокостюмы и используют как пропеллент для обычных аэрозольных упаковок.

В нашей компании вы можете купить аргон в баллонах с доставкой или самовывозом.

Меры безопасности

Аргон не взрывоопасен и не токсичен для человека. Но его высокая концентрация в воздухе может нанести вред человеку, так как может начаться кислородное голодание мозга, сопровождающееся потерей сознания и резкими головокружениями. Хоть аргон и не горючее вещество, но обращаться с ним надо аккуратно, так как при его нагревании повышается и его давление.

Контакт с жидкостью, содержащий аргон может вызвать серьезное обморожение конечностей. А при попадании аргона в глаза наступает потеря зрения, и появляются ожоги сетчатки. Поэтому при работе с аргоном следует обязательно носить защитную спецодежду и респираторы.

Следует помнить и о том, что аргон тяжелее воздуха в своем газообразном состоянии. И утечка газа из баллона может серьезно повлиять на физическое состояние человека. Обычно в промышленности при работе с аргоном используется шланговый противогаз или изолирующий прибор. Внимательно отслеживается уровень аргона в окружающем воздухе. По всем нормативам кислорода в помещении должно быть не менее девятнадцати процентов.

Аргон

Ar, химический элемент VIII гр. периодической системы Менделеева, относится к инертным газам (См. Инертные газы); атомный номер 18, атомная масса 39,948. При обычных условиях А. — газ без цвета, запаха и вкуса. К открытию А. привело обнаруженное в 1892 Дж. Рэлеем (См. Рэлей) превышение на 0,0016 г/л (при 0°С и 101 325 н/м 2 ) плотности азота из воздуха по сравнению с плотностью азота, полученного из его соединений. В 1894 Рэлей и У. Рамзай выделили из азота воздуха газ, обладающий химической инертностью (греч. argys — бездеятельный). После открытия других инертных газов они были объединены в отдельную нулевую группу периодической системы; теперь общепринято рассматривать их как главную подгруппу VIII гр.

В природе А. присутствует только в свободном виде. Атмосфера содержит 16-10 12 т А., земная кора 0,165·10 12 т, вода 0,752·10 12 т. Объёмная концентрация А. в воздухе 0,93%. Атмосферный А. состоит из трёх стабильных изотопов: 36 Ar (0,337% ), 38 Ar (0,063% ) и 40 Ar (99,600% ). Преобладание тяжёлого изотопа связано с его образованием при радиоактивном распаде природного калия (См. Калий) 40 K (в результате общее количество А. в атмосфере непрерывно возрастает). Вследствие высокого содержания 40 Ar атомная масса Ar больше, чем у следующего за ним в таблице Менделеева К. Из искусственно полученных радиоактивных изотопов А. для радиоактивной метки наиболее пригоден 37 Ar с периодом полураспада 35,0 дней. Плотность А. (при 0°С и 101 325 н/м 2 ) 1,7839 кг/м 3 , tпл —189,3°C, tkип —185,9°C. В 1 л воды при нормальных условиях растворяется 51,9 см 3 А. В металлах А. практически не растворим. Молекула А. одноатомна. Энергия первичной ионизации А. велика (15,755 эв или 2,5241·10 -18 адж), сродством к электрону А. не обладает. Все попытки получить валентные соединения А. оканчивались неудачей. А. способен образовывать Соединения включения (клатраты) с веществами, имеющими в своих кристаллических решётках полости с размерами, приблизительно соответствующими диаметру атома А. (H2O, D2O, фенол, гидрохинон). Наиболее полно изучен Ar·6H2O, впервые синтезированный в 1896 П. Вийаром при кристаллизации воды в атмосфере А. (давление А. 15,5 Мн/м 2 ). температура разложения Ar·6H2O при 101 325 н/м 2 42,0°C. А. с фенолом даёт соединение Ar·3С6Н5ОН. В соединениях включения, например в SO2·6H2O, можно SO2 изоморфно заместить Ar (работы Б. А. Никитина и др.), что даёт возможность синтезировать Ar·6H2O при нормальном давлении.

Читать еще:  Подключение дизель генератора к сети 380в

В промышленности А. получают в процессе разделения воздуха при глубоком охлаждении. Возможно получение А. из продувочных газов колонн синтеза аммиака. Отделять А. от других инертных газов лучше всего газохроматографическими методами. А. широко используется при термической обработке легко окисляющихся металлов. В защитной атмосфере из А. проводят, например, сварку и резку различных редких и цветных металлов, плавку Ti, W, Zr и т.д. В атмосфере А. выращивают кристаллы полупроводниковых материалов. А. заполняют электрические лампочки (А. снижает скорость испарения вольфрама и позволяет увеличить светоотдачу). Аргоновые трубки применяют для рекламы (сине-голубое свечение). На определении отношения 40 Ar : 40 K. основан один из методов определения возраста минералов (см. Геохронология). Радиоактивный А. иногда применяют для контроля вентиляционных систем.

Лит: Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В., Инертные газы, М., 1964; Головко Г. А., Аппараты и установки для производства аргона, М.—Л., 1965; Финкельштейн Д. Н., Инертные газы, М., 1961; Бердоносов С. С., Инертные газы вчера и сегодня, М., 1966.

Аргон – самый ленивый газ

Аргон добывают как побочный продукт, при получении кислорода и азота из воздуха методом низкотемпературной ректификации (см. Способы получения аргона)

Аргон был открыт Джоном Уильямом Стреттом (John Strutt) и Сэром Уильямом Рамзаем (Sir William Ramsay) при исследовании азота, полученного из воздуха химическим путем. Несовпадение плотности этого газа при различных способах получения натолкнуло этих ученых на идею о присутствии в воздухе какого-то тяжелого инертного газа, который и был выделен ими в 1894 г. и назван аргоном, что с греческого переводится как «ленивый», «медлительный», «неактивный».

Наиболее часто аргон применяют:

  • как защитный газ при сварке;
  • как плазмообразующий газ при плазменной сварке и резке;
  • для вытеснения кислорода и влаги из упаковки при хранении пищевых продуктов, что увеличивает срок их хранения (пищевая добавка Е938);
  • как газ для тушения огня в некоторых системах пожаротушения.

В сварочном производстве газообразный аргон применяют в качестве защитной среды при сварке активных и редких металлов (титана, циркония и ниобия) и сплавов на их основе, алюминиевых и магниевых сплавов, а также хромоникелевых коррозионностойких жаропрочных сплавов, легированных сталей различных марок.

Для сварки черных металлов аргон обычно используются в смеси с другими газами — кислородом, гелием, двуокисью углерода или водородом.

Аргон, являясь более тяжелым, чем воздух, своей струей лучше защищает металл при сварке в нижнем положении. Растекаясь по поверхности свариваемого изделия, он защищает достаточно длительно довольно широкую и протяженную зону как расплавленного, так и нагретого при сварке металла.

Низкий ионизационный потенциал аргона помогает получить превосходный профиль сварочного шва и сохранять хорошую и устойчивую дугу от начала до конца. В тоже время, низкий потенциал ионизации является причиной и низкого напряжения на дуге, что снижает тепловую мощность дуги (см. статью Свойства сварочной дуги в инертных газах — аргоне и гелии).

Применение аргона позволяет повысить температуру сварочной дуги, что улучшает проплавление сварного шва, увеличивая производительность сварки в целом. При этом проплавление приобретает «кинжальную» форму, что дает возможность выполнять однопроходную сварку в щелевую разделку металла больших толщин. При сварке в среде аргона (как и иных инертных газов) минимизируется выгорание активных легирующих элементов, что позволяет использовать более дешевые сварочные проволоки.

Читать еще:  Сколько весит газовый баллон 50 литров пустой

При TIG-сварке аргон служит защитой не только для сварочной ванны от вредного воздействия воздуха, а также инертной защитой конца электрода.

Хотя для дуговой сварки в целом аргон применяется гораздо чаще, чем гелий, однако при сварке листового алюминия толщиной менее 6 мм аргон рекомендуют смешивать с гелием, чтобы обеспечить нужную теплопроводность. В некоторых случаях аргонно-гелиевые смеси используют для зажигания дуги, после чего сварка происходит в присутствии гелия. Этот метод применяется для сварки толстолистового алюминия вольфрамовым электродом при постоянном токе.

Аргон не оказывает опасного воздействия на окружающую среду, но относится к асфиксантам (удушающий газ). Поскольку газообразный аргон тяжелее воздуха он может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается содержание кислорода в воздухе, что вызывает кислородную недостаточность и удушье.

Жидкий аргон – низкокипящая жидкость, которая может вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз.

Газообразный и жидкий аргон поставляется по ГОСТ 10157. Газообразный аргон хранят и транспортируют в стальных баллонах по ГОСТ 949 под давлением 15МПа.

Стальные баллоны должны соответствовать ГОСТ 949. Баллон окрашивается в серый цвет с зеленой полосой и зеленой надписью «АРГОН ЧИСТЫЙ».

Возможна также транспортировка аргона в жидком виде в специальных цистернах или сосудах Дьюара с последующей его газификацией.

Аргон — свойства, характеристики

В атмосфере содержится около 0,9% аргона. Аргон, который, как и азот, представляет собой нейтральный бесцветный газ, существует в природе только в составе атмосферного воздуха. Он не пригоден для поддержания жизни, однако незаменим в некоторых технологических процессах благодаря высокому уровню химической инертности и относительной простоте извлечения.

История открытия

История открытия аргона начинается в 1785 году, когда английский физик и химик Генри Кавендиш, изучая состав воздуха, решил установить, весь ли азот воздуха окисляется.

В течение многих недель он подвергал воздействию электрического разряда смесь воздуха с кислородом в U-образных трубках, в результате чего в них образовывались все новые порции бурых окислов азота, которые исследователь периодически растворял в щёлочи. Через некоторое время образование окислов прекращалось, но, после связывания оставшегося кислорода, оставался газовый пузырь, объём которого не уменьшался при длительном воздействии электрических разрядов в присутствии кислорода. Кавендиш оценил объём оставшегося газового пузыря в 1/120 от первоначального объёма воздуха. Разгадать загадку пузыря Кавендиш не смог, поэтому прекратил свое исследование, и даже не опубликовал его результатов. Только спустя много лет английский физик Джеймс Максвелл собрал и опубликовал неизданные рукописи и лабораторные записки Кавендиша.

Дальнейшая история открытия аргона связана с именем Рэлея, который несколько лет посвятил исследованиям плотности газов, особенно азота. Оказалось, что литр азота, полученного из воздуха, весил больше литра «химического» азота (полученного путём разложения какого-либо азотистого соединения, например, закиси азота, окиси азота, аммиака, мочевины или селитры) на 1,6 мг (вес первого был равен 1,2521, а второго 1,2505 г.). Эта разница была не так уж мала, чтобы можно было её отнести на счет ошибки опыта. К тому же она постоянно повторялась независимо от источника получения химического азота.

Не придя к разгадке, осенью 1892 года Рэлей в журнале «Nature» опубликовал письмо к учёным, с просьбой дать объяснение тому факту, что в зависимости от способа выделения азота он получал разные величины плотности. Письмо прочли многие учёные, однако никто не был в состоянии ответить на поставленный в нём вопрос.

У известного уже в то время английского химика Уильяма Рамзая также не было готового ответа, но он предложил Рэлею свое сотрудничество. Интуиция побудила Рамзая предположить, что азот воздуха содержит примеси неизвестного и более тяжелого газа, а Дьюар обратил внимание Рэлея на описание старинных опытов Кавендиша (которые уже были к этому времени опубликованы).

Пытаясь выделить из воздуха скрытую составную часть, каждый из учёных пошел своим путём. Рэлей повторил опыт Кавендиша в увеличенном масштабе и на более высоком техническом уровне. Трансформатор под напряжением 6000 вольт посылал в 50-литровый колокол, заполненный азотом, сноп электрических искр. Специальная турбина создавала в колоколе фонтан брызг раствора щёлочи, поглощающих окислы азота и примесь углекислоты. Оставшийся газ Рэлей высушил, и пропустил через фарфоровую трубку с нагретыми медными опилками, задерживающими остатки кислорода. Опыт длился несколько дней.

Рамзай воспользовался открытой им способностью нагретого металлического магния поглощать азот, образуя твёрдый нитрид магния. Многократно пропускал он несколько литров азота через собранный им прибор. Через 10 дней объём газа перестал уменьшаться, следовательно, весь азот оказался связанным. Одновременно путём соединения с медью был удален кислород, присутствовавший в качестве примеси к азоту. Этим способом Рамзаю в первом же опыте удалось выделить около 100 см³ нового газа.

Читать еще:  Для чего служат диоды

Итак, был открыт новый элемент. Стало известно, что он тяжелее азота почти в полтора раза и составляет 1/80 часть объёма воздуха. Рамзай при помощи акустических измерений нашёл, что молекула нового газа состоит из одного атома — до этого подобные газы в устойчивом состоянии не встречались. Отсюда следовал очень важный вывод — раз молекула одноатомна, то, очевидно, новый газ представляет собой не сложное химическое соединение, а простое вещество.

Много времени затратили Рамзай и Рэлей на изучение его реакционной способности по отношению ко многим химически активным веществам. Но, как и следовало ожидать, пришли к выводу: их газ совершенно недеятелен. Это было ошеломляюще — до той поры не было известно ни одного настолько инертного вещества.

Большую роль в изучении нового газа сыграл спектральный анализ. Спектр выделенного из воздуха газа с его характерными оранжевыми, синими и зелёными линиями резко отличался от спектров уже известных газов. Уильям Крукс, один из виднейших спектроскопистов того времени, насчитал в его спектре почти 200 линий. Уровень развития спектрального анализа на то время не дал возможности определить, одному или нескольким элементам принадлежал наблюдаемый спектр. Несколько лет спустя выяснилось, что Рамзай и Рэлей держали в своих руках не одного незнакомца, а нескольких — целую плеяду инертных газов.

7 августа 1894 года в Оксфорде, на собрании Британской ассоциации физиков, химиков и естествоиспытателей, было сделано сообщение об открытии нового элемента, который был назван аргоном. В своём докладе Рэлей утверждал, что в каждом кубическом метре воздуха присутствует около 15 г открытого газа (1,288 вес. %). Слишком невероятен был тот факт, что несколько поколений ученых не заметили составной части воздуха, да еще и в количестве целого процента! В считанные дни десятки естествоиспытателей из разных стран проверили опыты Рамзая и Рэлея. Сомнений не оставалось: воздух содержит аргон.

Через 10 лет, в 1904 году, Рэлей за исследования плотностей наиболее распространённых газов и открытие аргона получает Нобелевскую премию по физике, а Рамзай за открытие в атмосфере различных инертных газов — Нобелевскую премию по химии.

Основное применение

Пищевая отрасль

В контролируемой среде аргон может во многих процессах использоваться в качестве замены для азота. Высокая растворимость (в два раза превышающая растворимость азота) и определенные молекулярные характеристики обеспечивают его особые свойства при хранении овощей. При определенных условиях он способен замедлять метаболические реакции и значительно сокращать газообмен.

Производство стекла, цемента и извести

При использовании для заполнения ограждений с двойным глазурованием аргон обеспечивает превосходную тепловую изоляцию.

Металлургия

Аргон используется для предупреждения контакта и последующего взаимодействия между расплавленным металлом и окружающей атмосферой.

Использование аргона позволяет оптимизировать такие производственные процессы как перемешивание расплавленных веществ, продувка поддонов реакторов для предупреждения повторного окисления стали и обработка стали узкого применения в вакуумных дегазаторах, включая вакуумно-кислородное обезуглероживание, окислительно-восстановительных процессы и процессы открытого сжигания. Однако наибольшую популярность аргон приобрел в процессах аргоно-кислородного обезуглероживания нерафинированной высокохромистой стали, позволяя минимизировать окисление хрома.

Лабораторные исследования и анализы

В чистом виде и в соединениях с другими газами аргон используется для проведения промышленных и медицинских анализов и испытаний в рамках контроля качества.

В частности аргон выполняет функцию газовой плазмы в эмиссионной спектрометрии индуктивно-связанной плазмой (ICP), газовой подушки в атомно-абсорбционной спектроскопии в графитной печи (GFAAS) и газа-носителя в газовой хроматографии с использованием различных газоанализаторов.

В соединении с метаном аргон используется в счетчиках Гейгера и детекторах рентгеновского флуоресцентного анализа (XRF), где он выполняет функцию гасящего газа.

Сварка, резка и нанесение покрытия

Аргон используется в качестве защитной среды в процессах дуговой сварки, при поддуве защитного газа и при плазменной резке.

Аргон предупреждает окисление сварных швов и позволяет сократить объем дыма, сбрасываемого в процессе сварки.

Электроника

Сверхчистый аргон служит в качестве газа-носителя для химически активных молекул, а также в качестве инертного газа для защиты полупроводников от посторонних примесей (например, аргон обеспечивает необходимую среду для выращивания кристаллов силикона и германия).

В ионном состоянии аргон используется в процессах металлизации напылением, ионной имплантации, нормализации и травления при производстве полупроводников и высокоэффективном производстве материалов.

Автомобильная и транспортная отрасль

Затаренный герметизированный аргон служит для наполнения подушек безопасности в автомобилях.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector