پیش از آن که بگوییم کاربرد های گاز آرگون چیست لازم است به معرفی این گاز بپردازیم. گاز آرگون با نماد شیمیایی Ar و عدد اتمی 18 در جدول تناوبی عناصر در دسته ی گاز های نجیب قرار دارد. آرگون از نظر فراوانی سومین گاز در جو زمین به شمار می رود. یعنی دو برابر بخار آب و 23 برابر گاز کربن دی اکسید و 500 برابر گاز در جو زمین آرگون وجود دارد.
معرفی گاز آرگون
گاز آرگون (Argon) یک عنصر شیمیایی با نماد Ar است. این گاز بی‌رنگ، بی‌بو و غیرسمی بوده و حدود ۱٪ از جو زمین را تشکیل می‌دهد. این گاز معمولاً از طریق تقطیر هوای مایع استخراج می‌شود. آرگون در دمای -۱۸۵.۸ درجه سانتی‌گراد مایع و در دمای -۱۸۹.۴ درجه سانتی‌گراد به جامد تبدیل می‌شود.
کاربرد گاز آرگون به دلیل ویژگی‌های بی‌اثر بودن و پایداری شیمیایی، بسیار گسترده است. از آنجایی که آرگون با مواد دیگر واکنش نشان نمی‌دهد، در صنایع مختلف به‌عنوان یک گاز محافظ به کار می‌رود. مهم‌ترین کاربردهای آن در جوشکاری، پر کردن لامپ‌های روشنایی، آزمایشگاه و پزشکی است. گاز آرگون در پنجره دو جداره نیز کاربرد دارد.
ترکیبات گاز آرگون
گاز آرگون به‌دلیل بی‌اثر بودن، معمولاً به‌صورت خالص استفاده می‌شود و به‌ندرت با عناصر دیگر ترکیب می‌شود. با این حال، برخی ترکیبات آن در شرایط خاص تشکیل می‌شوند:
- آرگون فلورید (ArF): ترکیبی ناپایدار که در لیزرهای گازی استفاده می‌شود.
- آرگون هیدرید (ArH): در شرایط بسیار خاص و در محیط‌های آزمایشگاهی به‌دست می‌آید.
- ترکیبات پلاسمایی: آرگون در حالت پلاسما به‌عنوان حامل انرژی در فرآیندهای شیمیایی به‌کار می‌رود.
گاز آرگون با گازهای معمول مانند نیتروژن و اکسیژن ترکیب نمی‌شود، زیرا بی‌اثر است؛ اما در ترکیب با گازهای نجیب دیگر مانند کریپتون برای کاربردهای خاص کاربرد دارد.
ایزوتوپ های آرگون
ایزوتوپ آرگون 40 که حاصل تخریب پتاسیم 40 در پوسته زمین است فراوان ترین نوع آرگون در جو زمین بوده ولی در کل فراوان ترین ایزتوپ آرگون در کل جهان ایزوتوپ آرگون 36 است.
ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی گاز آرگون چیست؟
گاز آرگون (Argon) یکی از گازهای نجیب جدول تناوبی بوده و به دلیل ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاص خود، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. در ادامه به بررسی این ویژگی‌ها می‌پردازیم:
ویژگی‌های فیزیکی
- بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه: گاز آرگون به دلیل این خصوصیات، برای استفاده در محیط‌های حساس مانند صنایع پزشکی و آزمایشگاهی ایده‌آل است.
- چگالی بالا: چگالی آرگون تقریباً ۱.۴ برابر چگالی هوا است که باعث می‌شود در کاربردهایی نظیر عایق‌بندی حرارتی و صوتی مؤثر باشد.
- نقطه جوش و انجماد: آرگون در دمای -۱۸۵.۸ درجه سانتی‌گراد به مایع و در -۱۸۹.۴ درجه سانتی‌گراد به جامد تبدیل می‌شود.
- غیرقابل اشتعال: به دلیل عدم قابلیت اشتعال، آرگون در محیط‌های پرخطر صنعتی به‌عنوان یک گاز ایمن شناخته می‌شود.
- حلالیت کم در آب: این گاز به مقدار کمی در آب حل می‌شود که برای برخی کاربردهای خاص مفید است.
ویژگی‌های شیمیایی
- بی‌اثر بودن: آرگون یک گاز بی‌اثر است که با اکثر عناصر و ترکیبات شیمیایی واکنش نمی‌دهد. این خاصیت باعث می‌شود در فرآیندهایی که نیاز به یک محیط خنثی دارند، استفاده شود.
- عدم تشکیل ترکیبات پایدار: آرگون به ندرت ترکیباتی مانند آرگون فلورید (ArF) یا آرگون هیدرید (ArH) تشکیل داده که آن هم تنها در شرایط خاص و آزمایشگاهی رخ می‌دهد.
در نتیجه، ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی گاز آرگون آن را به یک ماده حیاتی در بسیاری از کاربردهای صنعتی، پزشکی و تحقیقاتی تبدیل کرده است.
نحوه تولید گاز آرگون
گاز آرگون یکی از گازهای نجیب موجود در جو زمین است که حدود ۰.۹۳٪ از هوا را تشکیل می‌دهد. به دلیل ویژگی‌های خاص خود، آرگون در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرآیند تولید این گاز شامل مراحل دقیق و فنی است که در ادامه توضیح داده می‌شود:
۱. جداسازی از هوا
آرگون به‌طور مستقیم از هوا استخراج می‌شود. هوا حاوی ۷۸٪ نیتروژن، ۲۱٪ اکسیژن و مقادیر کمی از گازهای دیگر، از جمله آرگون، است. برای جداسازی آرگون، ابتدا هوا تحت فرآیند فشرده‌سازی و خنک‌سازی قرار می‌گیرد.
۲. تقطیر جزء به جزء هوای مایع
در این مرحله، هوا به مایع تبدیل می‌شود. سپس از فرآیند تقطیر جزء به جزء استفاده می‌شود که در آن گازهای مختلف بر اساس نقاط جوش خود جدا می‌شوند. آرگون با نقطه جوش -۱۸۵.۸ درجه سانتی‌گراد بین نیتروژن (نقطه جوش -۱۹۶ درجه سانتی‌گراد) و اکسیژن (نقطه جوش -۱۸۳ درجه سانتی‌گراد) جدا می‌شود.
۳. خالص سازی
پس از جداسازی اولیه، گاز آرگون معمولاً حاوی مقادیر کمی از نیتروژن و اکسیژن است. برای دستیابی به خلوص بالا، فرآیند خالص‌سازی انجام می‌شود. در این مرحله، آرگون از طریق ستون‌های جداسازی پیشرفته عبور داده می‌شود تا ناخالصی‌ها حذف شوند.
۴. ذخیره‌سازی و توزیع
آرگون خالص در سیلندرهای فشار بالا یا مخازن مایع ذخیره و برای مصرف در صنایع مختلف عرضه می‌شود. بسته به نیاز مشتری، گاز آرگون با خلوص متفاوت (از صنعتی تا آزمایشگاهی) تولید و بسته‌بندی می‌شود.
این فرآیند دقیق و پیچیده به تولید گاز آرگون با کیفیت بالا کمک می‌کند که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تهیه آرگون به صورت صنعتی
از طریق تقطیر جزء به جزء هوای مایع آرگون را به دست می آورند. آرگون معمولاً به عنوان گاز بی اثر محافظ در جوشکاری و دیگر فرآیندهای صنعتی در دماهای بسیار بالا استفاده می شود. زیرا در دمای بسیار زیادی برخی از موادی که در حالت عادی واکنش پذیری ندارند، واکنش پذیر می شوند وآرگون می تواند مانع وارد شدن آن ها به هر واکنش شیمیایی شود.
ویژگی های گاز آرگون
انحلال پذیری گاز آرگون در آب تقریباً برابر با انحلال پذیری اکسیژن در آب و دو برابر انحلال پذیری نیتروژن در آب است. آرگون تقریباً در اکثر شرایط گازی بی اثر و غیر واکنش پذیر است و هیچ ترکیب پایداری از ان در دمای اتاق تشکیل می شود.
- آرگون از نظر شیمیایی بی اثر است.
- این گاز ارزان ترین جایگزین برای گاز نیتروژنبه شمار می رود.
- هدایت گرمایی گاز آرگون بسیار پایین است.
- آرگون دارای خواص الکترونی (یعنی یونش) است.
با وجود اینکه آرگون گازی بی اثر است، تحت شرایط ویژه برای مثال در دمای کمتر از 17 درجه کلوین گاز آرگون با فلوئور و هیدروژن می تواند آرگون فلوئوروهیدرید بسازد.
کاربرد های گاز آرگون
گاز آرگون ویژگی های مطلوبی دارد که آن را برای استفاده در مصارف خاص مناسب می سازد.
گاز های نجیب دیگر نیز برای کاربردهایی که آرگون در آن ها مورد استفاده قرار می گیرد، مناسب هستند. اما، آرگون تقریباً ارزان ترین گاز نجیب به شمار می رود زیرا به مقدار زیادی در جو زمین وجود دارد و قابل دسترسی است. به جز گاز هلیوم تقریباً گاز های نجیب دیگر نیز از همین راه تهیه می شود و فراوانی بیشتر آرگون، دستیابی به آن را ساده کرده است.
گاز آرگون مصارف صنعتی زیادی دارد. برای مثال از آرگون در کوره های الکتریکی گرافیت استفاده می کنند تا مانع سوختن گرافیت شود.
کاربرد گاز آرگون در صنایع ایران
گاز آرگون به دلیل ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی خاص خود، یکی از گازهای پراستفاده در صنایع ایران به شمار می‌رود. این گاز بی‌اثر و غیرسمی، به طور گسترده در جوشکاری، ساخت شیشه‌های دوجداره، صنایع آزمایشگاهی و بسیاری دیگر از حوزه‌ها کاربرد دارد. ویژگی‌هایی نظیر عدم واکنش‌پذیری و چگالی بالا، گاز آرگون را برای محیط‌هایی که نیاز به عایق‌بندی، حفاظت و پایداری دارند، ایده‌آل کرده است. در ادامه به بررسی کاربرد گاز آرگون در صنایع مختلف ایران پرداخته می‌شود.
صنایع بهداشت و درمان
در بیمارستان‌ها و مراکز بهداشتی، گاز آرگون برای ایجاد محیط‌های خنثی استفاده می‌شود. این گاز در ذخیره‌سازی نمونه‌های بیولوژیکی، مانند بافت‌ها و سلول‌ها و جلوگیری از اکسیداسیون مواد حساس بسیار مؤثر است.
نورپردازی
در صنعت نورپردازی، آرگون به‌عنوان گاز پرکننده در لامپ‌های فلورسنت و نئون به کار می‌رود. این کاربرد به دلیل ویژگی‌های بی‌اثر بودن و هدایت حرارتی پایین گاز آرگون است که به افزایش عمر لامپ‌ها و کاهش مصرف انرژی کمک می‌کند.
حفظ اسناد قدیمی
برای حفاظت از اسناد و کتاب‌های قدیمی که در معرض اکسیداسیون یا آسیب‌های محیطی قرار دارند، از گاز آرگون در محفظه‌های نگهداری استفاده می‌شود. این گاز از تخریب کاغذها و آثار تاریخی جلوگیری می‌کند.
جوشکاری و صنایع تولید فلزات
گاز آرگون در جوشکاری به‌عنوان یک گاز محافظ کاربرد دارد. این گاز در فرآیندهای TIG و MIG مانع از تماس فلزات داغ با اکسیژن و سایر گازهای مخرب می‌شود. آرگون همچنین در تولید آلیاژهای خاص مانند آلومینیوم و تیتانیوم برای محافظت از کیفیت فلز، کاربرد دارد.
شیشه‌های دوجداره
گاز آرگون در شیشه دو جداره به‌عنوان عایق حرارتی و صوتی استفاده می‌شود. این گاز با چگالی بالا و هدایت حرارتی پایین، از انتقال گرما و سرما جلوگیری کرده و باعث افزایش بهره‌وری انرژی در ساختمان‌ها می‌شود.
غواصی
در غواصی‌های عمیق، آرگون به‌عنوان گازی عایق برای گرم نگه داشتن لباس‌های غواصی استفاده می‌شود. این گاز با ویژگی‌های خود، فشار محیط را کاهش داده و ایمنی غواصان را تضمین می‌کند.
پزشکی
در پزشکی، گاز آرگون در جراحی‌های لیزری و برای از بین بردن بافت‌های آسیب‌دیده کاربرد دارد. همچنین از آن در سیستم‌های تصویربرداری پزشکی برای ایجاد محیط‌های خنثی و جلوگیری از اکسیداسیون استفاده می‌شود.
ساخت و ساز
در صنعت ساخت و ساز، گاز آرگون به‌عنوان پرکننده در پنجره‌های ساختمانی دوجداره استفاده می‌شود. این گاز با عایق‌بندی مناسب، باعث کاهش مصرف انرژی و افزایش راحتی در محیط داخلی ساختمان می‌شود.
خودروسازی
در صنعت خودروسازی، آرگون برای تولید قطعات حساس الکترونیکی و همچنین در جوشکاری قطعات فلزی و شیشه‌های خودرو استفاده می‌شود. این گاز از خوردگی و خرابی قطعات جلوگیری کرده و کیفیت نهایی محصولات را افزایش می‌دهد.
گاز آرگون آزمایشگاهی
گاز آرگون آزمایشگاهی برای ایجاد محیط‌های خنثی در آزمایش‌های علمی و صنعتی استفاده می‌شود. این گاز به‌ویژه در طیف‌سنجی و کروماتوگرافی کاربرد داشته، جایی که خلوص و پایداری گاز اهمیت ویژه‌ای دارد.
گاز آرگون با کاربردهای گسترده در صنایع مختلف ایران، از تولید محصولات صنعتی گرفته تا حفاظت از محیط‌های حساس، نقش مهمی در پیشبرد فناوری و بهبود کیفیت زندگی ایفا می‌کند.
در بسیاری از این فرآیند ها حضور نیتروژن یا اکسیژن می تواند تخریب مواد را در پی داشته باشد. برای مثال در جوشکاری قوس الکتریکی از ان استفاده می شود. در بعضی موارد از گاز آرگون موجب رشد کریستال های سیلیکون و ژرمانیوم نیز می شود.
خطرات گاز آرگون
خطرات گاز آرگون به‌طور مستقیم به سلامتی انسان ارتباط ندارد؛ زیرا گاز بی‌بو، بی‌رنگ و غیرسمی است. با این حال، در محیط‌های بسته و بدون تهویه مناسب، افزایش غلظت آرگون می‌تواند باعث کاهش سطح اکسیژن در هوا شود که خطر خفگی به دنبال دارد. افراد ممکن است دچار مشکلات تنفسی و سرگیجه شوند. بنابراین، استفاده از گاز آرگون در فضاهای محدود باید با دقت انجام شود و تهویه مناسب تأمین گردد.
خرید گاز آرگون
برای خرید گاز آرگون، اولین گام انتخاب تامین‌کننده معتبر است که بتواند گاز با کیفیت و خلوص مورد نیاز را فراهم کند. گاز آرگون در گریدهای مختلف برای مصارف صنعتی، آزمایشگاهی و پزشکی عرضه می‌شود، بنابراین انتخاب گرید مناسب بستگی به کاربرد خاص شما دارد. برای خرید گاز آرگون، معمولاً می‌توانید از فروشندگان آنلاین، توزیع‌کنندگان گازهای صنعتی یا نمایندگی‌های شرکتهای معتبر استفاده کنید.
مهم است که در زمان خرید، از حجم، فشار، نوع بسته‌بندی و قیمت مطلع شوید. همچنین، توجه به شرایط حمل و نقل و ایمنی در زمان استفاده از گاز آرگون بسیار حیاتی است؛ چرا که این گاز در محیط‌های بسته ممکن است خطر کاهش اکسیژن و خفگی ایجاد کند. در نهایت، توصیه می‌شود خرید خود را از منابع قابل اعتماد انجام دهید تا از کیفیت و اصالت گاز اطمینان حاصل کنید.
منابع:
