Khí argon là một loại khí hiếm có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống con người hiện nay. Vậy khí argon là gì, loại khí này có tính chất như thế nào? Hãy cùng nhau tìm hiểu về loại khí hiếm này thông qua bài viết sau nhé.
Tìm hiểu khí argon là gì?
Khí argon là loại khí đầu tiên thuộc họ khí hiếm được các nhà khoa học phát hiện ra. Năm 1894, nhà hóa học người Scotland William Ramsay và nhà vật lý người Anh Lord Rayleigh đều công nhận sự tồn tại của argon. Từ “argon” có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp “argos”, có nghĩa là “lười biếng” hoặc “không hoạt động”. Loại khí này có tên như vậy vì nó là loại khí trơ, hoạt động hóa học rất kém.
Khí argon là một loại khí hiếm được phát hiện sớm nhất trên Trái Đất
Họ khí hiếm, bao gồm argon, chiếm 0,93% bầu khí quyển Trái đất. Argon là loại khí hiếm có nhiều nhất trong không khí, do hàm lượng cao trong tự nhiên nên nó là loại khí hiếm đầu tiên được phát hiện.
Đồng vị argon-40, hình thành từ sự phân rã phóng xạ của kali-40, là đồng vị chiếm tỷ lệ lớn nhất của argon trên Trái Đất.
Tính chất vật lý của khí argon
Khí argon có một vài tính chất vật lý mà bạn cần ghi nhớ như sau:
- Argon là một loại khí hiếm không có mùi, không màu sắc, hương vị.
- Nó không thay đổi màu sắc khi trở thành chất lỏng hoặc chất rắn, không giống như một số loại khí khác.
Argon dạng lỏng không có màu
- Nó tạo thành các tinh thể lập phương tâm diện.
- Nó không độc hại hoặc dễ cháy. Tuy nhiên, vì argon đậm đặc hơn không khí 38% nên nó có thể chiếm chỗ không khí chứa oxy ở những nơi kín, gây nguy cơ ngạt thở.
- Argon là một loại khí tự nhiên có trong môi trường, nó lành tính và không gây hại.
- Argon là một loại khí không cháy. Tuy nhiên, bình argon có thể nổ nếu ở gần ngọn lửa vì sức nóng sẽ khiến áp suất bên trong bình tăng lên cho đến khi đạt đến điểm sôi.
Khí argon có tính chất hóa học gì?
- Argon có bản chất trơ và do đó thường có xu hướng duy trì trạng thái oxi hóa bằng 0.
- Các nguyên tử khí hiếm trơ hoặc không phản ứng vì chúng chứa lớp vỏ electron hóa trị đầy đủ. Chính vì tính trơ, các hợp chất của argon không dễ dàng hình thành.
- Argon fluorohydride (HArF) đã được phát hiện thấy ở nhiệt độ dưới 17K, nhưng không có hợp chất ổn định nào của argon tồn tại ở nhiệt độ và áp suất bình thường.
- Với nước, argon tạo ra clathrates bằng cách bẫy các nguyên tử argon bên trong các phân tử nước. Người ta đã tìm thấy các ion như ArH+ và các ion khác cũng như các phức chất ở trạng thái kích thích, bao gồm cả ArF.
- Theo các nhà khoa học, về mặt lý thuyết, các hợp chất argon ổn định có thể tồn tại được. Tuy nhiên hiện nay con người vẫn chưa xác định được hợp chất nào như vậy cả.
- Khi được nung nóng, argon phát ra ánh sáng xanh tím. Tia laser argon phát ra ánh sáng màu xanh lục đặc biệt.
Khí argon có phát ra màu tím xanh khi đốt nóng
- Sự phân rã phóng xạ của Kali-40 thành Argon-40 là nguồn argon chính trên Trái đất. Đồng vị Ar-40 chiếm hơn 99% lượng argon tồn tại trên Trái đất.
- Argon-36 được tạo ra khi các ngôi sao có khối lượng lớn hơn Mặt trời khoảng 11 lần đang trong giai đoạn đốt cháy silicon, là đồng vị của argon phổ biến nhất trong vũ trụ (nhưng không có trên Trái Đất). Trong giai đoạn này, hạt nhân silicon-32 nhận thêm hạt alpha (hạt nhân helium), tạo thành lưu huỳnh-34, sau đó hạt này nhận thêm hạt alpha để trở thành argon-36. Canxi-40 được tạo ra khi một số argon-36 kết hợp với một hạt alpha. Argon là một loại khí rất hiếm gặp trong vũ trụ.
Cách điều chế và bảo quản khí argon như thế nào?
Cách điều chế argon
Ngưng tụ là phương pháp chính để sản xuất argon. Phương pháp này được thực hiện bằng cách ngưng tụ không khí ở nhiệt độ thấp, sau đó argon được tách ra khỏi oxy và nitơ.
Trong các nhà máy luyện kim đen, argon được sản xuất từ các sản phẩm của nhà máy và khí thải từ quá trình sản xuất NH3.
Bảo quản argon như thế nào?
Ở thể khí, khí Ar được chứa trong các bình thép, xitec ô tô hoặc bồn lớn với áp suất ≤2.0Mpa và nhiệt độ 20 độ C.
Do nặng hơn không khí nên argon có thể gây thiếu oxy khiến người sử dụng ngạt thở. Do đó, khi sử dụng bình khí argon, bạn cần chú ý đến tỷ lệ oxy trong không khí, không được để tỷ lệ oxy thấp hơn 19%.
Khí argon có những ứng dụng gì?
Khí argon có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống. Dưới đây là một số ứng dụng cụ thể.
Trong sản xuất công nghiệp
- Argon chủ yếu được sử dụng làm khí bảo vệ trơ trong hàn và các hoạt động công nghiệp có nhiệt độ cao khác. Bởi ở trong môi trường nhiệt độ cao, các chất rất dễ phản ứng hóa học với nhau. Do đó cần một loại khí trơ để tránh các hiện tượng này diễn ra.
Khí argon được dùng trong việc hàn kim loại
- Argon có thể được tìm thấy trong các ống phát sáng, tia laze, bóng plasma, bóng đèn và chất đẩy tên lửa.
- Argon được sử dụng làm chất độn cho đèn dây tóc nóng sáng và cũng được sử dụng làm chất phóng điện của ống neon được sử dụng trong việc tạo ra các bảng hiệu quảng cáo.
- Khí argon được sử dụng rộng rãi làm chất kết dính trong bóng đèn huỳnh quang để ngăn không cho oxy làm mòn dây tóc của bóng đèn, khi nó có xu hướng nóng lên ở nhiệt độ rất cao.
- Trong các nghiên cứu khoa học như kiểm tra neutrino và nghiên cứu vật chất tối, người ta cũng sử dụng argon lỏng.
Trong lĩnh vực y tế
- Trong phẫu thuật lạnh, argon lỏng được sử dụng để loại bỏ các mô ác tính. Cả chùm tia laser và plasma argon đều được sử dụng trong y tế.
Argon lỏng được dùng để loại bỏ mô ác tính trong y tế
- Để hỗ trợ loại bỏ nitơ hòa tan khỏi máu trong một vài trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như sau khi lặn dưới biển sâu, argon có thể được thêm vào để tạo ra hỗn hợp thở gọi là Argox.
- Đông tụ plasma argon (APC) là một kỹ thuật phẫu thuật điện làm đông tụ mô bằng cách sử dụng phóng điện Argon ở áp suất khí quyển. Quá trình đông tụ plasma argon sử dụng điện để dẫn plasma argon làm môi trường cung cấp dòng điện tần số cao hơn để làm đông mô.
Ứng dụng của argon các lĩnh vực khác của đời sống
- Trong các viện bảo tàng, argon sẽ được bơm vào các tủ kính trưng bày của các hiện vật quan trọng để tránh bị oxy hóa.
- Trong quá trình sản xuất bia, argon được sử dụng như chất làm đầy trong thùng bia có thể thay thế oxy để ngăn nguyên liệu thô trong thùng bia bị oxy hóa thành axit axetic.
- Do tốc độ truyền nhiệt thấp và tính trơ, argon cũng được sử dụng trong lặn biển như một loại khí để thổi phồng bộ đồ lặn.
- Ngoài ra, dựa vào tốc độ truyền nhiệt thấp của argon, người ta cũng sử dụng nó làm chất độn giữa hai lớp kính trong cửa sổ cách nhiệt.
Trên đây là những lưu ý về khí argon là gì, những ứng dụng của loại khí hiếm này trong cuộc sống của con người cũng như sản xuất công nghiệp. Đây là loại khí hiếm không độc hại đối với sức khỏe con người. Tuy nhiên bạn cũng cần chú ý khi sử dụng các loại khí này để tránh xảy ra các tai nạn không đáng có nhé.
