არგონი

არგონი - ელემენტთა პერიოდულობის ცხრილის მესამე პერიოდის მერვე A ჯგუფის ქიმიური ელემენტია, რომლის ატომური ნომერია - 18. აღინიშნება სიმბოლოთი Ar (ლათ. Argon), თუმცა 1957 წლამდე მისი სიმბოლო იყო A. არგონი დედამიწის ატმოსფეროში მესამე ელემენტია თავისი გავრცელებით (აზოტის და ჟანგბადის შემდეგ) – 0.93 % მოცულობის მიხედვით. არგონი მარტივი ნივთიერებაა (CAS-ნომერია: 7440–37–1). იგი ინერტული ერთატომიანი, უფერო, უსუნო და უგემო აირია. გარე შრეზე შევსებული ოქტეტი (რვა ელექტრონი) მას ხდის სტაბილურს და ამდენად არ წარმოქმნის ბმებს სხვა ელემენტებთან. სახელწოდება "argon" წარმოდგება ბერძნული სიტყვისაგან და ნიშნავს ”უმოქმედოს”.

დახასიათება

არგონი დაახლოებით ისევე იხსნება წყალში, როგორც აირადი ჟანგბადი და 2.5-ჯერ მეტად, ვიდრე აირადი აზოტი. არგონი არატოქსიკურია როგორც მყარ, ისე თხევად და აირად მდგომარეობაში.

მართალია არგონი კეთილშობილი აირია, მაგრამ მას აქვს უნარი წარმოქმნას ზოგიერთი ნაერთი, მაგალითად არგონისფტორჰიდრიდი (HArF), რომელიც საკმაოდ მდგრადია, სადაც არგონი უკავშირდება ფტორს და წყალბადს. ამ ნაერთის მიღებას იუწყებოდნენ ჰელსინკის უნივერსიტეტის მკვლევარები 2000წელს. თეორიული გამოთვლების მიხედვით შეიძლება მიღებულ იქნეს არგონის მდგრადი ნაერთები, მაგრამ მათი სინთეზის მეთოდები ჯერჯერობით არ არის ცნობილი.

ისტორია

არგონის არსებობა ჰაერში ივარაუდა ინგლისელმა ფიზიკომა და ქიმიკომა ჰენრი კავენდიშმა (Henry Cavendish) 1785 წელს, მაგრამ 1894 წლამდე იგი არ იყო გამოყოფილი. მან ჰაერის შემადგენლობის კვლევისას, გადაწყვიტა დაედგინა სრულად იჟანგებოდა თუ არა ჰაერში მყოფი აზოტი. რამდენიმე კვირის განმავლობაში U-ს მაგვარ მილაკში ჰაერისა და ჟანგბადის ნარევზე დრო და დრო ზემოქმედებდა ელექტრო განმუხტვით, რის შედეგადაც წარმოიქმნებოდა რუხი ფერის აზოტის ოქსიდის სულ ახალი და ახალი პორციები, რომელსაც მკვლევარი პერიოდულად ხსნიდა ტუტეში. რამდენიმე ხნის შემდეგ ოქსიდების წარმოქმნა შეწყდა, მაგრამ დარჩენილი ჟანგბადის დაკავშირების შემდეგ დარჩა აირის ბუშტი რომლის მოცულობა დიდი ხნის განმავლობაში არ იცვლებოდა ჟანგბადის გარემოში ელ. განმუხტვის ზემოქმედების მიუხედავად. ბუშტის გამოცნობა კავენდიშმა ვერ მოახერხა, ამიტომაც მიატოვა კვლევები, და არც გამოუქვეყნებია მისი შედეგები. მხოლოდ დიდი ხნის შემდეგ ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯეიმს კლერკ მაკსველმა შეაგროვა და გამოაქვეყნა კავენდიშის ხელნაწერები და ლაბორატორიული ჩანაწერები.

არგონის აღმოჩენის შემდგომი ისტორია დაკავშირებულია ჯონ უილიამ სტრეტის სახელთან, რომელმაც რამდენიმე წელი დაუთმო აირების სიმკვრივეების კვლევას, განსაკუთრებით აზოტისას. აღმოჩნდა, რომ ჰაერიდან გამოყოფილი 1 ლიტრი აზოტი უფრო მეტს იწონიდა, ვიდრე 1 ლიტრი ქიმიური რეაქციის შედეგად მიღებული აზოტი (მაგალითად აზოტის ზეჟანგის, აზოტის ოქსიდების, ამიაკის, შარდის ან გვარჯილის დაშლით მიღებული). განსხვავდება შეადგენდა 1.6 მგ-ს (პირველის წონა იყო 1.2521 გრ, ხოლო მეორესი 1.2505 გრ). ეს სხვაობა არც თუ ისე ცოტაა, ცდის შეცდომად რომ ჩაითვალოს.

1892 წლის შემოდგომაზე ლორდ რელეიმ (Lord Rayleigh) ჟურნალ «Nature-ში» გამოაქვეყნა წერილი, სადაც ის თხოვდა მეცნიერებს მიეცათ ახსნა იმ ფაქტისთვის, რომ აზოტის მიღების მეთოდის მიხედვით ღებულობდა სხვადასხვა სიმკვრივის აზოტს. წერილი ბევრმა მეცნიერმა წაიკითხა, მაგრამ ვერავინ გასცა დასმულ კითხვას პასუხი.

იმ დროისათვის უკვე ცნობილ ინგლისელ ქიმიკოს უილიამ რამზაისაც არ ჰქონდა პასუხი ამ კითხვაზე, მაგრამ მან შესთავაზა რელეის თანამშრომლობა. ინტუიციით რამზაიმ ივარაუდა, რომ ჰაერის აზოტი შეიცავდა რაღაც ადრე უცნობ უფრო მძიმე აირის მინარევებს.

რათა ჰაერისაგან გამოეყოთ უცნობი აირი ყველა მეცნიერი თავისი გზით წავიდა. რელეიმ გაიმეორა კავენდიშის ცდა უფრო დიდი მასშტაბით და უფრო მაღალ ტექნიკურ დონეზე. 6000 ვოლტიანი ტრანსფორმატორი აზოტით შევსებულ 50 ლ-იან ზარზე უშვებდა ელ. ნაპერწკლებს. სპეციალური ტურბინა ზარში ქმნიდა ტუტის ხსნარის შხეფების შადრევანს, რომელიც შთანთქავდა აზოტის ჟანგებს და ნახშირორჟანგის მინარევებს. რელეიმ დარჩენილი აირი გამოაშრო, და გაატარა ფაიფურის მილაკში რომელშიც იყო გახურებული სპილენძის ნაქლიბი, რომელიც აკავებდა ჟანგბადის ნარჩენებს. ცდა რამდენიმე დღე გრძელდებოდა.

რამზაიმ გამოიყენა მის მიერ გაკეთებული აღმოჩენა - ლითონური მაგნიუმის თვისება აზოტის შთანთქმისა, მყარი მაგნიუმის ნიტრიდის წარმოქმნით. ის ბევრჯერ ატარებდა რამდენიმე ლიტრ აზოტს მის მიერ აწყობილ ხელსაწყოში. 10 დღის შემდეგ აირის მოცულობის შემცირება შეწყდა, მაშასადამე, ყველა აზოტი იქნა გარდაქმნილი. ამავდროულად სპილენძთან შეერთებით მოცილებული იქნა ჟანგბადი. ამ ხერხით რამზეიმ პირველივე ცდით მოახერხა მიახლოებით 100 სმ³ მოცულობის ახალი აირის მიღება.

ამგვარად იქნა აღმოჩენილი ახალი ელემენტი, რომელიც აზოტზე თითქმის 1.5-ჯერ უფრო მძიმეა და შეადგენს ჰაერის 1/80 ნაწილს. რამზაიმ აკუსტიკური გაზომვებით აღმოაჩინა, რომ ახალი აირის მოლეკულა შედგება ერთი ატომისაგან – ამ დრომდე მსგავსი აირები მდგრად მდგომარეობაში არ შეხვედრიათ. აქედან გამოდინარეოდა ძალიან მნიშვნელოვანი დასკვნა – რადგანაც მოლეკულა ერთ ატომიანია, მაშინ ახალი აირი წარმოადგენს არა რთულ ქიმიურ ნაერთს, არამედ მარტივი ნივთიერებას.

რამზაიმ და რელეიმ დიდი დრო დახარჯეს მისი რეაქციისუნარიანობის შესასწავლად სხვა ქიმიურად აქტიურ ნივთიერებებთან. კვლევის შედეგებმა აჩვენეს,რომ მათი აირი საერთოდ უმოქმედო იყო. ეს გასაოცარი იყო - იმ მომენტისათვის არ იყო ცნობილი არც ერთი ინერტული ნივთიერება.

ახალი აირის შესწავლაში დიდი წვლილი შეიტანა სპექტრალურმა ანალიზმა. ჰაერიდან გამოყოფილი აირის ემისიური სპექტრი თავისი ნარინჯისფერი, ლურჯი და მწვანე ხაზებით მკვეთრად განსხვავდებოდა უკვე ცნობილი აირების სპექტრებისაგან. უილიამ კრუქსიმ იმ დროისათვის ყველაზე გამოჩენილმა სპექტროსკოპისტმა, სპექტრში დაითვალა 200-მდე ხაზი. სპექტრული ანალიზის განვითარების მაშინდელმა დონემ ვერ შეძლო განესაზღვრა, თუ რამდენ ელემენტს ეკუთვნოდა მიღებული სპექტრი. რამდენიმე წლის შემდეგ გაირკვა, რომ რამზაის და რელეის ხელში ეჭირათ არა ერთი უცნობი, არამედ - კეთილშობილი აირების მთელი სპექტრი.

1894 წლის 7 აგვისტოს ოქსფორდში, ბრიტანეთის ფიზიკოსთა, ქიმიკოსთა და ბუნებისმეტყველ მკვლევართა კრებაზე, გამოცხადებულ იქნა ახალი ელემენტის აღმოჩენის შესახებ, რომელსაც ეწოდა არგონი. თავის მოხსენებაში რელეი ამტკიცებდა, რომ ჰაერის ყოველ კუბურ მეტრში არის 15 გრ. ახლად აღმოჩენილი აირი.

10 წლის შემდეგ 1904 წელს, რელეიმ ყველაზე გავრცელებული აირების სიმკვრივეების კვლევისათვის და არგონის აღმოჩენისათვის მიიღო ნობელის პრემია ფიზიკაში, ხოლო რამზაიმ ატმოსფეროში სხვადასხვა კეთილშობილი აირის აღმოჩენისათვის - ნობელის პრემია ქიმიაში.

სახელწოდების წარმოშობა

დოქტორ მედანის (კრების თავმჯდომარე, სადაც იქნა გაცხადებული აღმოჩენის შესახებ) წინადადებით რელეიმ და რამზაიმ ახალ აირს მისცეს სახელი «არგონი» (ძვ.-ბერძნ. ἀργός – ზანტი, ნელი, ზარმაცი, არააქტიური). ეს სახელწოდება ხაზს უსვამდა ელემენტის უმთავრეს თვისებას – მის ქიმიურ ინერტულობას.

დედამიწის ქერქი

ინერტულ აირებს შორის არგონი უფრო მეტადაა გავრცელებული დედამიწაზე. არგონი – ჰაერში მესამე ელემენტია შემადგენლობით აზოტის და ჟანგბადის შემდეგ, დედამიწის ატმოსფეროში საშუალო სტატისტიკური შემცველობა შეადგენს მოცულობის 0.934 % და მასის 1.288 %, მისი მარაგი ატმოსფეროში ფასდება 4×1014 ტ. არგონი – ყველაზე გავრცელებული კეთილშობილი აირია დედამიწის ატმოსფეროში, 1 მ³ ჰაერი შეიცავს 9.34 ლ არგონს (შედარებისათვის: ჰაერის იმავე მოცულობაში არის 18.2 სმ³ ნეონი, 5.2 სმ³ ჰელიუმი, 1.1 სმ³ კრიპტონი, 0.09 სმ³ ქსენონი).

არგონის შემადგენლობა ლითოსფეროში არის – მასის 4×10−6 %. ზღვის წყლის ყოველ ლიტრში გახსნილია 0.3 სმ³ არგონი, მტკნარ წყალში არის 5.5×10−⁵ – 9,7×10−⁵ %. არგონის შემცველობა მსოფლიო ოკეანეში ფასდება 7.5×10¹¹ ტ, დედამიწის ქერქიდან ამოფრქვეულ ქანებში – 16.5×1011 ტ.

იზოტოპები

არგონის ძირითადი იზოტოპებია: ⁴⁰Ar (99.6%), ³⁶Ar (0.34%) და ³⁸Ar (0.063%). დედამიწაზე არგონის მძიმე იზოტოპის ⁴⁰Ar თითქმის მთლიანი მასა წარმოქმნილია კალიუმის რადიოაქტიური იზოტოპის ⁴⁰K (ამ იზოტოპის შემცველობა ამოფრქვეულ ქანებში საშუალოდ შეადგენს 3.1გ/ტ) რადიოაქტიური დაშლის შედეეგად. არგონის იზოტოპებს შორის ყველაზე მეტია მძიმე იზოტოპია ⁴⁰Ar. ასე რომ, მინერალებში, რომლებიც შეიცავენ კალიუმს, თანდათანობით გროვდება ⁴⁰Ar, რაც იძლევა საშუალებას განისაზღვროს ქანის წლოვანება; კალიუმ-არგონის მეთოდი წარმოადგენს ბირთვული გეოქრონოლოგიის ძირითად მეთოდს. (⁴⁰Ar/⁴⁰K შეფარდების განსაზღვრით კალიუმის შემცველ მინერალში, რომელთაც უნარი აქვთ შეიერთონ რადიოგენური ⁴⁰Ar, ხდება გეოლოგიური ფორმაციების ასაკის დადგენა ე.წ. არგონული მეთოდი.)

³⁶Ar და ³⁸Ar იზოტოპების წარმოშობის სავარაუდო წყაროებს წარმოადგენს – მძიმე ბირთვების სპონტანური დაშლის არამდგრადი პროდუქტები, ასევე ურან-თორიუმის შემცველ მინერალებში მსუბუქი ელემენტების ბირთვების მიერ ნეიტრონებისა და ალფა-ნაწილაკების მიტაცების რეაქცია.

კოსმოსური არგონის უმრავლესობა შედგება ³⁶Ar და ³⁸Ar იზოტოპებისაგან. ეს გამოწვეულია იმ გარემოებით, რომ კოსმოსში კალიუმი გავრცელებულია მიახლოებით 50 000-ჯერ ნაკლებად, ვიდრე არგონი (დედამიწაზე კალიუმი არგონზე 660-ჯერ უფრო მეტია). აღსანიშნავია გეოქიმიკოსების მიერ გაკეთებული გამოთვლა, რომ: დედამიწის ატმოსფეროს არგონს თუ გამოვაკლებთ რადიოგენულ ⁴⁰Ar, მივიღებთ იზოტოპურ შემადგენლობას, რომელიც ძალიან ახლოს დგას კოსმოსური არგონის შემადგენლობასთან.

შენაერთები

არგონს მთლიანად აქვს შევსებული s და p ქვედონეები. მას გარე შრეზე აქვს სრული ოქტეტი, რის გამოც იგი ძლიერ მდგრადია და არ წარმოქმნის სხვა ელემენტებთან ქიმიურ ბმას. 1962 წლამდე არგონი და სხვა კეთილშობილი აირები ითვლებოდნენ ქიმიურად ინერტულად და ითვლებოდა,რომ მათ არ შეეძლოთ ნაერთების წარმოქმნა. 2000 წელს ჰელსინკის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა მიიღეს არგონის პირველი ნაერთები, როგორიცაა არგონფტორჰიდრიდი (HArF), იგი მდგრადია 40 K-ზე ზემოთ (-233°C). აგრეთვე აღმოჩენილია ArCF₂⁺² მეტასტაბილური კათიონი.

ფიზიკური თვისებები

არგონი – ერთატომიანი აირია, რომლის დუღილის ტემპერატურაა (ნორმალური წნევის პირობებში) −185.9 °C (უმნიშვნელოდ დაბალი ვიდრე ჟანგბადის, და მაღალი, ვიდრე აზოტის). 100 მლ წყალში 20 °C-ის პირობებში იხსნება 3.3 მლ არგონი, ზოგიერთ ორგანულ გამხსნელებში არგონი მნიშვნელოვნად კარგად იხსნება, ვიდრე წყალში.

გამოყენება

არსებობს რამოდენიმე განსხვავებული მიზეზი, რომლის გამოც არგონი გამოიყენება:

• იგი მეტად ინერტულია, ვიდრე აზოტი
• აქვს დაბალი თერმოგამტარობა
• მისი ელექტრული თვისებების გამო (იონიზაციის და/ან გამოსხივების სპექტრი)

სხვა კეთილშობილ აირებსაც აქვს გამოყენება, მაგრამ მათ შორის მთავარი არგონია. იგი არ არის ძვირი, რადგანაც წარმოადგენს თხევადი ჟანგბადისა და აზოტის მიღებისას, თანაურპროდუქტს. დანარჩენი კეთილშობილი აირები (ჰელიუმის გარდა) მიიღება ამავე გზით, მაგრამ არგონი მიიღება უფრო დიდი რაოდენობით, ატმოსფეროში მისი მაღალი კონცენტრაციის გამო.

ზოგიერთ პროცესებში აირადი აზოტის და აირადი ჟანგბადის არსებობამ შეიძლება გამოიწვიოს მასალის შიგა დეფექტები. არგონი გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის მეტალებში ინერტული აირით შემჭიდროვებისათვის (შეკვრა), მაგალითად ვოლფრამის ინერტული აირით შეკვრა, ასევე ტიტანის და სხვა მონათესავე ელემენტების. არგონის ატმოსფერო აგრეთვე გამოიყენება სილიციუმის და გერმანიუმის კრისტალების გაზრდისას. არგონი გამოიყენება მეტალურგიასა და ისეთ ქიმიურ პროცესებში, რომლებიც მოითხოვენ ინერტულ არეს. არგონით ავსებენ ელექტრონათურებს. არგონით შევსებული მილები გამოიყენება რეკლამისათვის (ლურჯი ნათება).

უსაფრთხოება

მიუხედავად იმისა, რომ არგონი არატოქსიკურია, იგი ძალიან საშიშია დახურულ სივრცეში, რადგანაც იწვევს ასფიქსიას. არგონის აღმოჩენა ძნელია, რადგანაც იგი არის უსუნო, უგემო და უფერო. 1994 წელს ალიასკაზე მოხდა ინციდენტი - დახურულ სივრცეში სათავსოდან მოხდა არგონის გადინება, რამაც ფატალური შედეგი მოიტანა, რამაც კიდევ ერთხელ ცხადყო, რომ საჭიროა არგონთან სწორი და ფრთხილი მოპყრობა.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით