نمايی از عنصر آرگون

آرگون گازی بی‌بو و بی‌رنگ است که در اثر قرار گرفتن در ولتاژ بالا، به رنگ آبی روشن متمایل می‌شود. این گاز در سال ۱۸۹۴ توسط لرد ریلی (Lord Rayleigh)، فیزیکدان انگلیسی، و ویلیام رمزی (William Ramsay)، شیمیدان اسکاتلندی، کشف شد.

آرگون از نظر شیمیایی بسیار پایدار و بی‌اثر است و تاکنون ترکیب شیمیایی پایداری از آن شناسایی نشده است. به همین دلیل، این عنصر در گروه گازهای نجیب قرار می‌گیرد و از نظر واکنش‌پذیری رفتاری مشابه گازهایی مانند کریپتون، زنون و رادون دارد.در جو زمین، حدود ۰٫۹۴ درصد آرگون وجود دارد که از طریق تقطیر جز به جز هوای مایع جداسازی می‌شود. در حالت معمول، آرگون به‌صورت مستقیم به آزمایشگاه‌ها حمل نمی‌شود و بیشتر در قالب سیلندرهای تحت فشار عرضه می‌گردد. جالب است بدانید که در جو مریخ نیز حدود ۱٫۶ درصد آرگون-۴۰ و تقریباً ۵ قسمت در میلیون آرگون-۳۶ یافت می‌شود.

آرگون صنعتی، گاز بی‌اثر پرکاربرد در صنعت

آرگون صنعتی گازی بی‌رنگ، بی‌بو و کاملاً بی‌اثر است که با روش تقطیر جز به جز هوای مایع و در خلوص‌های بالا (۹۹.۹٪ تا ۹۹.۹۹۹٪) تولید می‌شود. این گاز به دلیل پایداری شیمیایی، در صنایع مختلف به‌عنوان محیط محافظ کاربرد گسترده‌ای دارد؛ از جمله در جوشکاری TIG و MIG برای جلوگیری از اکسید شدن فلز، در تولید تیتانیوم و آلیاژهای خاص، پر کردن لامپ‌های رشته‌ای و فلورسنت، و ایجاد اتمسفر خنثی در صنعت الکترونیک و نیمه‌هادی‌ها.
آرگون صنعتی معمولاً به‌صورت گاز فشرده یا مایع در سیلندرهای تحت فشار عرضه می‌شود و اگرچه غیرقابل‌اشتعال است، اما در فضاهای بسته می‌تواند جایگزین اکسیژن شده و خطر خفگی ایجاد کند؛ بنابراین رعایت تهویه مناسب و اصول ایمنی در هنگام استفاده ضروری است.

ویژگی‌های آرگون چیست؟

آرگون قابلیت انحلال در آب را دارد و مانند اکسیژن، می‌تواند به مقدار مشخصی در این مایع حل شود. این گاز در دو حالت مایع و گاز وجود دارد و در دمای معمولی بی‌اثر و غیرقابل‌واکنش باقی می‌ماند.
در طبیعت، آرگون به‌صورت ترکیبی از سه ایزوتوپ پایدار وجود دارد. همچنین، تاکنون ۱۲ ایزوتوپ رادیواکتیو دیگر از این عنصر شناسایی شده است که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند.

کاربردهای آرگون

به دلیل بی‌اثر بودن شیمیایی، آرگون در صنایع مختلف استفاده گسترده‌ای دارد، از جمله:

• پر کردن لامپ‌های الکتریکی و لامپ‌های فلورسنت (با فشار تقریبی ۴۰۰ پاسکال)
• کاربرد در صنعت عکاسی و لامپ‌های حرارتی
• ایجاد محیط محافظ در جوشکاری برقی و برش‌کاری فلزات
• استفاده به‌عنوان گاز پوششی در تولید تیتانیوم و سایر فلزات واکنش‌پذیر
• فراهم‌کردن محیط حفاظتی برای رشد کریستال‌های ژرمانیوم و سیلیسیوم در صنعت نیمه‌هادی‌ها

اثرات آرگون بر سلامتی انسان

آرگون گازی بی‌اثر از نظر شیمیایی است، اما از نظر فیزیولوژیکی می‌تواند خطرناک باشد. این گاز از طریق تنفس وارد بدن می‌شود و به دلیل جایگزینی با اکسیژن، باعث کاهش غلظت اکسیژن در محیط می‌گردد.

1)خطرات تنفسی

در محیط‌هایی که میزان آرگون افزایش می‌یابد (مانند فضاهای بسته یا مکان‌هایی که عمل تصفیه انجام می‌شود)، این گاز به‌سرعت در هوا تجمع پیدا کرده و به حالت فوق‌اشباع می‌رسد. این شرایط می‌تواند منجر به اختناق و خفگی شود.
تنفس غلظت بالای آرگون ممکن است علائمی مانند سرگیجه، خستگی، سردرد، تهوع، استفراغ، کاهش هوشیاری و در نهایت مرگ ایجاد کند. مرگ زمانی رخ می‌دهد که فرد بیهوش شده و قادر به ترک محیط یا واکنش به شرایط خطرناک نباشد. در محیط‌هایی که سطح اکسیژن پایین است، این اتفاق می‌تواند ظرف چند ثانیه روی دهد.

2)تماس پوستی و چشمی

آرگون مایع به‌شدت سرد است و در صورت تماس با پوست یا چشم، باعث یخ‌زدگی می‌شود. این آسیب می‌تواند جدی بوده و نیاز به درمان فوری داشته باشد.

3)مکانیسم ایجاد خفگی

آرگون جزو گازهای خفه‌کننده ساده است. این گاز با کاهش فشار جزئی اکسیژن در محیط، عمل تنفس مؤثر را مختل می‌کند. در چنین شرایطی، حتی قبل از بروز علائم واضح، سطح اکسیژن می‌تواند تا ۷۵ درصد کمتر از حالت طبیعی کاهش یابد.

• در غلظت‌هایی که حدود ۳۳ درصد هوا را اشغال می‌کند، خطر کاهش اکسیژن آغاز می‌شود.
• در غلظت‌های نزدیک به ۵۰ درصد، علائم واضح‌تری بروز پیدا می‌کند.
• غلظت‌های حدود ۷۵ درصد می‌توانند ظرف چند دقیقه اثر کشنده داشته باشند.

  4)علائم و روند پیشرفت خفگی

• مرحله اولیه: تنفس سریع و شدید، کاهش اکسیژن خون، احساس بی‌قراری.
• مرحله میانی: کاهش هوشیاری، ضعف عضلانی، از دست رفتن تدریجی حواس پنج‌گانه، خستگی شدید.
• مرحله پیشرفته: تهوع، استفراغ، بیهوشی، تشنج، کما.
• مرحله نهایی: توقف تنفس و مرگ در صورت عدم امدادرسانی سریع.

تأثیرات زیست‌محیطی گاز آرگون

تا کنون گزارشی مبنی بر ایجاد آسیب‌های جدی زیست‌محیطی توسط آرگون منتشر نشده است. این عنصر به‌طور طبیعی به صورت گازی در اتمسفر وجود دارد و حدود ۰٫۹۴ درصد حجم هوای زمین را تشکیل می‌دهد. به دلیل بی‌اثر بودن شیمیایی، آرگون وارد واکنش‌های مخرب زیست‌محیطی نمی‌شود و در چرخه‌های شیمیایی زمین نقش محدودی دارد.
در مناطق صنعتی یا مراکزی که عملیات تصفیه یا فرآیندهای صنعتی انجام می‌شود، ممکن است آرگون در هوا آزاد شود. با این حال، این گاز به‌سرعت در جو پراکنده شده و غلظتش کاهش می‌یابد، بنابراین پایداری طولانی‌مدت در یک محل ندارد.

1)اثر بر گیاهان و جانوران

مطالعات تاکنون نشان نداده‌اند که آرگون تأثیر مستقیمی بر رشد گیاهان یا سلامت جانوران داشته باشد. به نظر می‌رسد این گاز در محیط‌های آبی نیز خطر جدی ایجاد نمی‌کند، مگر اینکه در یک فضای بسته یا محصور باعث کاهش اکسیژن محلول شود که در این حالت می‌تواند بر موجودات آبزی اثر غیرمستقیم بگذارد.

2)اثرات جوی و تغییرات اقلیمی

• آرگون فاقد ترکیبات تخریب‌کننده لایه اوزون است و در دسته مواد فاقد CFC قرار می‌گیرد.
• از نظر گرمایش جهانی (Global Warming Potential)، آرگون دارای پتانسیل گرمایشی صفر است، زیرا واکنش‌پذیری و پایداری شیمیایی آن باعث نمی‌شود در فرآیند جذب گرمای جوی نقش قابل‌توجهی ایفا کند.
• در دسته‌بندی سازمان حمل‌ونقل ایالات متحده (DOT)، آرگون جزو آلاینده‌های خطرناک طبقه‌بندی نشده است، اما به عنوان یک گاز خفه‌کننده ساده شناخته می‌شود که در غلظت بالا می‌تواند خطرات تنفسی برای موجودات زنده ایجاد کند.
  

  نکته ایمنی

  هرچند آرگون از نظر شیمیایی بی‌اثر است، اما در فضاهای بسته می‌تواند اکسیژن را جابه‌جا کرده و باعث خفگی در انسان و حیوان شود. بنابراین دفع یا تخلیه آرگون باید با تهویه مناسب و رعایت پروتکل‌های ایمنی انجام شود.
  
  

  تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه

  در فرآیندهای تجزیه و شناسایی مواد، از تجهیزات و دستگاه‌های متنوعی استفاده می‌شود، از جمله:
• اسپکترومتر جرمی (Mass Spectrometer)
• میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی
• کروماتوگرافی مایع (LC) و کروماتوگرافی گازی (GC)
• دستگاه اشعه X برای پراش یا فلورسانس (XRD/XRF)
• طیف‌سنج جذب اتمی (AAS)
• طیف‌سنج مادون قرمز (IR)
• کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)
• اسپکترومتر نشری (Emission Spectrometer)

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر آرگون

ایزوتوپ های آرگون و نیمه عمر آن ها