Argon (Ar) — jalokaasu, ominaisuudet, esiintyminen ja käyttö

Argon (Ar) — jalokaasu: ominaisuudet, esiintyminen ilmakehässä (~1%), teolliset ja kotikäytöt, turvallisuus ja sovellukset nopeasti ja selkeästi.

Argon on kemiallinen alkuaine. Argonin symboli on Ar, ja sen järjestysluku (tai protoniluku) on 18. Se on jalokaasu, eikä siitä voi kadota tai saada elektroneja tai protoneja.

Argon-atomeja on ilmassa. Noin 1 % maapallon ilmakehästä (ilma ympärillämme) on argonia.

Perusominaisuudet

Argon on väritön, hajuton ja mautonta yksiatomista kaasua normaalilämpötilassa. Sen atomimassa on noin 39,948 u ja elektronirakenne on 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶, mikä selittää sen kemiallisen inerttisyyden: uloimmat elektronikuoret ovat täydelliset, joten argon ei helposti osallistu kemiallisiin reaktioihin. Argonin sulamis- ja kiehumispisteet ovat hyvin matalia: sulamispiste noin −189,3 °C ja kiehumispiste noin −185,8 °C. Kaasun tiheys normaaliolosuhteissa on noin 1,784 g/l (moolimassa 39,948 g/mol).

Esiintyminen ja isotoopit

Argonia esiintyy maapallon ilmakehässä noin 0,93–1,0 tilavuusprosenttina, joten se on ilmakehän kolmanneksi runsain komponentti hapen ja typen jälkeen. Luonnossa esiintyvät tavallisimmat isotoopit ovat:

• 40Ar — ylivoimaisesti yleisin (noin 99,6 %), syntyy pääosin radioaktiivisen ⁴⁰K:n beetasäteilyn seurauksena (kaliumpitoisista kivistä).
• 36Ar ja 38Ar — harvinaisempia vakaampia isotooppeja, peräisin muun muassa aurinkotuulesta ja meteoriittimateriaalista.

Radiogeeninen 40Ar on merkittävä myös geologisissa ajoitusmenetelmissä (K–Ar- ja Ar–Ar-menetelmät), joiden avulla määritetään kivien ja mineraalien ikää.

Historia ja nimi

Argon löydettiin vuonna 1894, kun tutkimuksissa havaittiin ilmakehässä reagoimattomia kaasujäännöksiä. Nimen 'argon' juontaa kreikan sanasta argos, joka tarkoittaa 'lepotilassa olevaa' tai 'toimimatonta', viitaten aineen kemialliseen passiivisuuteen. Löytäjiin lukeutuvat mm. Lord Rayleigh (John William Strutt) ja Sir William Ramsay.

Tuotanto

Teollisesti argonia tuotetaan pääasiassa ilmakehän erottelulla, eli kriogenisella tislausmenetelmällä (ilman nesteytys ja fraktionoitu tislaus). Argonia saadaan myös teollisuuskaasuja tuottavien prosessien sivutuotteena. Lisäksi voidaan käyttää adsorptio- tai kalvoteknologioita pienemmässä mittakaavassa.

Käyttö

• Suojaavana kaasuna hitsauksessa (esim. TIG- ja MIG-hitsaus), koska se estää metallien oksidointia.
• Elektroniikka- ja puolijohdeteollisuudessa puhtaiden ja inerttien prosessiatmosfäärien luomiseen.
• Loiste- ja hehkulamppujen täytekaasuna vaimentamaan filamentin hapettumista ja vähentämään haihtumista.
• Lasin eristekaasuna kaksois- ja kolminkertaisissa ikkunoissa parantamassa lämmöneristystä (argonilmaiset ikkunat).
• Kriogeenisissä sovelluksissa ja teollisessa jäähdytyksessä nesteargonia käytetään jäähdytysaineena ja koelaitteissa, myös hiukkasfysiikassa suurissa detektoreissa.
• Laboratoriokäytössä ja kemianteollisuudessa inaktiivina tilana reaktioiden tai varastoinnin yhteydessä.

Kemiallinen reaktiivisuus ja yhdisteet

Argon on erittäin vähän reaktiivinen, mutta tutkimuksissa on osoitettu, että tietyissä äärimmäisissä olosuhteissa argon voi muodostaa hyvin harvinaisia ja heikkoja yhdisteitä tai kompleksiyhdisteitä. Esimerkiksi ionisoivissa olosuhteissa ja erittäin matalissa lämpötiloissa on tunnistettu Argon-yhdisteitä ja -komplekseja, mutta tällaiset yhdisteet eivät ole stabiileja normaaliolosuhteissa.

Terveys- ja turvallisuusasiat

• Argon on myrkyttömä ja inertti, mutta se voi aiheuttaa tukehtumisvaaran, koska suurina pitoisuuksina se syrjäyttää hapen ilmasta. Suljetuissa tiloissa vuodot voivat johtaa tajunnanmenetykseen tai kuolemaan.
• Nesteargonin käsittelyssä on riski kylmäpaleltumista (frostbite) ja paineastioiden aiheuttamista vaaratilanteista. Puristetuilla kaasuilla ja nesteytyksellä on oltava asianmukaiset suoja- ja säilytyskäytännöt.
• Hitsaustöissä tai teollisissa prosesseissa käytettäessä tulee huolehtia ilmanvaihdosta ja varoittaa työtiloissa oleskelevia mahdollisesta asfyksiariskistä.

Yhteenveto

Argon on yleinen ja tärkeä jalokaasu, jota arvostetaan sen inerttisyyden ja fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi. Sitä käytetään laajasti teollisuudessa, tieteessä ja arkipäivän sovelluksissa aina hitsauksesta ikkunoiden eristämiseen ja erikoissovelluksiin kriogeenisissä laitteissa. Vaikka se on kemiallisesti vähän reaktiivinen, argonin oikea ja turvallinen käsittely on olennaista sen asfyksiariskin ja kylmävaurioiden vuoksi.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on argon?

K: Mikä on argonin symboli?

K: Mikä on argonin järjestysluku?

K: Mihin ryhmään argon kuuluu?

K: Onko argon hajuton ja mauton kaasu?

K: Kuinka paljon argonia on maapallon ilmakehässä?

K: Miksi argonia kutsutaan "laiskaksi" tai "inaktiiviseksi"?

Hae kirjaimella