ארגון: היסטוריה, מבנה, תכונות, שימושים - כִּימִיָה - 2025

הארגון הוא אחד הגזים האצילים של הטבלה המחזורית ומהווה כ 1% של האדמה של אווירה. הוא מיוצג על ידי הסמל הכימי Ar, יסוד בעל מסה אטומית השווה ל- 40 עבור האיזוטופ השופע ביותר שלו על כדור הארץ ( ⁴⁰ Ar); איזוטופים אחרים הם ³⁶ Ar (השכיחים ביותר ביקום), ³⁸ Ar והרדיואיזוטופ ³⁹ Ar.

שמה נובע מהמילה היוונית 'argos' שמשמעותה אינה פעילה, איטית או בטלה, מכיוון שהיא היוותה את השבריר המדיד של האוויר שלא הגיב. חנקן וחמצן מגיבים זה עם זה לחום של ניצוץ חשמלי ויוצרים תחמוצות חנקן; פחמן דו חמצני עם תמיסה בסיסית של NaOH; אבל האר, בלי כלום.

פריקת זוהר סגולה האופיינית לאטומי ארגון מיוננים. מקור: Wikigian

ארגון הוא גז חסר צבע ללא ריח וטעם. זהו אחד הגזים הבודדים שאינו מראה שינוי צבע בעת ההתעבות, משום שהוא הנוזל חסר צבעו כמו הגז שלו; אותו הדבר קורה עם המוצק הגבישי שלו.

אחד המאפיינים העיקריים שלו הוא פליטת האור הסגול כשהוא מחומם בתוך צינור פריקה חשמלי (תמונה עליונה).

למרות העובדה שמדובר בגז אינרטי (אם כי לא בתנאים מיוחדים), וכי הוא גם חסר פעילות ביולוגית, הוא יכול להעביר חמצן מהאוויר ולגרום לחנק. ישנם מטפי כיבוי שממש משתמשים בזה לטובתם בכדי להחניק את הלהבות על ידי מניעת חמצן.

האינרטיביות הכימית שלו מעדיפה את יישוםו כאווירה בתגובות שמינים שלהם רגישים לחמצן, אדי מים וחנקן. הוא מציע גם אמצעי לאחסון וייצור מתכות, סגסוגות או מוליכים למחצה.

היסטוריה של גילויו

בשנת 1785 הנרי קוונדיש, בעודו חוקר את החנקן באוויר, המכונה "אוויר פלוגיסטי", הגיע למסקנה שחלק מהחנקן יכול להיות מרכיב אינרטי.

יותר ממאה שנה לאחר מכן, בשנת 1894, גילו המדענים הבריטים לורד ריילי וסר וויליאם רמזי כי החנקן שהוכן באמצעות חיסול החמצן מהאוויר האטמוספרי כבד בכ- 0.5% מהחנקן שהתקבל מכמה תרכובות; למשל אמוניה.

החוקרים חשדו כי קיים גז נוסף באוויר האטמוספרי המעורב בחנקן. מאוחר יותר הוכח כי הגז שנותר לאחר חיסול החנקן מהאוויר האטמוספרי הוא גז אינרטי המכונה כיום ארגון.

זה היה הגז האינרטי הראשון שהיה מבודד על כדור הארץ; מכאן שמו, מכיוון שארגון פירושו עצלן, לא פעיל. עם זאת, כבר בשנת 1868 התגלה נוכחות הליום בשמש על ידי מחקרים ספקטרוסקופיים.

פ. ניול וו.נ.

מבנה ארגון

ארגון הוא גז אצילי, וכתוצאה מכך מלאי האורביטלים ברמת האנרגיה האחרונה שלו לחלוטין; כלומר, למעטפת הערכיות שלה שמונה אלקטרונים. הגידול במספר האלקטרונים, לעומת זאת, אינו מנוגד לכוח המשיכה הגובר שהגרעין מפעיל; ולכן האטומים שלו הם הקטנים ביותר בכל תקופה.

עם זאת, ניתן לדמיין אטומי ארגון כ"גולות "עם ענני אלקטרונים דחוסים ביותר. אלקטרונים עוברים בצורה הומוגנית דרך כל המסלוליות המלאים, מה שהופך את הקיטוב לא סביר; כלומר, מקורו של אזור עם חסר אלקטרונים יחסית.

בגלל זה, כוחות הפיזור בלונדון נכונים במיוחד לגבי ארגון, וקיטוב יועיל רק אם הרדיוס האטומי ו / או המסה האטומית יגברו. זו הסיבה שארגון הוא גז שמתעבה ב -186 מעלות צלזיוס.

על ידי הפגזת הגז נראה כי האטומים או הגולות שלו בקושי יכולים להישאר יחד, בהיעדר קשרים קוולנטיים מסוג Ar-Ar. עם זאת, לא ניתן להתעלם מכך שגולות כאלה יכולות לקיים אינטראקציה טובה עם מולקולות אפולוגיות אחרות; לדוגמה, CO ₂ , N ₂ , Ne, CH ₄ , כולם קיימים בהרכב האוויר.

קריסטלים

אטומי הארגון מתחילים להאט ככל שהטמפרטורה יורדת לסביבות -186 מעלות צלזיוס; ואז קורה עיבוי. כעת הכוחות הבין-מולקולריים הופכים ליעילים יותר, מכיוון שהמרחק בין האטומים קטן יותר, וזה נותן זמן להתרחש מעט הדיפולולים או הקיטוב המיידי.

ארגון נוזלי זה מבולגן ולא ידוע כיצד בדיוק ניתן לסדר את האטומים שלו.

כאשר הטמפרטורה יורדת עוד יותר, ל -189 מעלות צלזיוס (שלוש מעלות בלבד), הארגון מתחיל להתגבש לקרח חסר צבע (תמונה נמוכה). אולי קרח תרמודינמי יציב יותר מקרח ארגון.

נמס קרח ארגון. מקור: לא סופק מחבר קריא במכונה. Deglr6328 ~ commonswiki הניח (בהתבסס על טענות בזכויות יוצרים).

בגביש קרח או ארגון זה, האטומים שלו מאמצים מבנה מעוקב מסודר עם פנים (fcc). כזה הוא ההשפעה של האינטראקציות החלשות שלהם בטמפרטורות אלה. בנוסף למבנה זה הוא יכול גם ליצור גבישים משושים וקומפקטיים יותר.

גבישים משושים מועדפים כאשר ארגון מתגבש בנוכחות כמויות קטנות של O ₂ , N ₂ ו- CO. כאשר הם מעוותים הם עוברים לשלב המעוקב במרכז הפנים, המבנה היציב ביותר עבור ארגון מוצק.

תצורה אלקטרונית

תצורת האלקטרונים עבור ארגון היא:

3s ² 3p ⁶

שזה אותו דבר עבור כל האיזוטופים. שימו לב שמיניית הערכיות שלו הושלמה: 2 אלקטרונים במסלול 3s, ו 6 באורביטל 3p, ומוסיפים עד 8 אלקטרונים בסך הכל.

תיאורטית וניסיונית, ארגון יכול להשתמש באורביטלים תלת מימדיים שלו ליצירת קשרים קוולנטיים; אבל צריך לחץ גבוה כדי "לכפות" אותו.

נכסים

תיאור פיזי

זהו גז חסר צבע שכאשר הוא נחשף לשדה חשמלי רוכש זוהר לילך-סגול.

משקל אטומי

39.79 גרם / מול

מספר אטומי

18

נקודת המסה

83.81 K (-189.34 ºC, -308.81 ºF)

נקודת רתיחה

87,302 K (-185,848 ºC, -302,526 ºF)

אֱלוֹהוּת

1,784 גרם / ל '

צפיפות אדים

1.38 (יחסית לאוויר שצולם כ- 1).

מסיסות הגזים במים

33.6 ס"מ ³ לק"ג. אם ארגון כגז נוזלי קר מאוד בא במגע עם מים, מתרחשת רתיחה אלימה.

מסיסות בנוזלים אורגניים

מָסִיס.

חום של היתוך

1.18 kJ / mol

חום האידוי

8.53 ק"ג / מול

מקדם מחיצת אוקטנול / מים

יומן P = 0.94

אנרגיית יינון

דרגה ראשונה: 1,520.6 ק"ג / מול

דרגה שנייה: 2,665.8 ק"ג / מול

דרגה שלישית: 3,931 kJ / mol

כלומר, האנרגיות הדרושות להשגת הקטיונים בין Ar ⁺ ל- Ar ³⁺ בשלב הגז.

תגובתיות

ארגון הוא גז אצילי, ולכן תגובתיותו כמעט אפס. פוטוליזה של פלואוריד מימן במטריקס מוצק של ארגון בטמפרטורה של 7.5 K (קרוב מאוד לאפס מוחלט) מייצרת ארגון פלואורואידריד, HArF.

זה יכול להיות משולב עם כמה אלמנטים לייצור מחלקה יציבה עם בטא הידרוקינון. בנוסף, הוא יכול ליצור תרכובות עם אלמנטים אלקטרומגנטיים ביותר, כמו O, F ו- Cl.

יישומים

מרבית היישומים של ארגון מבוססים על העובדה כי בהיותו גז אינרטי, ניתן להשתמש בו כדי ליצור סביבה לפיתוח מערך של פעילויות תעשייתיות.

תַעֲשִׂיָתִי

ארגון משמש ליצירת סביבה לריתוך קשת של מתכות, הימנעות מפעולה מזיקה שנוכחות חמצן וחנקן יכולה לייצר. הוא משמש גם כחומר כיסוי בשכלול מתכות כמו טיטניום וזירקוניום.

נורות ליבון מלאות בדרך כלל בארגון, כדי להגן על חוטם ולהאריך את חיי השימוש שלהם. הוא משמש גם בצינורות ניאון הדומים לאלה של ניאון; אבל הם פולטים אור כחול-סגול.

-הוא משמש בתהליך התייבשות נירוסטה וכגז מונע בתרסיסים.

-הוא משמש בתאי יינון ובדליקים של חלקיקים.

-גם בשימוש באלמנטים שונים לסמים של מוליכים למחצה.

זה מאפשר ליצור אווירה לגידול גבישים סיליקון וגרמניום, הנמצאים בשימוש נרחב בתחום האלקטרוניקה.

מוליכות תרמית נמוכה מועילה לשמש כמבודד בין יריעות הזכוכית של חלונות מסוימים.

-משמש לשימור מזון וחומרים אחרים הנתונים לאריזה, מכיוון שהוא מגן עליהם מפני חמצן ולחות שעלולים להשפיע לרעה על תוכן האריזה.

רופאים

ארגון משמש בכירורגיה קריטית להסרת רקמות סרטניות. במקרה זה, ארגון מתנהג כנוזל קריוגני.

-הוא משמש בציוד לייזר רפואי לתיקון ליקויים בעיניים שונות, כגון: דימום בכלי דם, ניתוק רשתית, גלאוקומה וניוון המקולה.

בציוד מעבדה

ארגון משמש בתערובות עם הליום ונאון במוני רדיואקטיביות גייגר.

-זה משמש כגז הפשטה בכרומטוגרפיה של גז.

מפזר את החומרים המכסים את הדגימה הנתונה למיקרוסקופיית אלקטרונים.

איפה זה נמצא?

ארגון נמצא כחלק מהאוויר האטמוספרי המהווה כ -1% מהמסה האטמוספרית. האווירה היא המקור התעשייתי העיקרי לבידוד גז זה. זה מבודד על ידי נוהל הזיקוק השבר הקריוגני.

לעומת זאת, בקוסמוס הכוכבים מייצרים כמויות אדירות של ארגון במהלך ההתמזגות הגרעינית של הסיליקון. זה יכול להיות ממוקם גם באטמוספרות של כוכבי לכת אחרים, כמו ונוס ומאדים.

הפניות

1. בארט CS, מאייר ל. (1965) מבני הקריסטל של ארגון וסגסוגותיו. בתוך: Daunt JG, Edwards DO, Milford FJ, Yaqub M. (עורכים) פיזיקה בטמפרטורה נמוכה LT9. שפרינגר, בוסטון, מ.א.
2. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (21 במרץ, 2019). 10 עובדות ארגון - Ar או מספר אטומי 18. התאושש מ: thoughtco.com
3. טוד הלמנסטין. (31 במאי 2015). עובדות ארגון. התאושש מ: sciencenotes.org
4. Li, X. et al. (2015). תרכובות ליתיום ארגון יציבות בלחץ גבוה. מדעי המדע 5, 16675; doi: 10.1038 / srep16675.
5. החברה המלכותית לכימיה. (2019). טבלה תקופתית: ארגון. התאושש מ: rsc.org
6. ד"ר דאג סטיוארט. (2019). עובדות אלמנט ארגון. כימיקול. התאושש מ: chemicool.com
7. קובון קתרין. (2015, 22 ביולי). כימיה של ארגון (Z = 18). ליברטקס כימיה. התאושש מ: chem.libretexts.org
8. ויקיפדיה. (2019). אַרגוֹן. התאושש מ: en.wikipedia.org
9. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2019). אַרגוֹן. מאגר PubChem. CID = 23968. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov