氩(Argon),元素符号Ar,是一种无色、无味的单原子气体,相对原子质量为39.948。它是稀有气体中在空气中含量最多的一个,占大气总体积的约0.93%。氩的发现历史悠久,最早可以追溯到1785年,但直到1894年才被确认为一种新元素。
氩的物理性质
在通常条件下,氩是一种无色、无味、无臭的气体。它有24种同位素,其中氩-40、氩-36、氩-38是稳定的,其中氩-40占自然氩的99.6%。氩的熔点为-189.2℃,沸点为-185.7℃,密度为1.784g/L,微溶于水。当氩通电时,会发出红紫色的光。
氩的化学性质
氩的化学性质极其稳定,一般不与其它元素化合。它是化学元素周期表零族(类)主族元素,符号Ar或A,原子序数18。尽管氩通常不形成化合物,但它可以与水、氢醌等形成笼状化合物。至今,仅在极端条件下制得唯一的氩化合物氟氩化氢(HArF),在-265℃才能保持稳定。
氩的发现历史
氩的发现与对空气成分的研究密切相关。1785年,亨利·卡文迪什尝试通过化学反应从空气中提取氮气,但未能成功。直到1894年,约翰·威廉·斯特拉斯和苏格兰化学家威廉·拉姆齐通过实验确定氩是一种新元素。他们通过从空气样本中去除氧、二氧化碳、水汽等,得到了氮气,并与从氨分解出的氮气比较,发现从氨里分解出的氮气比从空气中得到的氮气轻1.5%。这一差异促使他们认为空气中存在一种未知的新气体,即氩气。
氩的用途
氩气的主要用途是其惰性,可以保护一些容易与周围物质发生反应的东西。以下是一些具体的应用:
- 电灯泡:氩气常被注入灯泡内,因为即使在高温下也不会与灯丝发生化学作用,从而延长灯丝的寿命。
- 焊接和切割金属:在不锈钢、镁、铝和其他合金的电弧焊接时,氩气用作保护气体,防止金属氧化。
- 钢铁生产:在钢铁生产过程中,氩气也用作保护气体,以防止氧化和氮化。
- 氩灯:氩灯里填充的是纯氩气,这种灯光度较弱,耗电量低,比信号灯便宜。
总结
氩是一种重要的稀有气体,尽管它在自然界中含量丰富,但它的化学性质使其在许多领域具有独特的应用价值。了解氩的性质和用途,有助于我们更好地利用这一自然资源。