元素界最早发现的稀有气体-氩

氩(Argon)是一种化学元素,在希腊语有“不活泼”的意思,由它的特性而来;氩为非金属元素,元素符号Ar,原子序数是18,为单原子分子,其单质为无色、无臭和无味的气体,是目前最早发现的稀有气体。由于原子外层轨道充满电子,因此它不容易发生化学反应,是一种惰性气体。把它放电时呈紫色。密度1.784kg/m₃,其沸点为-185.7℃,它的分子量39.938。

氩曾经在1785年由亨利·卡文迪什制备出来,但却没发现这是一种新的元素;直到1894年,约翰·威廉·斯特拉斯和苏格兰的化学家威廉·拉姆齐才通过实验确定氩是一种新元素。另外1882年H.F.纽厄尔和W.N.哈特莱从两个独立的实验中观测空气的颜色光谱时,发现光谱中存在已知元素光谱无法解释的谱线,但并没有意识到那就是氩气。

19世纪末期,英国物理学家瑞利勋爵发现利用空气除杂制得的氮气和从氨制得的氮气的密度有大约是千分之一的差别。敦大学化学教授莱姆塞推断空气中的氮气里可能含有一种较重的未知气体。他们两人又各自做了大量的实验,终于发现了在空气中还存在一种密度几乎是氮气密度一倍半的未知气体。1894年8月13日,英国科学协会在牛津开会,瑞利作报告,根据马丹主席的建议,把新的气体叫做argon(希腊文意思就是“不工作”、“懒惰”)。元素符号Ar。

空气成分占比

氩在地球大气中的含量以体积计算为0.934%,而以质量计算为1.29%。工业用的氩大多就直接从空气中提取。主要是用分馏法提取。而在火星的大气中,氩-40以体积计算的话占有1.6%,而氩-36的浓度为5ppm;另外1973年水手号计划的太空探测器飞过水星时,发现它稀薄的大气中占有70%氩气,科学家相信这些氩气是从水星岩石本身的放射性同位素衰变而成的。卡西尼-惠更斯号在土星最大的卫星,也就是泰坦上,也发现少量的氩。可从空气分馏塔抽出含氩的馏分经氩塔制成粗氩,再经过化学反应和物理吸附方法分出纯氩。

分馏塔

氩气最主要的用处就是它的惰性,可以保护一些容易与周围物质发生反应的东西。虽然其他的惰性气体也有这些特性,但是氩气在空气中的含量最多,也是最容易取得,因此相对就比较便宜,具有经济效益。另外氩气便宜的原因还有它是制造液氧和液氮的副产品,而由于它们两个都是工业上重要的原料,生产很多,所以每年都有很多的液氩副产品。氩可用来制所谓氩灯。氩灯里填充的是纯氩气。这种灯光度较弱,耗电量低,比信号灯便宜。

氩灯

氩气常被注入灯泡内,因为氩即使在高温下也不会与灯丝发生化学作用,从而延长灯丝的寿命。在不锈钢、锰、铝、钛和其它特种金属电弧焊接时、钢铁生产时,氩也用作保护气体。在高温冶炼纯金属时,常用氩以防止氧化、氮化氢化等作用。在电弧焊接不锈钢、镁铝等时用作保护气体。由于它不易导热,也可用于充气灯泡。

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页面更新:2024-03-23

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