غاز الأرجون في الطبيعة - أكاديمية التدريس

بسم الله والحمد لله والصلاة والسلام على رسول الله ، أشرف الخلق وإمام المرسلين سيدنا محمد وعلى آله وصحبه أجمعين وبعد ،،

غاز الأرجون (Ar)

هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري وعدده الذري 18، وهو غاز أحادي الذرة، وعديم اللون والرائحة، خامل كيميائيًا حيث ينتمي إلى فصيلة الغازات النبيلة، وهو أكثرها توافرًا على سطح الأرض.

وجوده في الطبيعة

يتواجد غاز الأرجون في الغلاف الجوي للكرة الأرضية وذلك بنسبة 0.934% حجم (1.29% كتلة)، كما يوجد في الغلاف الجوي للمريخ بنسبة 1.6% من الأرجون 40 و 5 (ج.م.م) أجزاء من المليون ppm من الأرجون 36.

يحصل على غاز الأرجون كـناتج عرضي في عملية تسيل وتجزئة الهواء تحت ضغط عالي، أي التقطير التجزيئي للهواء.

الخواص الكيميائية

غاز الأرجون من الغازات الخاملة كيميائيًا، أي أن لديه غلاف إلكتروني مكتمل بثمانية إلكترونات، بالتالي فهو لا يكون مركبات كيميائية في الظروف العادية من الضغط ودرجة الحرارة. لكن تحت ظروف قاسية تم الحصول على مركبات ثنائية وثلاثية من الأرجون، والتي لم تتضح بنيتها بعد. بعض الآراء تشير إلى أن هذه المركبات نواتج الجذب بقوى فان دير فالس، في أن أخرى تقول أنها ذات طبيعة أيونية.

ذوبانية غاز الأرجون في الماء منخفضة حوالى 0.3 لتر غاز لكل لتر ماء.

ويوجد للأرجون نظيران (36) و (38) والأول هو الشائع.

الاستخدامات

يستخدم الأرجون في ملئ مصابيح الإنارة، خاصة أنه لا يتفاعل مع السلك المعدني المتوهج (التنجستين) حتى في درجات الحرارة العالية، كما يستخدم في اللحام.

حقائق عن غاز الأرجون

- الأرجون هو غاز نبيل عديم اللون، عديم الرائحة، على عكس بعض الغازات الأخرى فإنها تظل عديمة اللون حتى في شكل سائل وصلب، الأرجون غير قابل للاشتعال وغير سام. ومع ذلك، بما أن الأرجون هو أكثر كثافة من الهواء بنسبة 38% ، فإنه يمثل خطر الاختناق؛ لأنه يمكن أن يحل محل الهواء المؤكسج في الأماكن المغلقة.

- اعتاد رمز العنصر الخاص بالأرجون أن يكون A. في عام 1957 ، قام الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC ) بتغيير رمز الأرجون إلى رمز Ar و mendelevium من Mv إلى Md.

- كان الأرجون أول غاز نبيل المكتشف. كان هنري كافيندش قد اشتبه في وجود العنصر في عام 1785 من فحصه لعينات من الهواء. كشفت الأبحاث المستقلة التي أجراها HF Newall و WN Hartley في عام 1882 عن خط طيفي لا يمكن تخصيصه لأي عنصر معروف. ثم تم عزل العنصر واكتشافه رسميًا في الهواء بواسطة اللورد رايلي وويليام رامزي في عام 1894. وأزال رايليغ ورامساي النيتروجين والأكسجين والماء وثاني أكسيد الكربون وفحص الغاز المتبقي. على الرغم من أن عناصر أخرى كانت موجودة في بقايا الهواء، إلا أنها كانت مسؤولة عن القليل جدًا من الكتلة الكلية للعينة.

- يأتي اسم العنصر "argon" من الكلمة argos اليونانية، مما يعني أنه غير نشط. يشير هذا إلى مقاومة العنصر لتشكيل رابطة كيميائية. يعتبر Argon خامل كيميائيًا عند درجة حرارة الغرفة والضغط.

- يأتي معظم الأرجون على الأرض من الانحلال الإشعاعي للبوتاسيوم -40 إلى أرجون -40. أكثر من 99 % من الأرجون على الأرض يتكون من نظير Ar-40.

- إن نظير الأرجون الأكثر وفرة في الكون هو argon-36 ، والذي يتم إجراؤه عندما تكون النجوم ذات الكتلة التي تبلغ 11 مرة أكبر من الشمس في مرحلة احتراق السيليكون. في هذه المرحلة، يتم إضافة جسيم ألفا (نواة الهيليوم) إلى نواة سيليكون 32 لإنتاج الكبريت -34 ، والذي يضيف جسيم ألفا ليصبح أرجون -36. يضيف بعض الأرجون -36 جسيم ألفا ليصبح الكالسيوم -40. في الكون، الأرجون نادرًا جدًا.

- الأرجون هو الغاز النبيل الأكثر وفرة. وهو يمثل حوالي 0.94 % من الغلاف الجوي للأرض وحوالي 1.6 % من الغلاف الجوي المريخي. الجو الرقيق لكوكب عطارد هو حوالي 70% من الأرجون. لا يعد غاز الأرجون هو ثالث أكثر الغازات وفرة في الغلاف الجوي للأرض بعد النيتروجين والأكسجين. يتم إنتاجه من التقطير التجزيئي للهواء السائل. في جميع الحالات، فإن النظير الأكثر وفرة من الأرجون على الكواكب هو Ar-40.

- لدى الأرجون العديد من الاستخدامات. تم العثور عليها في الليزر ، وكرات البلازما ، والمصابيح الكهربائية ، ووقود الصواريخ ، وأنابيب توهج. يتم استخدامه كـغاز وقائي للحام ، تخزين المواد الكيميائية الحساسة ، وحماية المواد. في بعض الأحيان يتم استخدام الأرجون المضغوط كدواسر في علب الأيروسول. يستخدم التأريخ بالنظائر المشعة Argon-39 حتى تاريخ عمر المياه الجوفية وعينات الجليد الجليدية. يستخدم الأرجون السائل في البرد ، لتدمير الأنسجة السرطانية. كما تستخدم حزم البلازما الأرجون وأشعة الليزر في الطب. يمكن استخدام الأرجون لعمل مزيج للتنفس يدعى Argox للمساعدة على إزالة النيتروجين الذائب من الدم أثناء تخفيف الضغط ، وذلك من الغوص في أعماق البحار. يستخدم الأرجون السائل في التجارب العلمية ، بما في ذلك تجارب النيوترينو وعمليات البحث في المادة المظلمة. على الرغم من أن الأرجون هو عنصر وفير ، فإنه لا يوجد لديه وظائف بيولوجية معروفة.

- يتسبب الأرجون في توهج أزرق بنفسجي عندما يكون متحمسًا. تعرض ليزر الأرجون وهجًا مميزًا باللون الأزرق والأخضر.

- لأن الذرات الغازية النبيلة لها غلاف إلكترون تكافؤ كامل ، فهي ليست تفاعلية للغاية. الأرجون لا يشكل بسهولة المركبات. لا توجد مركبات مستقرة معروفة في درجة حرارة الغرفة والضغط ، على الرغم من لوحظ فلوريد الهيدروجين (HArF) في درجات حرارة أقل من 17K. أشكال الأرجون clathrates بالماء. الأيونات ، مثل ArH + ، والمجمعات في الحالة المثارة ، مثل ArF ، قد شوهدت. يتنبأ العلماء بوجود مركبات أرجون مستقرة ، على الرغم من أنها لم يتم تصنيعها بعد.

- المظهر :- غاز عديم اللون ذو وميض، بنفسجي فى حاله البلازما.

الوفرة في الطبيعة

يعد الأرجون ثالث الغازات وفرة في تركيب الغلاف الجوي للأرض بعد النيتروجين والأكسجين، وأكثر الغازات النبيلو وفرة في الأرض.

التاريخ وأصل التسمية

يعود اكتشاف هذا العنصر الى عام 1894 وهو أول الغازات الخاملة المكتشفة حين تمكن وليام رمزى  وجون وليام ستروت من نشر أبحاثهما عن الغاز الجديد المكتشف وأطلقا عليه اسم أرجون وهي كلمة ذات أصل إغريقي، وتعني خامل وذلك إشارة إلى خموله الكيميائي، وبالفعل فإن الأرجون لا يقوم بتشكيل أي مركبات كيميائية إلا بحالات نادرة جدًا، ويعود ذلك إلى اكتمال غلاف التكافؤ بالإلكترونات. 

الاستخدامات

يمتلك الأرجون العديد من الخواص التي تجعله  مفضلًا في عديد من التطبيقات، فهو غاز خامل كيميائيًا وعازلًا حراريًا، كما أنه سهل التوفير ورخيص نسبيًا بالمقارنة مع الغازات النبيله الأخرى.

1. تطبيقات صناعيه :- 

• غاز الحجب : 

يستخدم الأرجون في بعض العمليات الصناعية عند درجات حرارة مرتفعة، والتى تصبح عندها بعض المواد غير النشطة في العادة نشطة بسبب الحرارة.

• غاز التعبئة :- 

يستخدم الأرجون في الصناعات العذائية أثناء عمليات التعبئة لبعض الأغذية الحساسة للأكسجين مثل اللحوم مما يساعد على إطالة فترة الصلاحية.

2. تطبيقات طبية :- 

يستخدم الأرجون السائل في عمليات البدنية مثل الاستئصال وذلك بإتلاف الخلايا المراد استئصالها مثل الخلايا السرطانية على سبيل المثال.

3. تطبيقات عملية :- 

للأرجون بعض التطبيقات في مجال الأبحاث العلمية، إذ يستخدم الأرجون السائل هدفا في تجارب النيوترينو وأبحاث المادة المظلمة.

الإضاءه :- يستخدم غاز الأرجون في ملئ المصابيح المتوهجة من أجل حماية سلك التوهج المصنوع من التنجستين  من التلف نتيجة الأكسدة.

مخاطر الأرجون 

خطر الحريق قد تنفجر خزانات الأرجون في حرارة الحريق بسبب زيادة الضغط داخل الخزان.

لا يشكل الأرجون خطورة من حيث خواصه الكيميائية، فهو غاز خامل ومن مكونات الهواء الطبيعية في الأرض. 

ولكن الخطورة تنجم عن خواصه الفيزيائية فالأرجون النقي أكثف من الهواء بحوالى 38% وبالتالى يسبب خطورة الاختناق في الأماكن المغلقة.