Argon
| |||||
| Yleistä | |||||
| Nimi | Argon | ||||
| Tunnus | Ar | ||||
| Järjestysluku | 18 | ||||
| Luokka | Epämetalli | ||||
| Lohko | p | ||||
| Ryhmä | 18, jalokaasu | ||||
| Jakso | 3 | ||||
| Tiheys | 0,001784[1] · 103 kg/m3 | ||||
| Väri | Väritön | ||||
| Löytövuosi, löytäjä | 1894, Sir William Ramsay, Lordi Rayleigh | ||||
| Atomiominaisuudet | |||||
| Atomipaino (Ar) | 39,948(1)[2][3][a] | ||||
| Atomisäde, mitattu (laskennallinen) | 71 (71)[4] pm | ||||
| Kovalenttisäde | 97 pm | ||||
| Van der Waalsin säde | 188[1] pm | ||||
| Orbitaalirakenne | [Ne] 3s2 3p6 | ||||
| Elektroneja elektronikuorilla | 2, 8, 8 | ||||
| Hapetusluvut | 0 | ||||
| Kiderakenne | pintakeskinen kuutiollinen (FCC)[4] | ||||
| Fysikaaliset ominaisuudet | |||||
| Olomuoto | Kaasu | ||||
| Sulamispiste | 83,85[4] K (−189,3 °C) | ||||
| Kiehumispiste | 87,30[4] K (−185,85 °C) | ||||
| Moolitilavuus | 22,56 · 10−3 m3/mol | ||||
| Höyrystymislämpö | 6,447[4] kJ/mol | ||||
| Sulamislämpö | 1,188[4] kJ/mol | ||||
| Äänen nopeus | 319[1] m/s kaasuna, 300 K:ssa | ||||
| Muuta | |||||
| Ominaislämpökapasiteetti | 0,520 kJ/(kg K) | ||||
| Lämmönjohtavuus | (300 K) 0,01772[4] W/(m·K) | ||||
| CAS-numero | 7440-37-1 | ||||
| Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa | |||||
Argon on järjestysluvultaan 18. alkuaine ja kuuluu jalokaasuihin. Sen kemiallinen merkki on Ar (lat. argon; kreik. αργόν, ’laiska’). Sitä on noin 0,94 prosenttia ilmakehästämme, ja se onkin maapallon yleisin jalokaasu. Argon on väritön, hajuton ja mauton inertti kaasu. Kuten muitakin jalokaasuja, argonia pidettiin pitkään reagoimattomana. Ensimmäinen tunnettu argonyhdiste argonfluorihydridi (HArF) onnistuttiin tekemään Helsingin yliopiston Kemian laitoksella elokuussa 2000.[5]
Ominaisuudet
muokkaa
Fysikaaliset ominaisuudet
muokkaaArgon on väritön, hajuton ja mauton kaasu. Sen tiheys on 1,784 g/l eli tiheämpää kuin ilma. Argonin kiehumispiste on 87,30 K ja sulamispiste 83,85 K. Argonilla on suhteellisen alhainen lämpökapasiteetti. Sen liukoisuus veteen on samaa luokkaa hapen kanssa.[6][7][8]
Isotoopit
muokkaaArgonilla on kolme pysyvää isotooppia: 36Ar, 38Ar ja 40Ar. Suurin osa ilmakehän argonista on 40Ar ja se on muodostunut maaperän kaliumin 40K-isotoopin hajotessa. Tähdissä tapahtuva nukleosynteesi luo enimmäkseen keveämpiä isotooppeja 36Ar sekä 38Ar ja ne ovatkin yleisempiä maailmankaikkeudessa. Myös maapallolta otetussa näytteessä 40Ar-pitoisuus vaihtelee välillä 94–100 % riippuen siitä mistä näyte on otettu. Maanpäällisissä näytteissä 36Ar-isotoopin suhde 38Ar ja 40Ar nähden on yleensä noin 0,3:0,1:99,6, kun taas Auringossa se on lähempänä suhdetta 84:15:1.[7][9]
Argonin isotooppia 40Ar käytetään yhdessä kaliumin kanssa määrittämään kivien ikää. Määritys perustuu 40K-isotoopin hajoamiseen 40Ar-isotoopiksi, jolloin näiden suhteesta saadaan määritettyä mineraalin ikä.[7][10]
Argonin radioaktiivisilla isotoopeilla ei ole teollista merkitystä.[7]
| Isotooppi | Puoliintumisaika | Hajoamistyyppi Osuus1 |
|---|---|---|
| 30Ar | 20 ns | Protoniemissio |
| 31Ar | 15,1 ms | EC, β+ |
| 32Ar | 98 ms | EC, β+ |
| 33Ar | 173,0 ms | EC, β+ |
| 34Ar | 844,5 ms | EC, β+ |
| 35Ar | 1,775 s | EC, β+ |
| 36Ar | Stabiili | 0,3336 % |
| 37Ar | 35,04 d | EC |
| 38Ar | Stabiili | 0,0629 % |
| 39Ar | 269 a | β- |
| 40Ar | Stabiili | 99,6035 % |
| 41Ar | 109,34 min | β- |
| 42Ar | 32,9 a | β- |
| 43Ar | 5,37 min | β- |
| 44Ar | 11,87 min | β- |
| 45Ar | 21,48 s | β- |
| 46Ar | 8,4 s | β- |
| 47Ar | 700 ms | β- |
1 = Osuus kaikesta luonnossa esiintyvästä argonista.
Ilmoitetaan stabiileille ja erittäin pitkäikäisille isotoopeille.
Lähde:[11]
Kemialliset ominaisuudet ja yhdisteet
muokkaaArgon kuuluu jalokaasuihin, eikä muodosta normaaleissa olosuhteissa yhdisteitä. Tämä johtuu siitä, että sen elektronikonfiguraatiossa p-orbitaali on täynnä. Tämä johtaa myös korkeaan ionisaatioenergiaan. Kuitenkin vuonna 2000 Markku Räsäsen johtama ryhmä Helsingin yliopistosta ilmoitti muodostaneensa argonfluorihydridin (HArF). Ryhmä jäähdytti argonin ja vetyfluoridin seoksen 8 kelvinin lämpötilaan sekä altisti seoksen ultraviolettisäteilylle. Argonista tunnetaan myös ArH+-ioni, ArF-komplekseja[8][12][13] sekä eräitä metastabiileja dikationeja, joissa on sidos argonin ja piin tai argonin ja hiilen välillä[14].
Argon ei ole myrkyllistä, mutta suurina pitoisuuksina voi syrjäyttää hapen hengitysilmasta. Tällöin ihminen voi tuntea huimausta ja päänsärkyä ja lopulta tukehtua.[15]
Historia
muokkaaArgonin löysi tietämättään brittiläinen kemisti Henry Cavendish 1700-luvun lopussa, kun hän tutki ilmakehän koostumusta. Hän huomasi, että yksi prosentti ilmasta ei reagoinut, mutta hän ei tutkinut kyseistä osuutta. Sata vuotta myöhemmin 1892 Lordi Rayleigh ja William Ramsay huomasivat, että ilmasta eristetyn typen tiheys oli suurempi kuin ammoniakista synteettisesti valmistetun typen. Myöhemmin Ramsay toisti Cavendishin kokeen, mutta analysoi reagoimattoman kaasun. Hän määritti sen spektrin, ja 1895 Ramsay ja Rayleigh julkistivat löytäneensä uuden alkuaineen. He nimesivät aineen kreikankielen sanan argos mukaan, joka tarkoittaa suomennettuna epäaktiivista tai laiskaa. Argon oli ensimmäinen jalokaasu, joka löydettiin, mutta loput jalokaasut löytyivät viidessä vuodessa. Molemmat palkittiin Nobelilla 1904.[12][16][17][7]
Esiintyminen ja eristäminen
muokkaaArgonia esiintyy ilmakehässä, jossa sitä on 0,94 tilavuusprosenttia. Tämän lisäksi argonia löytyy maankuoresta, mutta hyvin vähän (4 ppm), sekä maakaasusta. Argon voidaan erottaa jakotislauksen avulla ilmasta. Toinen vaihtoehto on käsitellä ilmakehän typpeä magnesiumin tai kalsiumin avulla, jolloin muodostuu nitridejä, mutta argon ei reagoi. Argon on suhteellisen halpaa, se maksaa alle euron sadalta grammalta.[6][7][4]
Vuonna 1993 Argonia tuotettiin pelkästään Yhdysvalloissa 716 000 tonnia.[18]
Käyttö
muokkaa
Argonia voidaan käyttää neonin kanssa neonvaloissa, jolloin se tuottaa sinistä tai vihreää väriä. Argonia käytetään myös lasereissa, joilla voidaan parantaa ihosairauksia. Argonlasereita on käytetty myös silmäoperaatioissa. Lisäksi argonia käytetään UV-valoissa, sillä se tuottaa huomattavissa määrin ultraviolettisäteilyä.[6][7][8]
Koska argon on normaaleissa olosuhteissa inerttiä, voidaan sitä hyödyntää monissa kohteissa. Sitä voidaan käyttää suojaukseen, kun halutaan, että aine ei reagoi esimerkiksi ilman hapen kanssa. Tätä ominaisuutta hyödynnetään muun muassa hitsauksissa sekä kaarihitsauksissa. Argon on myös yksi automaattisissa palonsammutusjärjestelmissä käytettävä kaasu.[19]
Argonia käytetään hehkulampuissa, joissa metallilanka reagoisi helposti ilman kanssa. Puolijohdeteollisuudessa argonia käytetään piin ja germaniumin kiteyttämisvaiheessa estämään hapen reagoiminen niiden kanssa. Argonia käytetään pakkauskaasuna tuotteiden (muun muassa viinit) säilyvyyden parantamiseksi.[6][20][7][4]
Argonia voidaan käyttää myös eristeenä muun muassa ikkunoiden välissä.[8]
Lähteet
muokkaa- Greenwood, N. N. & Earnshaw, A.: Chemistry of the Elements. (2. painos) Oxford: Elsevier Ltd, 1997. ISBN 978-0-7506-3365-9 (englanniksi)
Huomautukset
muokkaa- ↑ Tarkka atomipaino on vaihteluväli [39,792; 39,963]. Tässä on kuitenkin annettu argonille sen vanha vuoteen 2018 asti virallinen atomipaino 39,948(1) yksinkertaisuuden vuoksi.
Viitteet
muokkaa- ↑ a b c Technical data for Argon periodictable.com. Viitattu 28.1.2012. (englanniksi)
- ↑ Meija, Juris et al.: Atomic Weights of the Elements 2013 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2016, 88. vsk, nro 3, s. 265–291. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. (pdf) Viitattu 12.12.2018. (englanniksi)
- ↑ Standard Atomic Weights of 14 Chemical Elements Revised. Chemistry International, 29.10.2018, 40. vsk, nro 4, s. 23–24. IUPAC. doi:10.1515/ci-2018-0409 ISSN 1365-2192 Artikkelin verkkoversio. Viitattu 12.12.2018. (englanniksi)
- ↑ a b c d e f g h i Argon Element Facts chemicool.com. Viitattu 28.1.2012. (englanniksi)
- ↑ Kemiaa kumpulassa, 2/2002, HArF – maailman ensimmäinen argonyhdiste
- ↑ a b c d Argon infoplease.com. Viitattu 28.1.2012. (englanniksi)
- ↑ a b c d e f g h Argon chemistryexplained.com. Viitattu 28.1.2012. (englanniksi)
- ↑ a b c d Argon 3rd1000.com. Viitattu 28.1.2012. (englanniksi)
- ↑ Katrina Krämer: Noble gas’s days of having a fixed atomic weight argon Chemistry World. 7.6.2018. Royal Society of Chemistry. Viitattu 12.12.2018. (englanniksi)
- ↑ potassium-argon dating Britannica. Viitattu 28.1.2012. (englanniksi)
- ↑ Isotopes of Argon (Z=18) ie.lbl.gov. Arkistoitu 31.7.2007. Viitattu 28.1.2012. (englanniksi)
- ↑ a b Marko Hamilo: Ilmakehän arvoituksellinen jalokaasu yhtyi Suomessa Helsingin Sanomat. 3.4.2007. Arkistoitu 25.1.2012. Viitattu 28.1.2012.
- ↑ Greenwood & Earnshaw s. 891
- ↑ Lockyear, J. F., Douglas, K., Price, S. D., Karwowska, M., Fijalkowski, K. J., Grochala, W., Remeš, M., Roithová, J. & Schröder, D.: Generation of the ArCF22- Dication. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2010, 1. vsk, nro 1, s. 358–362. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 30.1.2012. (englanniksi)
- ↑ Argonin kansainvälinen kemikaalikortti Viitattu 28.1.2012
- ↑ John Hudson: Suurin tiede – kemian historia, s. 98–99, 204–205. Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Art House, 2002. ISBN 951-884-346-5
- ↑ Basic Information chemicalelements.com. Viitattu 28.1.2012. (englanniksi)
- ↑ Greenwood & Earnshaw s. 890
- ↑ http://www.mako.fi/palontorjunta/index.php?id=51 (Arkistoitu – Internet Archive)
- ↑ Lisäaineopas (pdf) 4/2009. Evira. Arkistoitu 15.12.2011. Viitattu 28.1.2012.
Aiheesta muualla
muokkaa
- Periodictable: Technical data for Argon (englanniksi)
argon (E 398) | butaani (E 943a) | happi (E 948) | helium (E 939) | hiilidioksidi (E 290) | isobutaani (E 943b) | propaani (E 944) | typpi (E 941) | typpimonoksidi (E 942) | vety (E 949)