氬(Ar（化學元素氬）):發現歷史,物理性質,化學性質,製備方法,主要用,
氬(化學元素氬)
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氬，非金屬元素，元素符號Ar。氬是單原子分子，單質為無色、無臭和無味的氣體。是稀有氣體中在空氣中含量最多的一個，由於在自然界中含量很多，氬是目前最早發現的稀有氣體。化學性極不活潑，但是已製得其化合物——氟氬化氫。氬不能燃燒，也不能助燃。氬的最早用途是向電燈泡內充氣。焊接和切割金屬也使用大量的氬。用作電弧焊接不鏽鋼、鎂、鋁和其他合金的保護氣體，即氬弧焊。
基本介紹
中文名：氬英文名：argon分子量：39.948外觀：無色氣體發現人：瑞利、拉姆賽元素符號：Ar
發現歷史,物理性質,化學性質,製備方法,主要用,
發現歷史氬曾經在1785年由亨利·卡文迪什製備出來，但卻沒發現這是一種新的元素；直到1894年，約翰·威廉·斯特拉斯和蘇格蘭的化學家威廉·拉姆齊才通過實驗確定氬是一種新元素。他們主要是先從空氣樣本中去除氧、二氧化碳、水汽等後得到的氮氣與從氨分解出的氮氣比較，結果發現從氨里分解出的氮氣比從空氣中得到的氮氣輕1.5%。雖然這個差異很小，但是已經大到誤差的範圍之外。所以他們認為空氣中應該含以一種不為人知的新氣體，而那個新氣體就是氬氣。固態氬另外1882年H.F.紐厄爾和W.N.哈特萊從兩個獨立的實驗中觀測空氣的顏色光譜時，發現光譜中存在已知元素光譜無法解釋的譜線，但並沒有意識到那就是氬氣。由於在自然界中含量很多，氬是目前最早發現的稀有氣體，它的符號為Ar（在1957年以前，它的符號為A）。氬的發現解釋了為什麼氮從空氣中提取的密度不同於分解氨獲取的。Ramsay在空氣中提取的氬中移除了所有氮，由其和熱的鎂反應實現的，形成固態的氮化鎂。他之後得到了一種不發生反應的氣體，當他檢查其光譜後，他看到了一組新的紅色和綠色的線，從而確認了這是一種新的元素。19世紀末期，英國物理學家瑞利勳爵發現利用空氣除雜製得的氮氣和從氨製得的氮氣的密度有大約是千分之一的差別。他在當時很有名望的英國《自然》雜誌上發表了他的發現，並請大家幫他分析其中的原因。倫敦大學化學教授萊姆塞推斷空氣中的氮氣里可能含有一種較重的未知氣體。他們兩人又各自做了大量的實驗，終於發現了在空氣中還存在一種密度幾乎是氮氣密度一倍半的未知氣體。瑞利勳爵1894年8月13日，英國科學協會在牛津開會，瑞利作報告，根據馬丹主席的建議，把新的氣體叫做argon（希臘文意思就是“不工作”、“懶惰”）。元素符號Ar。當然，當時發現的氬，實際上是氬和其他惰性氣體的混合氣體，正是因為氬在空氣中存在的惰性氣體的含量占絕對優勢，所以它作為惰性氣體的代表被發現。氬的發現是從千分之一微小的差別開始的，是從小數點右邊第三位數字的差別引起的，不少化學元素的發現，許多科學技術的發明創造，都是從這種微小的差別開始的。物理性質氬在通常條件下位無色、無味氣體。有24種同位素，氬40、氬36、氬38是穩定的，其中氬40占99.6%。氬氬通電之後發出紅紫色的光。熔點-189.2℃沸點-185.7℃氣體密度1.784g/L水中溶解度33.6cm3/L在大氣中的含量0.934%化學性質化學元素周期表零族（類）主族元素，符號Ar或A，原子序數18。化學性質極不活躍，一般不生成化合物，但可與水、氫醌等形成籠狀化合物。元素性質數據氬的化學性質極其穩定，一般不與其它元素化合。至今僅在極端條件下製得唯一的氬化合物氟氬化氫（HArF）。這個氟、氫和氬的化合物在-265℃才能保持穩定。此外，氬還可以作為客體分子，與水形成包合物。除了以上基態的物質外，已經發現含氬的離子和激發態配合物（像ArH和ArF），而根據理論計算顯示氬應該可以形成在室溫下穩定的化合物，雖然還沒有發現它們存在的線索。此外，2003年時有媒體報導ArF2的存在，但尚未證實。原子序18原子量39.98原子半徑1.54製備方法氬在地球大氣中的含量以體積計算為0.934%，而以質量計算為1.29%。工業用的氬大多就直接從空氣中提取。主要是用分餾法提取。 而在火星的大氣中，氬-40以體積計算的話占有1.6%，而氬-36的濃度為5ppm；另外1973年水手號計畫的太空探測器飛過水星時，發現它稀薄的大氣中占有70%氬氣，科學家相信這些氬氣是從水星岩石本身的放射性同位素衰變而成的。卡西尼-惠更斯號在土星最大的衛星，也就是泰坦上，也發現少量的氬。裝有氬和汞蒸氣的能霓虹燈可從空氣分餾塔抽出含氬的餾分經氬塔製成粗氬，再經過化學反應和物理吸附方法分出純氬。主要用氬氣最主要的用處就是它的惰性，可以保護一些容易與周圍物質發生反應的東西。雖然其他的惰性氣體也有這些特性，但是氬氣在空氣中的含量最多，也是最容易取得，因此相對就比較便宜，具有經濟效益。另外氬氣便宜的原因還有它是製造液氧和液氮的副產品，而由於它們兩個都是工業上重要的原料，生產很多，所以每年都有很多的液氬副產品。用途氬可用來制所謂氬燈。氬燈里填充的是純氬氣。這種燈光度較弱，耗電量低，比信號燈便宜。氬氣常被注入燈泡內，因為氬即使在高溫下也不會與燈絲髮生化學作用，從而延長燈絲的壽命。在不鏽鋼、錳、鋁、鈦和其它特種金屬電弧焊接時、鋼鐵生產時，氬也用作保護氣體。在高溫冶煉純金屬時，常用氬以防止氧化、氮化氫化等作用。在電弧焊接不鏽鋼、鎂鋁等時用作保護氣體。由於它不易導熱，也可用於充氣燈泡。可用於滅火，用氬氣滅火的好處是幾乎不會破壞任何火場的物品，通常使在火場有特殊儀器時才使用，是用於感應耦合等離子的氣體之一，保護成長中的矽晶體和鍺晶體，這晶體主要用於半導體學。在博物館裡，會在一些重要文物的玻璃專櫃裡填充氬氣，避免氧化。在釀酒的過程中，啤酒桶里的填充物，它可以把氧氣置換，以避免啤酒桶里的原料被氧化成乙酸。在藥學裡，氬可以用於保護一些靜脈內的治療的藥物，舉個例子，像是對乙醯氨基酚。一樣的，這也是防止藥物受到氧氣的破壞。用於冷卻AIM-9響尾蛇飛彈的追蹤器，氬當時都是以高壓儲存，然後當釋放氣體後就可以帶走一些熱量。為石墨電熔爐中的保護氣體，以免它被氧化。
另外氬氣的低傳熱率也是它的特性之一，像它可以作為隔熱窗戶中兩層玻璃之間的填充物。因為它的低傳熱率和惰性，氬氣在水肺潛水可以用來作為膨脹潛水衣的氣體。氬氣還可以在水肺中代替氮氣（吸收純氧對身體不好，因此水肺中要添加其他氣體），因為氮氣在高壓下會溶進血液里而造成氮麻醉，氬氣則可以減輕這種症狀。使用特定的方法可以使氬氣離子化並且發光，這種功能可用於等離子燈和粒子物理學中的能量器。以氬作成的氬雷射會發出藍光，它在醫學外科中可用於連線動脈、去除腫瘤和治療眼睛的缺陷等。氬氣還可以用於濺鍍。另外氬-39有269年的半衰期，可以用於測定地下水和冰層的年齡，而鉀-氬年代測定法適用鉀-40衰變成氬-40的過程來用於測定火成岩的年齡。
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