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1、元素史话氩摘要：氩是一种稀有气体，也称为惰性气体，它的性质十分不活泼，不能燃烧，也不助燃。应用十分广泛，可用作电弧焊接不锈钢、镁、铝的惰性保护气体。也作为惰性气体填充日光灯、电灯泡、光电管等，延长灯丝寿命等等。关键词：氩的性质 氩的用途 氩的发现 氩弧焊前言：氩：argon，一种化学元素。化学符号Ar，原子序数18，原子量39.948，属周期系零族，为稀有气体的成员之一。1784年英国H.卡文迪什曾从空气中获得氩，但未确认。1894年英国瑞利和W.拉姆齐重复了卡文迪什的实验，并用光谱分析证实这种气体是一种新元素，取名argon。含义是“懒惰”。氩在地球大气中的含量为0.934，有3种同位素：氩
2、40、氩36、氩38。氩是无色、无臭、无味的气体，熔点189.2，沸点185.7，气体密度1.784克升（0，1105帕），在水中的溶解度33.6厘米3千克水 。氩可由液态空气分馏制得。氩不能燃烧，也不助燃，用作电弧焊接不锈钢、镁、铝的惰性保护气体。也作为惰性气体填充日光灯、电灯泡、光电管等，延长灯丝寿命。一、简介（一）物理性质氩（Ar）元素为非金属元素，在元素周期表中的位置为第二周期第零族，电子层分布为2-8-8，原子量为39.95，原子体积是23.9立方厘米/摩尔。氩元素在太阳中的含量为70 ppm，在海水中的含量为0.45 ppm，在地壳中含量为1.2ppm。声音在其中的传播速率为323
3、m/S。氩元素的晶体结构是晶胞为面心立方晶胞。其单质为无色、无臭和无味的气体。是稀有气体中在空气中含量最多的一个，100升空气中约含有934毫升。密度1.784克/升。熔点-189.2。沸点-185.7度。电离能为15.759电子伏特。（二）化学性质化学性极不活泼，不能燃烧，也不能助燃。按化合物这个词的一般意义来说，它是不会形成任何化合物的。（三）氩的化合物氩，无论是气态还是液态，都是无色、无味而且无毒的稀有气体。它在水中的溶解度比氮多出了2.5倍。虽然氩在一般的情况向都很稳定，不会与其它化合物或元素化合，但是科学家还是有办法在极端的条件下形成一些氩化合物，像是2000年8月由芬兰化学家马库拉
4、萨能(Markku Räsänen)领导的小组发现的氟氩化氢（HArF）。这个氟、氢和氩的化合物在-265C才能保持稳定。此外，氩还可以作为客体分子，与水形成包合物。除了以上基态的物质外，目前已经发现含氩的离子和激发态配合物（像ArH和ArF），而根据理论计算显示氩应该可以形成在室温下稳定的化合物，虽然目前还没有发现它们存在的线索。氟氩化氢，化学式为HArF，是一个氩的化合物，也是第一个被发现的氩化合物。氩与水、对苯二酚和苯酚可形成弱键包和物，并可以形成氟氩化氢。氩氟化氢是一群由马库拉萨能（Markku Räsänen）领导的芬兰化学家发现的，他们在20
5、00年8月24日将发现氟氩化氢的消息登上了自然杂志。这群芬兰化学家是将氩气和氟化氢在碘化铯表面冷冻至-265C，这使氩气结成冰，然后再用大量的紫外线照射这氩冰和氟化氢的混合物，这使得氩和氟化氢反应产生氩氟化氢。经过红外光谱术分析后，他们发现氩原子已经和氟原子、氢原子产生化学键，但该化学键非常的弱，只要温度高于-256C它就会再分解为氩和氟化氢。所以，这个氟、氢和氩的化合物在-265C才能保持稳定。（四）天然含量氩在地球大气中的含量以体积计算为0.934%，而以质量计算为1.29%，至于在地壳中可说是完全不含氩，因为氩在自然情况下不与其他化合物反应，而无法形成固态物质。也因为这样工业用的氩大多就
6、直接从空气中提取。主要是用分馏法提取，而像是氮、氧、氖、氪、氙等气体也都是这样从空气中提取的。 而在火星的大气中，氩-40以体积计算的话占有1.6%，而氩-36的浓度为5ppm；另外1973年水手号计划的太空探测器飞过水星时，发现它稀薄的大气中占有70%氩气，科学家相信这些氩气是从水星岩石本身的放射性同位素衰变而成的。卡西尼-惠更斯号在土星最大的卫星，也就是泰坦上，也发现少量的氩。（五）同位素氩的同位素有24种。一般来说，稳定的氩-40是由地壳中的钾-40(40K)经由电子俘获或正子发射衰变来的。钾-40以这两种方式衰变成氩只占所有的11.2%，另外还有88.8%的氩经由钙-40(40Ca)的
7、衰变而来。这个特性可以被用来测定岩石的年龄。在地球大气中，不稳定的氩-39(39Ar)可经由宇宙射线轰击氩-40而生成，另外也可以经由钾-39(39K)的中子俘获而来。至于氩-37，则可以从(37Ar)核试验中形成的钙的人造同位素衰变而来，氩-37的寿命非常短，半衰期只有35天。符号质子中子质量(原子质量单位)半衰期原子核自旋相对丰度相对丰度的变化率激发能量30Ar181230.02156(32)#200 ns3/2-#52Ar183451.99678(97)#10# ms0+53Ar183553.00494(107)#3# ms(5/2-)#备注:画上#号的数据代表没有经过实验的证明，只是理
8、论推测而已，而用括号括起来的代表数据不确定性。（六）元素来源可从空气分馏塔抽出含氩的馏分经氩塔制成粗氩，再经过化学反应和物理吸附方法分出纯氩。（七）元素用途氩气最主要的用处就是它的惰性，可以保护一些容易与周围物质发生反应的东西。虽然其他的惰性气体也有这些特性，但是氩气在空气中的含量最多，也是最容易取得，因此相对就比较便宜，具有经济效益。另外氩气便宜的原因还有它是制造液氧和液氮的副产品，而由于它们两个都是工业上重要的原料，生产很多，所以每年都有很多的液氩副产品。1、以氩惰性的用途主要有：（1）电灯泡里的填充气体，由于氩气不会与灯芯产生化学反应，而又能保持气压减缓钨丝升华，可延长灯丝使用寿命。（2
9、）氩可当作焊接时所用的保护气体，其中包括MIG焊接、GTA焊接与GMA焊接等，在这时氩通常会和二氧化碳混合在一起使用。（3）可用于灭火，用氩气灭火的好处是几乎不会破坏任何火场的物品，通常使在火场有特殊仪器时才使用。（4）用于感应耦合等离子的气体之一。（5）用于保护加工中的钛和其他容易发生反应的金属。保护成长中的硅晶体和锗晶体，这晶体主要用于半导体学。在博物馆里，会在一些重要文物的玻璃专柜里填充氩气，避免氧化。在啤酒罐中的填充物，虽然也可以用氮气代替。在酿酒的过程中，啤酒桶里的填充物，它可以把氧气置换，以避免啤酒桶里的原料被氧化成乙酸。在药学里，氩可以用于保护一些静脉内的治疗的药物，举个例子，像
10、是对乙酰氨基酚。一样的，这也是防止药物受到氧气的破坏。用于冷却AIM-9响尾蛇导弹的追踪器，氩当时都是以高压储存，然后当释放气体后就可以带走一些热量。为石墨电熔炉中的保护气体，以免它被氧化。2、另外氩气的低传热率也是它的特性之一，像它可以作为隔热窗户中两层玻璃之间的填充物。因为它的低传热率和惰性，氩气在水肺潜水可以用来作为膨胀潜水衣的气体。氩气还可以在水肺中代替氮气（吸收纯氧对身体不好，因此水肺中要添加其他气体），因为氮气在高压下会溶进血液里而造成氮麻醉，氩气则可以减轻这种症状（虽然一般来说，惰性气体也会造成这种症状）。 3、使用特定的方法可以使氩气离子化并且发光，这种功能可用于等离子灯和粒子
11、物理学中的能量器。以氩作成的氩雷射会发出蓝光，它在医学外科中可用于连接动脉、去除肿瘤和治疗眼睛的缺陷等。氩气还可以用于溅镀。另外氩-39有269年的半衰期，可以用于测定地下水和冰层的年龄，而钾-氩年代测定法适用钾-40衰变成氩-40的过程来用于测定火成岩的年龄。二、氩的发现简史早在1785年，英国著名科学家卡文迪什（Cavendish H,1731-1810）在研究空气组成时，发现一个奇怪的现象。当时人们已经知道空气中含有氮、氧、二氧化碳等，卡文迪什把空气中的这些成分除尽后，发现还残留少量气体，这个现象当时并没有引起化学家们应有的重视。谁也没有想到，就在这少量气体里竟藏着一个化学元素家族。19
12、世纪末期，英国物理学家瑞利勋爵发现利用空气除杂制得的氮气和从氨制得的氮气的密度有大约是千分之一的差别。他在当时很有名望的英国自然杂志上发表了他的发现，并请大家帮他分析其中的原因。伦敦大学化学教授莱姆塞推断空气中的氮气里可能含有一种较重的未知气体。他们两人又各自做了大量的实验，终于发现了在空气中还存在一种密度几乎是氮气密度一倍半的未知气体。英国物理学家瑞利（Rayleigh J W S,1842-1919）在研究氮气时发现从氮的化合物中分离出来的氮气每升重1.2508g，而从空气中分离出来的氮气在相同情况下每升重1.2572g，这0.0064g的微小差别引起了瑞利的注意。他与化学家莱姆赛合作，把空气中的氮气和氧气除去，用光谱分析鉴定剩余气体，终于在1894年发现了氩。由于氩和许多试剂都不发生反应，极不活泼，故被命名为Argon，即“不活泼”之意。中译名为氩，化学符号为Ar。1894年8月13日，英国科学协会在牛津开会，瑞利作报告，根据马丹主席的建议，把新的气体
