Argon

Hööftartikel: Isotopen vun Argon
Iso	VN	t_½	VO	VE (MeV)	VP
³⁶Ar	0,337 %	Ar is mit 18 Neutronen bestännig.
³⁷Ar	nee	35 d	ε	-	³⁷Cl
³⁸Ar	0,063 %	Ar is mit 20 Neutronen bestännig.
³⁹Ar	nee	269 a	β^-	0,565	³⁹K
⁴⁰Ar	99,6 %	Ar is mit 22 Neutronen bestännig.
⁴²Ar	nee	32,9 a	β^-	0,600	⁴²K

Argon (greeksch 'αργό(ν) „traag“ - betogen op dat trage Reakschoonsverholln) is en cheemsch Element, dat tohopen mit Helium, Neon, Krypton, Xenon un Radon to de Eddelgasen höört. Dormit höört Argon to de 8. Hööftgrupp, wat na de ne’e offizielle Indeelen von de IUPAC de 18. Grupp in dat Periodensystem is. Dat Atomteken für Argon is Ar, sien Atomtall is 18.

Historie

Den eersten Henwies op dat Element Argon hett Henry Cavendish opdeckt, de 1783 utforschen de, woans de Luft reageert. He tüüg elektrische Entladen in en sünnere Mengde Luft, de mit Suerstoff in de Proportschoon 5:3 anriekert weer. Suerstoff un Stickstoff hebbt mitenanner reageert un de Stickoxiden dorvun künnen rutwaschen warrn. Aver jümmer bleev en lütten Rest Gas torüch, dat nich reageer. Cavendish hett aver nich markt, dat sik dat hier üm en annert Element hanneln de un hett mit sien Experimenten nich wieter maakt.^[1]

As Lord Rayleigh 1892 de Dicht vun Stickstoff bestimmt harr, de ut de Luft isoleert weer, is em opfallen, dat Stickstoff, de ut Ammoniak wunnen weer, en sietere Dicht harr. Dorto geev dat verschedene Spekulatschonen. James Dewar meen, dat müss en N₃ hanneln, jüst so as dat Ozon bi Suerstoff. Rayleigh hett de Experimenten vun Cavendish noch mol maakt un Stickstoff un Suerstoff mit Funken in en lftfüllte Kugel reageeren laten. Ok he fünn dorbi en Rest, de nich reageeren de, wat William Ramsay 1894 dör Överleiden över hitt Magnesium nauer ünnersöken de. Vun wegen, dat Stickstoff mit Magnesium to Magnesiumnitrid reageert, künn he ut de Mischen noch mehr Stickstoff ruttehn un stell dorbi fast, dat de Dicht wieter stiegen de. Un so fünn he opletzt en to de Tiet noch unbekannt reakschoonstraag Gas. An’n 31. Januar 1895 geven Ramsay un Rayleigh denn de Opdecken vun en nee Element bekannt, dat se na’t Reakschoonsverhollen Argon nöömt harrn.^[2] As William Ramsay vun 1898 an dat ut de Luft isoleerte Argon wieter ünnersöken de, hett he dorin noch dree wietere Elementen opdeckt, neemlich de Eddelgasen Neon, Krypton un Xenon.^[3]

Eerste technische Anwennen vun dat Gas legen in de Elektroindustrie, in de ünner annern Gliekrichters op de Grundlaag vun Glimmentladen in Argon herstellt weern.^[4]

Vörkamen

Argon is een vun de Elementen, de in’t Weltall fakener vörkamt. Vun de Männigkeit is dat vergliekbor mit Swevel un Aluminium.^[5] Ünner de Eddelgasen is dat na Helium un Neon dat drüddfakenste, wobi dat primordiale Argon blots ut de Isotopen ³⁶Ar un ³⁸Ar besteiht. Dat bestännige ⁴⁰Ar dorgegen kummt in de Sünn un in’n Jupiter nich vör.

Op de Eer dorgegen kummt Argon mit 0,934 % vun all Eddelgasen an meisten in de Atmosphäär vör. Hier is dat dat drüttfakenste Element na Stickstoff un Suerstoff.^[6] De Tosamensetten op de Eer is ok anners: Mehr as 99 % vun’t Argon op de Eer besteiht ut dat Isotop ⁴⁰Ar, wat dör den Verfall vun dat Kalium-Isotop ⁴⁰K tostannen kummt.

Dör den Kalium-Verfall is dat bestännige Argonisotop ok in Stenen antofinnen. Bi’t Opsmölten warrt dat denn aver freesett un gaast ut. Argon riekert sik dorüm veel ok in de Basalten vun de ozeaanschen Erdköst an.^[7] Ut de Stenen warrt dat Argonn ok an’t Grundwater afgeven. Lööst Argont finnt een dorüm faken in Quellwater, wenn dat ut gröttere Deep kummt.^[8]

Winnen un Dorstellen

Wunnen warrt Argon alleen ut de Luft, tomeist dör fraktschooneerte Destillatschoon vun fletige Luft in’t Linde-Verfohren. Dorbi warrt dat Argon nich in de Hööft-Rektifikatschoonskolonn afscheedt, manin en egen Argon-Kolonn. Dor binnen warrt eerstmol Rohargon rektifizeert, wat noch üm un bi 3-5 % Suerstoff un 1 % Stickstoff bargt. Dat Rohargon warrt denn in wietere Stopen rein maakt: Eerst warrt de Gasmischen bi Ruumtemperatur op 4-6 bar verdicht un Waterstoff togeven, de an Eddelmetallkatalysaters mit den Suerstoff to Water reageert. De Stickstoff warrt in en wieteren Schritt afscheedt, so dat an’t Enn Argon mit en Reiheit vun 99,9999 % herstellt warrn kann.^[9]

Argon fallt aver ok bi dat Haber-Bosch-Verfohren an, dat för de Ammoniak-Synthees insett warrt, as ok bi de Syntheesgasprodukschoon, as t. B. to’n Winnen vun Methanol. Ok bi disse Verfohren warrt normale Luft as Utgangsstoff bruukt. Argon un annere Eddelgasen riekert sik wiel den Vörgang an un künnt ut de Mischen isoleert warrn. As in’t Linde-Verfohren warrt de Gasen ok hier dör Adsorpschoon un Rektifikatschoon vunenanner scheedt, so dat an’t Enn hoochrein Argon wunnen warrn kann.^[9]

Egenschoppen

Physikaalsch

Argon is ünner Normalbedingen en een-atomig Gas ahn Klöör un Röök, dat sik in Water lösen deit. In een Liter Water lööst sik bi 0 °C un Normaldruck hööchstens 5,6 g Argon.^[8] Argon kondenseert bi −185,8 °C un verklaamt bi −189,3 °C. Jüst so as de annern Eddelgasen (mit Utnahm vun Helium) kristalliseert Argon in en kuubsch dichteste Kugelpacken mit den Gidderparameter a = 526 pm.^[10] As Eddelgas hett Argon blots afslaten Schalen, wat ok as Eddelgaskonfiguratschoon betekent warrt. De sorgt dorför, dat Argon so reakschoonstraag is un normalerwies blots in een-atomige Form vörliggt.

Mit en Dicht vun 1,784 kg/m³ bi 0 °C und 1013 hPa is Argon wat sworer as Luft un sackt dorüm na ünnen. De Tripelpunkt liggt in’t Phasendiagramm bi 83,8 K un 0,689 bar,^[11], wiel de kritische Punkt bi 150,86 K, 4896 kPa un en kritischen Dicht vun 0,536 g/cm³ liggt.^[8]

Cheemsch

As Eddelgas reageert Argon meist gor nich mit annere Elementen un Verbinnen. In Experimenten is eerst een neutrale Verbinnen dorstellt worrn, neemlich dat Argonfluorohydrid HArF, dat dör Fotolyys vun Fluorwaterstoff bi 7,5 K in en Argonmatrix wunnen warrn kann. Nawiest weer dat dör ne’e Lienen in’t Infrarootspektrum. Baven vun 27 K verfallt de Verbinnen wedder.^[12] Na theoreetsche Bereken müssen ok noch en poor annere Verbinnen vun Argon metabestännig wesen, de teemlich swoor verfallt. Man, in Experimenten künnen de bit nu noch nich dorstellt warrn.

Argon billt ok en poor Klathraten, in de dat physikaalsch in Hollrüüm vun ümgeven Kristallen inslaten is. Bi −183 °C is en Argon-Hydrat bestännig, wat sik aver blots bannig langsom billt, vun wegen dat en Ümkristalliseeren nödig is. Wenn dat Ies mit Chloroform mischt is, billt sik dat Klathrat al bi −78 °C.^[13] Bestännig is ok en Klathrat vun Argon in Hydrochinon.^[14]

Isotopen

vun Argon sünd alltosamen 23 Isotopen bekannt un noch en tosätzlich Karnisomer. Dorvun sünd dree, neemlich de Isotopen ³⁶Ar, ³⁸Ar un ⁴⁰Ar, bestännig un kamt in de Natur vör. Mit 99,6 % is dat vör allen dat ⁴⁰Ar. Vun de annern, nich-bestännigen Isotopen hebbt ³⁹Ar mit 296 Johren un ⁴²Ar mit 32,9 Johren de längsten Halfweertstieten. All annern wiest Halfweertstieten twüschen en poor Sekunnenun en poor Daag op.^[15]

Bioloogsche Bedüden

Vun wegen, dat Argon so traag is bi cheemsche reakschonen, het dat Gas – jüst so as de annern Eddelgasen – keen bioloogsche Funkschoon un is ok nich giftig. Bi düchtig hoge Kunzentratschonen kann een aver natürlich liekers an Sticken doodblieven dört Verdrängen vunn Suerstoff.^[16] Bi’n Druck grötter as 24 bar hett Argon en Narkosewirken.^[17]

Verwennen un Bruuk

Argon in en Lüchtstoffrühr mit Quecksülver

Argon is en Eddelgas, dat in grote Mengden praat steiht un vergliekswies billig is. Dorüm warrt dat in vele Rebeden bruukt. De weltwiete Produkschoon leeg 1998 bi ruchweg 2 · 10⁹ m³.^[9] De gröttste Deel Argon warrt as Schuulgas bruukt, jümmer denn, wenn Stickstoff nich insett warrn kann, so to’n Bispeel as Inertgas bi dat Schweißen oder in automaatsch Füerlöschanlagen. Ok bi dat Verarbeiden vun Wolfram warrt dat bruukt, as Wolfram ahn dat Schuulgas dör den Suerstoff in de Luft bannig gau spröd warrt. As dat Gas nich goot de Warms leiden deit, warrt dat ok bi Isoleerglasschieven oder in Dukerantöög as Füllgas bruukt.

As Schuulgas warrt Argon ok tosamen mit Stickstoff in Gleihlampen füllt. Wegen dat Argon kann weniger von den Gleihdraht verdampen as in’t Vakuum von annere Lampen. Dorüm kann de Temperatur von den Draht hööger maakt un so mehr Licht ruthollt warrn. In Gasentladungslampen deent Argon as Lüchtgas mit en tyypsch vigeletten Klöör. Warrt ’n beten Quecksülver tosett, wannelt sik de Klöör in’t Blaue. In de Egenoort warrt dat ok in’n Objektschuul insett bi elektrische Anlagen un EDV-Anlagen. Faken warrt dorbi keen rein Argon bruukt, man en Argon-Stickstoff-Kohlenstoffdioxid-Mischen (Inergen), bi de de Suerstoffversorgen vun Personen seker stellt blifft.^[18]

Wieter warrt Argon bruukt in Argon-Ionen-Laser oder Argon-Krypton-Lasern (Mischlaser). Argonlaser warrt t. B. in de Ogenmedizin insett. In de Analytik warrt dat Eddelgas as Dräger- un Schuulgas för de Gaschromatografie un dat induktiv koppelte Plasma (ICP-MS, ICP-OES) bruukt.^[9] As Schuul- un Driefgas bi’t Verpacken vun Nehrmiddel un bi de Produkschoon vun Wien is Argon butendem ok as Levensmiddeltosatzstoff (E 938) tolaten.^[19]

⁴⁰Ar hett en praktische Anwennen bit Öllerbestimmen vun Stenen mit de Kalium-Argon-Methood. Dorbi warrt utnütt, dat dat nich-bestännige ⁴⁰K, wat in de Stenen binnen is, to ⁴⁰Ar verfallt. Dat heet: Üm so mehr Argon inn Steen binnen is, üm so öller is de Steen.^[20] Dat kortlevige Isotop ⁴¹Ar kann bruukt warrn, üm Gasleitungen to prüfen: Dör dat Dörleiden vun dat Isotop kann dat Leistungsvermögen vun en Belüften faststellt warrn, oder ok, wo dicht de Leitung is.^[8]

Literatur

P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: Noble Gases. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2006 (DOI: 10.1002/14356007.a17 485).
Elisabeth Schwab: Argon. In: Römpp Chemie Lexikon. Thieme Verlag, Stand April 2003.
Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Oplaag, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.

Borns

↑ William H. Brock: Viewegs Geschichte der Chemie. Vieweg, Braunschweig 1997, ISBN 3-540-67033-5, S. 211–216.
↑ John Meurig Thomas: Argon und das nichtinerte Paar: Rayleigh und Ramsay. In: Angew. Chem. 2004, 116, S. 6578–6584, DOI: 10.1002/ange.200461824.
↑ William Ramsay: The Rare Gases of the Atmosphere. Nobelpriesreed, 12. Dezember 1904.
↑ Fritz Von Schröter: Die Bedeutung der Edelgase für die Elektrotechnik. In: Naturwissenschaften. 1920, 8, 32, S. 627–633, DOI: 10.1007/BF02448916.
↑ A. G. W. Cameron: Abundances of the elements in the solar system. In: Space Science Reviews, 1970, 15, S. 121–146; PDF.
↑ David R. Williams: Earth Fact Sheet. NASA, Greenbelt, Stand 20. Mai 2009.
↑ Chris J. Ballentine: Geochemistry: Earth holds its breath. In: Nature. 2007, 449, S. 294–296, DOI: 10.1038/449294a.
↑ ^a ^b ^c ^d Elisabeth Schwab: Argon. In: Römpp Chemie-Lexikon. Thieme Verlag, Stand April 2003.
↑ ^a ^b ^c ^d P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: Noble Gases. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2006, DOI: 10.1002/14356007.a17 485.
↑ K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. In: Acta Crystallographica. 1974, 30, S. 193–204.
↑ A. L. Gosman, R. D. McCarty, J. G. Hust: Thermodynamic Properties of Argon from the Triple Point to 300 K at Pressures to 1000 Atmospheres. In: Nat. Stand. Ref. Data Ser. Nat. Bur. Stand. 1969, 27 (NIST webbook).
↑ Leonid Khriachtchev, Mika Pettersson, Nino Runeberg, Jan Lundell, Markku Räsänen: A stable argon compound. In: Nature. 2000, 406, S. 874–876, DOI: 10.1038/35022551.
↑ R. M. Barrer, D. J. Ruzicka: Non-stoichiometric clathrate compounds of water. Part 4. – Kinetics of formation of clathrate phases. In: Transactions of the Faraday Society. 1962, 58, S. 2262–2271, DOI 10.1039/TF9625802262.
↑ David R. Lide: CRC Handbook of Chemistry & Physics. 90. Oplaag, CRC Press, 2004, ISBN 978-0-8493-0485-9, S. 4-4.
↑ G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. In: Nuclear Physics. 2003, Bd. A 729, S. 3–128.
↑ Sekerheitsdatenblatt (Argon), Linde AG, Stand 1. Juni 2006.
↑ Walter J. Moore, Dieter O. Hummel: Physikalische Chemie. 4. Oplaag, de Gruyter, 1986, ISBN 978-3-11-010979-5, S. 284.
↑ Stephan Löhmer: Risikominimierung durch Brand- und Explosionsschutz. vdf Hochschulverlag, 1995, ISBN 978-3-7281-2194-3, S. 81–82.
↑ ZZulV: Anlage 3 (zu § 5 Abs. 1 und § 7) Allgemeen tolaten Tosatzstoffen
↑ Kalium-Argon-Methode. In: Römpp Chemie-Lexikon, Stand März 2002.