Argon

Argon
3s2 3p6 40 Ar 18
↓ Periodická tabulka ↓
Zářící argon
Obecné
Název, značka, číslo	Argon, Ar, 18
Cizojazyčné názvy	lat. Argon
Skupina, perioda, blok	18. skupina, 3. perioda, blok p
Chemická skupina	Vzácné plyny
Koncentrace v zemské kůře	0,04 až 4 ppm
Koncentrace v mořské vodě	0,6 mg/l
Vzhled	Bezbarvý plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-37-1
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	39,944
Atomový poloměr	71 pm
Kovalentní poloměr	106 pm
Van der Waalsův poloměr	188 pm
Elektronová konfigurace	3s2 3p6
Ionizační energie
První	1520,6 KJ/mol
Druhá	2665,8 KJ/mol
Třetí	3931 KJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava	Krychlová plošně centrovaná
Molární objem	22,56×10−6 m3/mol (pevný) 22,4134×10−3 m3/mol (plynný)
Mechanické vlastnosti
Hustota	1,7838 kg/m3
Skupenství	Plynné
Tlak syté páry	100 Pa při 53K
Rychlost zvuku	323 m/s
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost	17,72×10−3 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	−189,35 °C (83,8 K)
Teplota varu	−185,85 °C (87,3 K)
Skupenské teplo tání	1,1084 KJ/mol
Skupenské teplo varu	6,274 KJ/mol
Měrná tepelná kapacita	520 Jkg−1K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Magnetické chování	Diamagnetický
Bezpečnost
GHS04 Varování
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P 36Ar 0,337% je stabilní s 18 neutrony 37Ar umělý 35,011 dne ε 0,813 87 37Cl 38Ar 0,063% je stabilní s 20 neutrony 39Ar umělý 269 roků β− 0,565 39K 40Ar 99,600% je stabilní s 22 neutrony 41Ar umělý 109,34 min β− 2,49 41K 42Ar umělý 32,9 roků β− 0,600 42K
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Ne ⋏ Chlor ≺ Ar ⋎ Kr

Argon, (chemická značka Ar, latinsky Argon) je chemický prvek patřící mezi vzácné plyny, které tvoří přibližně 1 % zemské atmosféry.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, velmi málo reaktivní. V 1 litru vody se rozpustí 33,6 ml argonu (je dokonce rozpustnější než kyslík). Ještě o něco lépe se rozpouští v nepolárních organických rozpouštědlech. Argon lze adsorbovat na aktivním uhlí.

Argon se stejně jako ostatní vzácné plyny snadno ionizuje a v ionizovaném stavu září. Toho se využívá v osvětlovací technice. Argon září při větší koncentraci červeně, při nižších přechází přes fialovou a modrou až k bílé barvě.

V roce 2000 byla připravena první sloučenina argonu - hydrofluorid argonu, HArF. Syntéza byla provedena reakcí argonu s fluorovodíkem v matrici z jodidu cesného při teplotě 8 K. Sloučenina je stabilní do teploty 40 K.

Historický vývoj

Henry Cavendish a Joseph Priestley předpokládali přítomnost argonu ve vzduchu již v roce 1785, když se jim podařilo ze vzduchu odstranit kyslík (reakcí s rozžhavenou mědí), oxid uhličitý (rozpuštěním ve vodě) a dusík (působením elektrických výbojů na jeho směs s kyslíkem, při čemž vznikají oxidy dusíku a ty se rozpouští ve vodě za vzniku kyseliny dusičné). Plyn, který v nádobě zůstal, je atmosférický argon, který obsahuje pouze další vzácné plyny.

Objev argonu je oficiálně připisován lordu Rayleighovi a Williamu Ramsayovi roku 1894, kteří prvek objevili stejným způsobem jako Henry Cavendish a Joseph Priestley a pomocí zkoumání spektrálních čar došli k názoru, že se jedná o nový prvek a pojmenovali ho podle jeho netečnosti argon – líný.

Výskyt a získávání

Argon je hojně zastoupen v zemské atmosféře. Tvoří přibližně její 1 % (ve 100 l vzduchu je 934 ml argonu) a je proto poměrně snadno získáván frakční destilací zkapalněného vzduchu. Atmosférický argon lze získat způsobem popsaným v historickém vývoji nebo frakční adsorpcí na aktivní uhlí při teplotě kapalného vzduchu.

Využití

• Inertních vlastností argonu se využívá především při svařování kovů, kde tvoří ochrannou atmosféru kolem roztaveného kovu a zabraňuje vzniku oxidů a nitridů a tím zhoršování mechanických vlastností svaru.

• V metalurgii se ochranná atmosféra argonu nasazuje při tavení slitin hliníku, titanu, mědi, platinových kovů a dalších.

• Růst krystalů superčistého křemíku a germania pro výrobu polovodičových součástek pro výpočetní techniku se uskutečňuje v atmosféře velmi čistého argonu.

• Argon se ve směsi s dusíkem používá jako ochranná atmosféra žárovek a jako prostředí pro uchovávání potravin. V této směsi se také používá k plnění sáčků (například brambůrků), které jsou takto ochráněny před zvlhnutím a před rozmačkáním.

• Čistého argonu se používá ve výbojkách, elektrických obloucích a doutnavých trubicích, kde podle koncentrace dokáže vytvořit červenou, fialovou, modrou a bílou barvu.

• Výrazný přínos pro analytickou chemii znamenal objev a technické zvládnutí práce s dlouhodobě udržitelným plazmatem, indukčně vázaným plazmatem, označovaným obvykle zkratkou ICP. Jako nejvhodnější médium pro přípravu tohoto plazmatu se ukázal právě čistý argon. Proudící plyn o průtoku 10 – 20 l/min je přitom ve speciálním hořáku buzen vysokofrekvenčním proudem o frekvenci řádově desítek MHz a příkonu 0,5 – 2 kWh. Tímto způsobem je možno udržet argonové plazma o teplotě 6 – 8000 K po téměř neomezenou dobu. V současné době se toto médium uplatňuje ve dvou analytických technikách:
• ICP-OES neboli optická emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem, která vychází ze skutečnosti, že při teplotě nad 6 000 K je vybuzena velká většina emisních čar ve spektrech prvků. Analyzovaný roztok je dávkován do plazmatu, kde se okamžitě odpaří a dojde k disociaci všech chemických vazeb. Kvalitním monochromátorem jsou pak monitorovány úseky emisního spektra, ve kterých se nacházejí emisní linie analyzovaných prvků. Změřená intenzita emitovaného záření o vlnové délce emisní line je úměrná koncentraci měřeného prvku v roztoku.
• ICP-MS neboli hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem, kde se využívá faktu, že většina atomů, které se k plazmatu dostanou, je vysokou energií toho prostředí ionizována za vzniku iontů M⁺. Vzniklé ionty jsou poměrně komplikovaným systémem přechodových komor převedeny do prostředí o tlaku řádově 10⁻⁵ Torr a dále do klasického kvadrupolového analyzátoru. Analyzátor provede několik set až několik tisíc skenů počtu iontů na zvolených hodnotách hmotností atomů a vyhodnotí obsahy prvků v měřeném roztoku na základě získané intenzity signálu.

Odkazy

Reference

Literatura

• Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
• Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
• Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
• N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy

• Galerie argon na Wikimedia Commons
• Obrázky, zvuky či videa k tématu argon na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo argon ve Wikislovníku
• (česky) Chemický vzdělávací portál
• (anglicky) USGS Periodic Table – Argon
• Why Argon? Použití při potápění
• Argon Ar Properties, Uses, Applications