گاز آرگون چیست؟ تاریخچه و نحوه تولید + مشخصات و کاربردها

گاز آرگون چیست؟

 

گاز آرگون (به انگلیسی: Argon) با علامت اختصاری (Ar)، یک عنصر شیمیایی و بی اثر است که در گروه 18 (گازهای نجیب) جدول تناوبی قرار گرفته است. این گاز در مقایسه با سایر گازهای نجیب، فراوان‌ترین گاز موجود در پوسته زمین و پر استفاده‌ترین گاز در صنایع مختلف است. این گاز بی رنگ، بی بو و بی مزه از لحاظ فراوانی در سطح کیهانی، در رتبه دوازدهم عناصر شیمیایی قرار دارد. همچنین حدود 1.288 درصد وزنی و 0.934 درصد حجمی جو را تشکیل می‌دهد.

 

تاریخچه و نحوه تولید گاز آرگون

 

این گاز برای اولین بار در سال 1894، توسط دو دانشمند بریتانیایی به نام‌های لرد رایلی و سر ویلیام رمزی از هوا جدا شد. قبل از این دو دانشمند، در سال 1785، هنری کاوندیش در حین بررسی نیتروژن اتمسفر به این نتیجه رسید که بیش از 1/120 قسمت نیتروژن ممکن است شامل یک گاز بی اثر باشد؛ اما نتایج کار او فراموش شد تا اینکه لرد رایلی، بیش از یک قرن بعد، دریافت که نیتروژنی که با حذف اکسیژن از هوا تهیه می‌شود، حدود 0.5 درصد چگالی بیشتری از نیتروژنی که از منابع شیمیایی مانند آمونیاک حاصل می‌شود، دارد. گاز سنگین‌تری که پس از حذف اکسیژن و نیتروژن از هوا باقی ماند، اولین گاز نجیبی بود که روی زمین کشف شد و به دلیل بی‌اثر بودن آن، از کلمه یونانی argos یا تنبل برای نام‌گذاری آن استفاده شد.

 

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی گاز آرگون چیست؟

 

• گاز نجیب (بی‌اثر)
  
• پایدار
• بی رنگ
• بی بو
• بی مزه
• خنثی
• در غلظت بالا خفه کننده (اختناق آور)
• عدد اتمی 18
• جرم اتمی 39.948
• شعاع اتمی 71
• چگالی در شرایط استاندارد 1.874 gr/lit
• ظرفیت 8

 

گاز آرگون در دمای 185.8- درجه سانتی‌گراد (302.4- درجه فارنهایت) به مایعی بی رنگ (با حداقل فشار 48 اتمسفر برای مایع شدن) و در دمای 189.4- درجه سانتی‌گراد (308.9- درجه فارنهایت) به یک جامد کریستالی تبدیل می‌شود.

در دمای 12 درجه سانتی‌گراد (53.6 درجه فارنهایت)، نسبت حجمی از آن که در آب حل می‌شود، 3.94 به 100 است.

بیرونی‌ترین لایه اتم آرگون (لایه ظرفیتی) دارای هشت الکترون است که آن را بسیار پایدار و در نتیجه از نظر شیمیایی بی اثر می‌کند. اتم‌های آرگون با یکدیگر ترکیب نمی‌شوند و به همین علت، تا کنون مشاهده نشده است که آن‌ها با اتم‌های عنصر دیگری نیز ترکیب شوند.

 

عناصری مثل آرگون، هلیوم، نئون، زنون، رادون و کریپتون از جمله گازهایی هستند که نسبت به برخی از فلزات واکنش شیمیایی نشان نمی‌دهند. به همین دلیل به آنها گاز نجیب یا گاز بی‌اثر گفته می‌شود.

 

 

کاربردهای گاز آرگون چیست؟

 

به طور معمول، آرگون یکی از عناصر مورد استفاده در صنعت جوشکاری است؛ زیرا فضایی بی اثر را فراهم می‌کند که باعث می‌شود در آن جو، فلزات جوش داده شده اکسید نشوند. با این حال، گاز آرگون را می‌توان در طیف گسترده‌ای از صنایع و برای بسیاری از کاربردها استفاده کرد.

برخی دیگر از موارد کاربرد این گاز در ادامه به اختصار شرح داده شده است.

 

کاربرد گاز آرگون در شیشه‌های دوجداره

 

گاز آرگون به عنوان عایق حرارتی در پنجره‌ دوجداره برای پر کردن فضای بین شیشه‌‌های دوجداره استفاده می‌شود. اگر می‌خواهید بدانید که شیشه‌های پنجره‌ شما حاوی این گاز هستند یا نه، باید به دنبال دو سوراخ کوچک در امتداد اسپیسر آلومینیومی و مواد فاصله دهنده شیشه‌ها باشید. این سوراخ‌ها در فرآیند تولید شیشه دوجداره نیاز هستند؛ یکی برای تزریق آرگون به داخل و دیگری برای خروج هوا از بین شیشه ها.

 

همچنین؛ پیشنهاد می‌شود مقاله “نقش گاز آرگون در شیشه دوجداره” را بخوانید.

 

 

کاربرد گاز آرگون در صنایع بهداشت و درمان

 

آرگون به طور گسترده در صنایع پزشکی، مراقبت‌های بهداشتی و درمان استفاده می‌شود. استفاده از لیزر آرگون برای درمان جداشدگی شبکیه و فتوتراپی شبکیه برای افراد دیابتی یکی از این کاربردها است. همچنین در جراحی‌های دیگر، برای جوش دادن عروق و از بین بردن تومورها از این گاز کمک گرفته می‌شود. این لیزر عمدتا در زمینه پزشکی کاربرد دارد، زیرا قادر است مناطق را با دقت بسیار بالایی هدف قرار دهد.

در طی کرایوسرجری، سوزن‌های کرایو که در درمان تومورهای کلیه به کار برده می‌شود، با این گاز خنک می‌شوند. همچنین برای درمان مشکلات دیگری مانند آریتمی قلبی نیز استفاده می‌شود.

 

کاربرد گاز آرگون در نورپردازی

 

از این گاز در لوله‌های نئون به منظور نورپردازی استفاده می‌شود. هنگامی که الکتریسیته از طریق آرگون عبور می‌کند، نوری به رنگ آبی مایل به بنفش ایجاد می‌کند. در طول مدت زمان نور پردازی، آرگون باعث می‌شود که این انتشار نور با ولتاژ بسیار کمتری انجام شود. از آنجایی که این روش باعث صرفه جویی در هزینه می‌شود، به گازی محبوب برای استفاده در نورپردازی تبدیل شده است.

در زمینه نورهای فلورسنت نیز از آرگون استفاده می‌شود. این گاز در لامپ‌های رشته‌ای برای جلوگیری از اکسیداسیون سریع رشته استفاده می‌شود که در نهایت باعث افزایش طول عمر لامپ خواهد شد.

 

 

کاربرد گاز آرگون در جوشکاری و صنایع تولید فلزات

 

از این محصول گازی در صنایع جوشکاری و ریخته‌گری، به ویژه در ساخت آلیاژهای ویژه و تولید تیتانیوم، به طور گسترده به کار برده می‌شود. همچنین از آن به عنوان یک گاز محافظ در طول فرآیند جوشکاری به روش قوس الکتریکی استفاده می‌شود؛ زیرا از فلز مورد نظر در برابر اکسیژن محافظت می‌کند.

در فرآیند ساخت فولاد در یک مبدل، این گاز میزان هدر رفتن کروم را کاهش می‌دهد؛ به این معنی که محتوای کربن مورد نظر را می‌توان در دمای پایین‌تری به دست آورد. در ساخت آلومینیوم نیز، به منظور حذف هیدروژن و گاز زدایی استفاده می‌شود.

 

 

کاربرد گاز آرگون برای حفظ اسناد قدیمی

 

یکی از جالب‌ ترین موارد کاربرد این گاز، استفاده به منظور حفظ اسناد قدیمی و تاریخی است. خاصیت بی اثر بودن این گاز به این معنی است که می‌تواند یک فضای محافظ ایجاد کند. این امر از تخریب شدن و آسیب دیدن اسناد قدیمی در حین نگهداری و یا نمایش آن‌ها به مردم در موزه‌ها جلوگیری می‌کند.

 

کاربرد گاز آرگون در غواصی

 

این گاز نجیب به دلیل رسانایی حرارتی کم می‌تواند به عنوان عایق لباس خشک برای غواصی در آب سرد استفاده شود. همچنین می‌توان از آرگون به شکل آرگوکس استفاده کرد. آرگوکس نام غیر رسمی نوعی مخلوط گازی است که به عنوان گاز غواصی برای غواصان ساخته شده است که به صورت ترکیبی از آرگون و اکسیژن است.

 

 

سایر کاربردهای رایج

 

همانطور که اشاره کردیم، این گاز نجیب دارای کاربردهای بسیار گسترده‌ای است که نام بردن از همه آن‌ها غیرممکن است. لیست زیر شامل موارد استفاده دیگری از آن است:

 

• به عنوان گاز حامل در فیلمبرداری
• ایجاد فضایی کاملا محافظت شده برای رشد کریستال‌ها
• استفاده در کرایوسرجری، تبرید، اطفاء حریق، طیف‌سنجی و پر کردن کیسه هوا
• آرگون مایع به عنوان هدف برای آزمایشات نوترینو و جستجوی مستقیم برای ماده تاریک
• در استارترهای درخشان فلورسنت
• لیزر یون آرگون در مواردی مانند پزشکی قانونی، چاپ با سرعت بالا، هولوگرافی، نمایش لیزری در سرگرمی و میکروسکوپ

 

آرگون مایع

 

آرگون مایع (LAr) در واقع همان نمونه مایع این عنصر نجیب است که با استفاده از دستگاه ها و تجهیزات مخصوصی به حالت مایع درامده و در دسته میعانات گازی جای دارد. این مایع برودتی (سرمایشی) در شرایط عادی دارای نقطه جوش -186 درجه سانتی گراد (-303 درجه فارنهاینت) است. برای نگهداری از آن نیز باید از تجهیزات خاصی نظیر پمپ کرایوژنیک و مخازن کرایوژنیک استفاده شود.