Was ist Argon?
Argon ist nach Stickstoff und Sauerstoff das dritthäufigste Gas in der Erdatmosphäre, mit Ausnahme von Wasserdampf.
Es gehört zur Gruppe 18 des Periodensystems der Elemente und wird als Edelgas bezeichnet. Es wird jedoch im Englischen auch als „rare gas“ bezeichnet, ein Überbleibsel aus einer Zeit, in der es chemisch schwer zu trennen oder zu extrahieren war.
Argon ist in der Atmosphäre zu etwa 0,93 % vorhanden. Von den Edelgasen kommt Argon in der Luft am häufigsten vor. Heutzutage wird es durch Abkühlung der Luft auf kryogene Temperaturen von etwa -200 °C und Abtrennung von Stickstoff und Sauerstoff gewonnen.
Anwendungen von Argon
Argon wird in der Industrie häufig als inertes Gas verwendet, da es nicht leicht mit anderen Stoffen reagiert. Eine typische Anwendung ist die Verwendung als Schutzgas beim Schweißen.
Durch die Verwendung eines Schutzgases, das aus Argon und einigen Prozent Sauerstoff besteht, kann der Lichtbogen lokal konzentriert werden, sodass qualitativ hochwertige Schweißverfahren durchgeführt werden können. Argon wird auch häufig als Schutzgas bei der Herstellung von Siliziumwafern, dem Material für Halbleitersubstrate, verwendet.
Durch die Verwendung einer inerten Gasatmosphäre, die nicht leicht mit anderen Stoffen reagiert, ist es auch möglich, hochwertiges Silizium mit einer Reinheit von 99,99 % herzustellen. Es wird auch häufig als atmosphärisches Gas in Raffinationsöfen für die Herstellung von rostfreiem Stahl verwendet.
Funktionsweise von Argon
Bei Raumtemperatur und -druck ist Argon ein farbloses, geruchloses Gas. Es wird als inertes Gas bezeichnet, weil es nicht leicht chemische Reaktionen mit anderen Stoffen hervorruft. Sein Tripelpunkt liegt bei 83,8058 K.
Struktur von Argon
Argon ist ein Edelgas der 18. Elementgruppe, eines der Elemente des dritten Periodensystems, mit dem Elementsymbol Ar und dem Atomgewicht 39,95. Es hat keine Valenzelektronen in seiner äußersten Schale und erfüllt die Oktettregel, wodurch es chemisch stabil ist. Die Elektronenkonfiguration ist [Ne] 3s2 3p6.
Das spezifische Gewicht beträgt 1,65 im festen Zustand bei -233 °C und 1,39 im flüssigen Zustand bei -186 °C. Das spezifische Gewicht gegenüber Luft beträgt 1,38. Im festen Zustand hat es eine kubisch-flächenzentrierte Struktur.
Das meiste Argon auf der Erde hat eine Massenzahl von 40 (40Ar) und ist durch den Zerfall von Kalium-40 (40K) in der Erdkruste entstanden. 40Ar hat eine Halbwertszeit von 1,25 x 109 Jahren. Andererseits ist Argon-36 (36Ar) das häufigste Argonisotop im Universum und wurde durch Supernovaexplosionen erzeugt. Es gibt drei stabile Isotope von Argon: 36Ar, 38Ar und 40Ar.
Weitere Informationen zu Argon
1. Reinigung von Argon
Durch fraktionierte Destillation von flüssiger Luft erhält man einzelne Einheiten Argon. Neben der wiederholten fraktionierten Destillation kann Argon auch durch fraktionierte Adsorption mit Aktivkohle, Erhitzen mit Alkalimetallen, Gaschromatographie und fraktionierte Verdampfung gereinigt werden.
2. Argon Isotope
Es gibt 25 bekannte Isotope des Argons. In der Erdatmosphäre ist 40Ar bei weitem das häufigste.
39Ar und 40Ar werden durch die Einwirkung kosmischer Strahlung erzeugt. An der Erdoberfläche wird 39Ar durch Neutroneneinfang von 39K und andere Prozesse erzeugt. Der gemessene Anteil von 39Ar in natürlichem Argon beträgt (8,0 ± 0,6) x 10-16 g/g.
Darüber hinaus wird bei Kernwaffentests in der Atmosphäre 37Ar erzeugt, das eine Halbwertszeit von 35 Tagen hat. Der Anteil von 42Ar in der Erdatmosphäre beträgt etwa 6 x 10-21.
3. Argon Verbindungen
Lange Zeit waren keine Verbindungen von Argon bekannt, die an andere Atome gebunden sind, da die einzelnen Argon-Atome die Oktettregel erfüllen. Im Jahr 2000 wurde jedoch zum ersten Mal Argonfluorhydrid synthetisiert. Die chemische Formel lautet HArF und kann durch Mischen von Argon, Fluorwasserstoff und Cäsiumjodid und Bestrahlung des Gemischs mit ultraviolettem Licht bei 7,5 K synthetisiert werden.
Argonfluorhydrid ist unterhalb von -256 °C stabil, zerfällt aber oberhalb von -256 °C in Argon und Fluorwasserstoff. Argon bildet keine stabilen Einschlussverbindungen, mit Ausnahme von Hydratkristallen und Chinol-Molekülverbindungen.
Insbesondere bildet es 8Ar-46H2O mit Wasser und die Einschlussverbindung Ar-3C6H4(OH)2 mit Hydrochinon.