اگر کسی از شما بخواهد سه گاز فراوان موجود در جو یا اتمسفر زمین را نام ببرید، ممکن است به ترتیب اکسیژن، دی اکسید کربن و نیتروژن را انتخاب کنید. اگرچه شاید تاحدی درست حدس زده باشید، اما باید بدانید که پس از نیتروژن(N2) و اکسیژن(O2) ، سومین گاز فراوان، گاز نجیب آرگون است که فقط کمتر از 1 درصد از ترکیب اتمسفر را تشکیل می دهد. گاز آرگون به این دلیل نجیب نامیده می شود که از نظر شیمیایی تمایلی به واکنش با عناصر دیگر نشان نمی دهد. از گازهای نجیب مثل آرگون برای کاربردهای خاصی استفاده می شود. از کاربرد عمده گاز آرگون می توان به استفاده از آن درلامپ های نئون، قابلیت استفاده برای تعیین عمر اشیاء تاریخی، استفاده به عنوان عایق در تولید فلزات، استفاده به عنوان گاز جوشکاری و استفاده در پرینترهای سه بعدی اشاره کرد.
خانواده گازهای نجیب
خانواده گازهای نجیب شامل شش عنصر هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون و رادون است. گازهای نجیب هیچ الکترون قابل اشتراکی ندارند. به عبارت دیگر آن ها نه کمبودی در ساختار اتمی خود دارند که توسط اتم های دیگر اصلاح شود و نه الکترون اضافه ای دارند که آن را با بقیه اتم ها به شراکت بگذارند. به این گازها بی اثر نیز گفته می شود. گازهای نجیب از نظر شیمیایی بسیار پایدارند و تنها عناصری هستند که به حالت گازی شکل در دمای اتاق وجود دارند.
ویژگی ها و خواص آرگون
آرگون، به صورت اختصاری Ar نوشته می شود و هجدهمین عنصر در جدول تناوبی است. پس از هیدروژن و هلیوم، آرگون را می توان سومین عنصر سبک در جهان هستی، به شمار آورد. از نظر فیزیکی، بی رنگ، بی بو و بی مزه و دارای وزن مولکولی 39.7 گرم در هر مول است. این عنصر دارای چندین ایزوتوپ است ( ایزوتوپ های یک عنصر، تعداد پروتون یکسان و تعداد نوترون متفاوتی دارند). از ایزوتوپ های آرگون در کاربردهای متنوع آن بهره برده می شود.
کاربردهای مختلف آرگون
گاز آرگون دارای کاربردهای بسیار مهمی است که در زندگی روزمره ما بسیار تاثیرگذار است. در زیر به 5 مورد از مهمترین کاربردهای آن اشره می کنیم.
لامپ های نئون
لامپ نئون، یک اصطلاح عمومی برای هر لامپی است که با استفاده از یک گاز نجیب ایجاد می شود. وقتی انرژی الکتریکی از یک گاز نجیب عبور می کند، نور ساطع می شود. در واقع با عبور انرژی الکتریکی از گازهای نجیب مثل آرگون، الکترون های آخرین تراز اتمی آن ها برانگیخته شده و به سطح انرژی بالاتر منتقل می شوند. این الکترون ها هنگام برگشت به حالت اولیه در مدار اتمی، از خود فوتون ( نور ) منتشر می کنند. در لامپ های نئونی معمولا از آرگون به همراه گاز نئون و کریپتون استفاده می شود.
تعیین عمر اشیاء تاریخی
با استفاده از گاز آرگون به همراه پتاسیم (K) که نوزدهمین عنصر جدول تناوبی است، می توان تاریخ گذاری اشیاء بسیار قدیمی را انجام داد. پتاسیم به طور معمول دارای 19 پروتون و آرگون دارای 18 پروتون است. وقتی یک ذره ی پرانرژی رادیواکتیو به نام ذره بتا با پتاسیم برخورد کند، می تواند یکی از پروتون های هسته پتاسیم را به نوترون تبدیل کرده و بدین ترتیب اتم را به آرگون (18 پروتون) تغییر دهد. این پدیده به صورت طبیعی و با گذشت زمان برای اشیاء و مواد مختلف با سرعت بسیار آهسته ای اتفاق می افتد. بنابراین اگر دانشمندان به طور مثال نمونه ای از سنگ های آتشفشانی را مورد بررسی قرار دهند، می توانند نسبت آرگون به پتاسیم موجود در نمونه را (که به مرور زمان به تدریج افزایش می یابد) با یک نمونه جدید و نو مقایسه کرده و عمر تقریبی سنگ را تخمین بزنند.
گاز محافظ در جوشکاری
یکی از کاربردهای متداول آرگون در جوشکاری است. در جوشکاری به آرگون، گاز محافظ گفته می شود. زیرا این گاز فضای اطراف محل جوشکاری را اشغال کرده و از بروز واکنش های ناخواسته مثل احتراق که به دلیل گازهای واکنشی مانند اکسیژن رخ می دهد، جلوگیری می کند. کاربرد گاز آرگون در جوشکاری بسیار مهم است به دلیل اینکه این گاز از نظر شیمیایی بسیار بی اثر است.
اصلاح حرارتی (Heat Treating)
در این کاربرد نیز مشابه با استفاده در جوشکاری، از گاز آرگون به عنوان یک گاز خنثی و بی اثر استفاده می شود تا فرآیندهای اصلاح حرارتی در غیاب اکسیژن و نیتروژن به صورت کنترل شده، انجام شود.
چاپ سه بعدی
از گاز آرگون در چاپ سه بعدی نیز استفاده می شود. در هنگام گرم شدن و خنک شدن سریع مواد اولیه در پرینتر سه بعدی، گاز آرگون از اکسیداسیون و واکنش های دیگر جلوگیری می کند.
فرآیند تولید فلزات
مشابه با کاربردهای قبلی، در تولید فلزات نیز برای جلوگیری از اکسیداسیون و واکنش های ناخواسته از گاز آرگون استفاده می شود.
خطرات گاز آرگون
گرچه آرگون از نظر شیمیایی بی اثر است اما به معنی این نیست که برای سلامتی خطری ایجاد نمی کند. در صورت تماس، گاز آرگون می تواند چشم ها و پوست را تحریک کرده و اگر به شکل مایع باشد موجب سرمازدگی شود. مقادیر بالای گاز آرگون در یک محیط بسته می تواند منجر به ایجاد مشکلات تنفسی خفیف یا شدید گردد. علائم این مشکلات تنفسی شامل سردرد، سرگیجه، ضعف و لرزش و در موارد بسیار شدید کما یا حتی مرگ است. در صورت استنشاق آرگون، باید در ابتدا فرد را از محل غنی از آرگون خارج کرده و با اقداماتی مثل اکسیژن رسانی با ماسک، تلاش شود تا سطح اکسیژن خون به حد طبیعی برسد.
منبع: sciencing
