克里斯•史密斯

大家好,本周有一种惰性元素,科学家们一度认为它不会与任何东西发生反应,但在化学领域,惰性也有它的优势,尤其是如果它是超级安静的汽车轮胎,或者是一种安全的化学物质,可以为你想要的潜水服打气。

John Emsley报道。

约翰Emsley

它是懒惰的,它是勤劳的,它是无色的,它是五颜六色的——它是氩!

Argon的名字来自希腊单词阿哥斯这意味着惰性,在它被发现后的一百多年里,化学家们都无法让它与任何其他元素结合。但在2000年,由Markku Räsänen领导的赫尔辛基大学化学家宣布了有史以来第一个化合物:氟氢化氩。他们将氩气和氟化氢的混合物在-265°C下冷凝成碘化铯,并将其暴露在紫外线下。当温度上升到-246°C以上时,它又回到了氩和氟化氢。没有其他的过程能诱导氩反应——一种真正的惰性元素。

有50个亿在地球大气中旋转的氩气在数十亿年的时间里慢慢累积,几乎全部来自放射性同位素钾-40的衰变,钾-40的半衰期为127亿年。虽然氩气占大气的0.93%,但直到1894年物理学家瑞利勋爵和化学家威廉·拉姆齐发现它才被发现。1904年,瑞利获得了诺贝尔物理学奖,拉姆齐也因此获得了诺贝尔化学奖。

它的发现始于瑞利发现从空气中提取的氨比分解氨的密度更高。差别虽小,但却是实实在在的。拉姆齐写信给瑞利,建议他应该从空气中的氮气中寻找一种较重的气体,而瑞利应该从氨中寻找一种较轻的气体。拉姆齐通过反复加热来去除样品中的所有氮,氮与之反应生成氮化镁。他只剩下1%不会发生反应,发现它的密度比氮还大。它的原子光谱显示出新的红色和绿色线,证实它是一种新元素。尽管事实上它也含有其他惰性气体的痕迹。

1785年,亨利·卡文迪什在伦敦南部的克拉彭首次分离出氩气。他让电火花穿过空气,吸收了形成的气体,但令他困惑的是,还有1%是不反应的。他没有意识到他偶然发现了一种新的气体元素。

一个人用氩弧焊的照片

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焊接铝时需要氩气流动

大部分氩气都被吹进了炼钢过程中,连同氧气.氩气进行搅拌,而氧气则被除去比如二氧化碳。它也用于必须排除空气以防止热金属氧化的情况,如在焊接中以及生产排除空气铝焊接是用电弧完成的,这需要氩气流量为每分钟10-20升。原子能燃料元件在精炼和再加工过程中用氩气保护。

制造合金所需的超细金属粉末是通过将液态氩气喷向熔融金属的喷流来生产的。

氩信息图表

来源:©2019 Andy Brunning/英国皇家化学万博代理学会

英国皇家万博代理化学与复利学会用这些元素图形来庆祝国际年,这些图形将在全年发布

一些冶炼厂通过氩等离子体喷枪将有毒金属粉尘排放到环境中,以防止有毒金属粉尘逸出。在这个过程中,氩原子被带电,温度达到10 000°C,穿过它的有毒尘埃颗粒变成了一团熔化的碎片。

作为一种化学惰性气体,氩已被证明是非常有用的。照明标志如果含有氩气就会发出蓝色的光,如果含有少量的氩气就会发出亮蓝色的光蒸汽也存在。如果两片玻璃之间的缝隙充满氩气而不是空气,双层玻璃的效率会更高,因为氩气的导热性能较差。氩气在室温(300 K)下的导热系数为17.72 mW m-1K-1(毫瓦每米每度),而空气为26毫瓦米-1K-1.出于同样的原因,氩气被用来给潜水服充气。旧文件和其他易氧化的东西可以通过储存在氩气中来保护。蓝色氩激光在外科手术中用于焊接动脉、破坏肿瘤和矫正眼部缺陷。

元素周期表- 18 -氩

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氩气最奇特的用途是豪华汽车的轮胎。它不仅能保护橡胶免受氧气的侵蚀,还能确保汽车高速行驶时轮胎噪音更小。懒惰在这种情况下很有用。它的高科技用途从双层玻璃、激光眼科手术到把你的名字放在灯光上。

克里斯•史密斯

约翰·埃姆斯利揭开了比空气重的惰性气体氩的秘密。下周,你愿意嫁给这个男人吗?

史蒂夫Mylon

受欢迎的元素几乎从来不会因为它们的实用性和有趣的化学性质而变成这样。但对于黄金而且这太肤浅了。它们更受欢迎,因为它们更漂亮。比如我妻子,她不是化学家,她做梦都不会想穿结婚戒指。这可能与氧化铜有一个烦人的习惯,它会把你的皮肤染成绿色有关。不过,她只要花时间去了解一下铜,稍微了解一下就好了;也许到那时,她可能会背对着其他人,自豪地戴着它。

克里斯•史密斯

史蒂夫·迈伦下周会回来和你握手言和元素中的化学,我希望你能加入我们。我是克里斯·史密斯,谢谢收听,再见。