氬,周期表第18元素。氬是一種單原子分子,無色無味。它是空氣中最常見的惰性氣體。
1785年,亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)發(fā)現(xiàn)了空氣中含有惰性氣體的跡象,大約1%的空氣沒有參與化學(xué)反應(yīng)。由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件,他既無法分離這部分氣體,也無法確定其化學(xué)性質(zhì),也無法知道它是否是一種新元素。直到1892年,瑞利和蘇格蘭化學(xué)家威廉·拉姆齊(William Ramsey)才發(fā)現(xiàn)氮是通過去除氧氣、二氧化碳、水蒸氣等而產(chǎn)生的。通過化學(xué)方法從空氣樣品中獲得,與氨分解產(chǎn)生的氮略有不同,并且它們之間的密度存在差異。
兩年后,他們意識到密度的偏差可能是由卡文迪什提到的惰性氣體引起的。后來,通過光譜分析,他們真正發(fā)現(xiàn)了這些氣體中存在著無法用已知元素解釋的譜線,因此他們發(fā)現(xiàn)了第一種惰性氣體,氬氣。為了證實(shí)他們對惰性氣體的研究,1904年,瑞利和拉姆齊分別獲得了諾貝爾物理學(xué)和化學(xué)獎(jiǎng)。
氬氣無色無味。它既不能燃燒也不能支持燃燒。它在大氣中的含量僅次于氮和氧,高于二氧化碳。
氬在我們的日常生活中被廣泛使用。由于其不活潑的化學(xué)性質(zhì)和較差的導(dǎo)熱性,它被廣泛用作照明技術(shù)中的填充氣體。用氬氣填充燈可以延長燈絲的壽命。此外,氬氣在打開時(shí)可以發(fā)出藍(lán)紫色的光,因此人們經(jīng)常在燈中填充氬氣和其他可以發(fā)出顏色的氣體,以制造霓虹燈。除了燈,一些窗戶里還裝滿了氬氣。一些建筑物的窗戶裝有中空玻璃。在玻璃之間,插入了一層具有良好隔熱性能的氣體絕緣層,其中填充了氬氣,可以隔離一些外部熱量,大大降低了窗戶的導(dǎo)熱性。這種方法現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)由優(yōu)質(zhì)中空玻璃制成的絕緣層材料。
在工業(yè)生產(chǎn)中,氬氣常用作焊接或切割金屬的保護(hù)氣體:首先,在焊接過程中,由于氬氣的熱容和導(dǎo)熱率很低,氬氣中的電弧熱損失很低。在氬氣環(huán)境中,電弧冷卻得很慢,因此電弧燃燒的穩(wěn)定性很好,可以保持在較高的水平,并且可以有效地完成焊接。其次,焊接所需的電弧電壓也相對較低,因?yàn)?typo id="typo-817" data-origin="氬氣" ignoretag="true">氬氣的電離電勢相對較低。這使我們能夠使用更少的能量來焊接相同的零件并節(jié)省能源。第三,氬氣的密度相對較大,約為空氣的1.4倍。從噴嘴噴出氬氣后,可以形成穩(wěn)定的氣流層。此外,氬氣的密度比空氣高,不易被空氣分布,因此可以穩(wěn)定地覆蓋金屬表面,起到良好的保護(hù)作用
氬氣也用于醫(yī)學(xué),如氬刀。氬離子的全稱是氬等離子體凝固。這種處理方法使用氬氣在高頻電流的影響下電離。電離氬等離子體具有導(dǎo)電性,可以將電流從高頻輸出電極傳導(dǎo)到組織。這種方法不僅可以避免電極和組織之間的直接接觸,而且可以確保電流能夠靈活地滲透到組織的每個(gè)角落。高頻電流與組織接觸后,它被熱作用滅活并固化。在治療腫瘤時(shí),醫(yī)生根據(jù)具體情況選擇氬刀作為治療方法。