Аргонът (Argon) е химичен елемент с атомен номер 18 и символ Ar, принадлежащ към групата на благородните газове. Той е безцветен, без мирис и безвкусен инертен газ, който представлява около 0.93% от атмосферата на Земята, което го прави третият най-разпространен газ след азота и кислорода.
| Аргон | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Аргон |
| Латинско / международно наименование | Argon |
| Химичен символ | Ar |
| Пореден номер (атомно число) | 18 |
| Период и група в таблицата | Период 3, група 18 |
| Блок (s, p, d, f) | p-блок |
| Категория / тип елемент | Благороден газ |
| Атомна маса | 39.948 u |
| Изотопи | ³⁶Ar, ³⁸Ar, ⁴⁰Ar |
| Средна атомна маса | 39.948 |
| Плътност (газ) | 1.784 g/L |
| Температура на топене | -189.3°C |
| Температура на кипене | -185.8°C |
| Кристална структура | Кубична (при твърдо състояние) |
| Цвят / външен вид | Безцветен газ |
| Агрегатно състояние при 20°C | Газообразно |
| Откривател / година на откриване | Лорд Релей и У. Рамзай, 1894 г. |
| Място на откриване | Великобритания |
| Етимология на името | От гр. argos – „мързелив“ |
| Окислителни степени | 0 |
| Електронна конфигурация | [Ne] 3s² 3p⁶ |
| Електроотрицателност (Паулинг) | – |
| Йонизационна енергия | 15.759 eV |
| Ковалентен радиус | – |
| Атомен радиус | 71 pm |
| Топлопроводимост | 0.01772 W/(m·K) |
| Електрическа проводимост | Изолатор |
| Магнитни свойства | Диамагнитен |
| Честота в земната атмосфера | 0.93% |
| Основни източници | Въздух, вулканични газове |
| Основни приложения | Заваряване, електроника, осветление, криогенни технологии |
| Биологично значение | Няма |
| Токсичност и безопасност | Нетоксичен, но може да измести кислорода |
| Използване в индустрията | Защитен газ, осветителни тела, лазери |
| Използване в медицината / фармацията | Аргонови лазери, хирургични апарати |
| Ядрени свойства | Изотоп ⁴⁰Ar използван за датиране на скали |
| Наличие във Вселената | 3.2 ppm |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | Повторно отделяне при фракционна дестилация |
| Глобално годишно производство | Над 700 000 тона (2024 г.) |
| Научна дисциплина | Химия, физика, астрономия |
| CAS номер | 7440-37-1 |
| PubChem CID | 23968 |
| Класификация по IUPAC | Благороден газ |
| Символика и културно значение | Символ на тишината, стабилността и чистата енергия |
Аргонът е уникален със своята изключителна химическа стабилност – почти не влиза в реакции с други вещества. Благодарение на тази инертност той се използва в индустрията, електрониката, заваряването, осветлението и криогениката.
Името му произлиза от гръцката дума argos – „ленив, бездействен“, която описва неговата химическа природа.
Физични и химични свойства
Аргонът е едноатомна молекула, без мирис, цвят и вкус. При нормални условия е газ, но при много ниски температури може да се втечни и втвърди.
Физични характеристики:
- Атомен номер: 18
- Атомна маса: 39.948 u
- Плътност (при 0°C): 1.784 g/L
- Температура на топене: -189.3°C
- Температура на кипене: -185.8°C
- Цвят / външен вид: Безцветен газ
- Агрегатно състояние: Газ при стайна температура
Аргонът не реагира с никакви химични елементи или съединения при стандартни условия. Едва при екстремни условия (например при изключително ниски температури или високо налягане) са получени няколко слаби съединения на аргон с флуор или водород, но те са нестабилни.
Като благороден газ, аргонът има пълна външна електронна обвивка (8 електрона), което обяснява неговата химическа инертност.
Историческо откриване
Аргонът е открит през 1894 г. от лорд Релей (John William Strutt) и сър Уилям Рамзай (William Ramsay). Двамата учени анализират въздуха, отстраняват азота, кислорода, въглеродния диоксид и водните пари, но остават с неизвестен газ, който не реагира с нищо.
Те го наричат argon, от гръцката дума argos – „мързелив“, заради неговата химическа бездейственост. Откритието на аргона води до идентифицирането и на останалите благородни газове: неон, криптон, ксенон и радон.
През 1904 г. Рамзай и Релей получават Нобелова награда за химия и физика за откриването на аргона и другите благородни газове.
Разпространение в природата
Аргонът е най-разпространеният благороден газ в земната атмосфера, като съставлява почти 1% от нейния обем.
Произходът му е двоен:
- Аргон-40 (⁴⁰Ar) – образува се при разпад на радиоактивния калий (⁴⁰K) в земната кора;
- Аргон-36 и Аргон-38 – произлизат от първичния аргон, останал от формирането на планетата.
- В атмосферата аргонът се натрупва непрекъснато, защото е химически стабилен и не реагира.
Изотопи
Аргонът има три стабилни изотопа:
- ³⁶Ar (0.334%)
- ³⁸Ar (0.063%)
- ⁴⁰Ar (99.603%)
Изотопът ⁴⁰Ar се образува естествено при радиоактивния разпад на ⁴⁰K и се използва в геохронологията – методът калий-аргоново датиране е важен инструмент за определяне възрастта на скали и минерали.
Производство
Промишленият аргон се получава чрез фракционна дестилация на течен въздух. Процесът включва охлаждане на въздуха до криогенни температури и последователно отделяне на азот, кислород и накрая аргон.
Тъй като аргонът се съдържа в малки количества в атмосферата, добивът му е сравнително енергоемък, но лесно се комбинира с производството на кислород и азот.
Приложения
Аргонът е изключително ценен заради своята химическа инертност, която го прави идеален защитен газ.
- Заваряване и металургия - Използва се като защитна атмосфера при заваряване на метали (алуминий, титан, неръждаема стомана), за да се предотврати окисляването.
- Електроника и полупроводници - Аргонът се използва при производство на микрочипове, транзистори и LCD дисплеи, където дори малко количество кислород може да повреди процеса.
- Осветление и лазери - Използва се в аргонови лампи и лазери (Ar-ion лазери), които намират приложение в хирургията, офталмологията и научните изследвания. В смес с неон или хелий се използва за специални газоразрядни лампи.
- Криогенна техника - Течният аргон служи като охладител при изследвания на свръхпроводници и в ускорители на частици.
- Консервация и архивиране - Използва се за съхранение на документи, произведения на изкуството и вино, тъй като предотвратява окисляването.
- В медицината - Аргонът участва в аргон-плазмени коагулатори, използвани при хирургични операции за спиране на кръвотечение.
Биологично и здравно значение
Аргонът няма биологична функция в човешкия организъм. Той е нетоксичен, но в затворени пространства може да измести кислорода и да предизвика асфиксия (задушаване). При вдишване на аргон под високо налягане (например при дълбоководно гмуркане) може да настъпи инертно-газова наркоза – състояние, подобно на това, което причинява азотът.
Екологично значение
Аргонът е неактивен и безвреден за околната среда. Той не участва в химични цикли, не влияе върху климата и не допринася за парниковия ефект. В резултат на това се счита за най-безопасния индустриален газ.
Интересни факти
Аргонът е третият по изобилие газ в атмосферата след азота и кислорода. В космоса аргонът е открит в атмосферата на Марс, Венера и Титан. Светлината от аргонови лампи е синьо-виолетова, често използвана в научни уреди.
В някои винарни се използва аргон, за да предпази от окисляване отворени бутилки вино. В атомните реактори аргонът служи като инертен охлаждащ газ.