تاریخ بروزرسانی(Update Date): ۲۷ام تیر ۱۴۰۵
معرفی گاز آرگون
گاز آرگون (Argon) یک عنصر شیمیایی با نماد Ar و عدد اتمی ۱۸ است که در گروه گازهای نجیب جدول تناوبی قرار دارد. این گاز بیرنگ، بیبو و بیمزه، حدود ۰.۹۳ % از جو زمین را تشکیل میدهد و از طریق جداسازی کرایوژنیک هوای مایع استخراج میشود. گاز آرگون همانند هلیوم تقریبا در هیچ واکنش شیمیایی شرکت نمیکنند. این گاز در محیطهای حساس به واکنشهای شیمیایی بهعنوان محیطی بیاثر استفاده میشود و نقش مهمی در حفاظت از مواد حساس و کنترل دقیق فرآیندهای صنعتی ایفا میکند.
ویژگی های آرگون
ویژگی های آرگون |
بیبو، بیطعم و بیرنگ |
جرم اتمی:۳۹.۹۴۸ |
دمای جوش: ۱۸۵.۷- درجه سانتیگراد |
دمای ذوب: ۱۸۹.۳- درجه سانتیگراد |
چگالی در شرایطSTP: حدود ۱.۷۸۴ گرم بر لیتر |
بی اثر بودن و عدم شرکت در واکنش های شیمیایی در شرایط معمول |
روش های تولید گاز آرگون
روش جداسازی کرایوژنیک رایجترین و مقرونبهصرفهترین راه برای تولید آرگون در مقیاس صنعتی است.جداسازی کرایوژنیک یا تقطیر جزء به جزء هوای مایع از مراحل زیر تشکیل شده است:
- فشرده سازی هوا: ایتدا هوا توسط کمپرسور هایی فشرده میشود. معمولا فشار هوا بین ۶ تا ۱۰ بار تنظیم میشود.
- پاکسازی هوا: هوای فشردهشده وارد واحد پاکسازی میشود تا ناخالصیهای آن، مانند بخار آب، دیاکسید کربن (CO₂) و ذرات جامد حذف شوند. این مرحله حیاتی است، زیرا این ناخالصیها میتوانند در دماهای پایین یخ زده و فرآیند را مختل کنند.
- تولید هوای مایع: هوا پاکسازی شده، از مبدل های حرارتی عبور میکند و وارد یک سیستم انبساطی میشود.در این سیستم فشار و دما به شدت کاهش مییابد که باعث مایع شدن هوا میشود.
- تقطیر اولیه:هوای مایع وارد برج تقطیر اصلی میشود.در برج تقطیر اصلی به مرور دما را افزایش میدهند تا نیتروژن که نقطه جوش پایینتری دارد، تبخیر شود.پس از تقطیر اولیه یک مخلوط مایع حاوی اکسیژن و آرگون خواهیم داشت.
- تقطیر ثانویه:در این مرحله چالش اصلی جداکردن آرگون از اکسیژن است.این دو ماده نقطه جوش نزدیک بهم دارند بنابراین مخلوط مایع حاوی اکسیژن و آرگون را وارد برج تقطیر ثانویه میکنند. در این مرحله، آرگون به تدریج از اکسیژن جدا میشود.
کاربرد های آرگون
جوشکاری
گاز آرگون یکی از انواع گاز جوشکاری است که در فرآیندهایی مانند جوشکاری TIG (تحت گاز بیاثر تنگستن) و جوشکاری MIG (جوشکاری با سیم فلزی تحت گاز بیاثر) استفاده میشود.آرگون به عنوان یک گاز محافظ، حوضچه مذاب را از عناصر موجود در هوا نگهداری میکند.این کار از ایجاد عیوبی مانند ترک ها و حفره ها جلوگیری میکند و باعث افزایش کیفیت جوش میشود.
پزشکی
گاز آرگون در پزشکی بهویژه در جراحیهای لیزری و درمانهای پوستی کاربرد دارد. یکی از استفادههای مهم آن در لیزر درمانی است که برای درمان بیماریهای پوستی مانند زگیلها، ضایعات عروقی و تومورهای سطحی استفاده میشود. همچنین، آرگون در جراحیهای چشمی مانند درمان بیماریهای شبکیه نیز به کار میرود، زیرا پرتوهای لیزری تولیدشده توسط آرگون دقت بالایی دارند و بافتهای اطراف را کمتر تحت تأثیر قرار میدهند.
لامپهای فلورسنت و حبابهای نورانی
لامپ های فلوئوروسنت را با گاز آرگون پر میکنند و علاوه بر آن مقدار اندکی جیوه مایع هم در لامپ وجود دارد.برقراری جریان الکتریکی باعث تخلیه الکتریکی گاز آرگون میشود. گرمای ناشی از تخلیه الکتریکی، دمای محیط داخل لامپ را افزایش میدهد و جیوه مایع را به بخار جیوه تبدیل میکند. سپس بخار جیوه با الکترونهای آزاد حاصل از تخلیه الکتریکی برخورد کرده و باعث ایجاد تابش نور فرابنفش میشود و در نهایت، این نور فرابنفش بهوسیله پوشش فسفری داخل لوله لامپ به نور مرئی تبدیل میشود.
سایر کاربردها
- حفاظت از مواد غذایی به دلیل بی اثر بودن و جلوگیری از واکنش های ناخواسته مانند ترکیب با اکسیژن
- کاربرد در ساخت پنجره های دوجداره
- استفاده در کروماتوگرافی گازی (GC) و طیفسنجی جرمی (MS) بهعنوان گاز حامل برای جداسازی و شناسایی ترکیبات همچون ایزوبوتان.
- کاربرد در روشهای تاریخگذاری پتاسیم-آرگون (K-Ar) برای تعیین سن سنگها و مواد معدنی قدیمی.
تاثیر گاز آرگون بر محیط زیست
گاز آرگون بهعنوان یک گاز نجیب، بهطور طبیعی در جو زمین وجود دارد و هیچ واکنش شیمیایی با دیگر ترکیبات محیط زیست ندارد، بنابراین تاثیر مستقیمی بر محیط زیست ندارد. آرگون در دسته گازهای گلخانهای قرار نمیگیرد زیرا هیچگونه اثر گرمایی بر جو و تغییرات اقلیمی ندارد.این گاز برخلاف گاز های هیدروکربنی مانند پنتان اشتعالپذیر نیست. از آنجایی که آرگون بهطور طبیعی در جو با غلظتهای کم حضور دارد و در فرآیندهای صنعتی تنها بهمقدار محدود مصرف میشود، نگرانیهای زیستمحیطی ناشی از آن بسیار کم است.
تاثیر گاز آرگون بر سلامتی انسان
به طور کلی گاز آرگون برای سلامتی انسان سمی نیست و خطری مستقیم ایجاد نمیکند. این گاز بهطور طبیعی در هوا وجود دارد و تنفس مقادیر کم آن مشکلی ایجاد نمیکند. اما آرگون به دلیل چگالی بالاتر از هوا در فضاهای بسته و بدون تهویه میتواند جایگزین اکسیژن شود و باعث خفگی گردد. این حالت بیشتر در محیطهای صنعتی یا آزمایشگاهی که از آرگون بهعنوان گاز محافظ استفاده میشود، رخ میدهد. بنابراین، کار با آرگون در فضاهای محدود نیاز به تهویه مناسب و نظارت دقیق دارد تا از کاهش اکسیژن محیط جلوگیری شود.