Printed from https://www.webqc.org

Argon @ Periodiek systeem der chemische elementen

12345678 910111213141516 1718
IIIIIIbIVb VbVIbVIIbVIIIbIb IIbIIIIVVVI VIIVIII
1H
1.0079
2He
4.0026
3Li
6.9412
4Be
9.0121
5B
10.811
6C
12.010
7N
14.006
8O
15.999
9F
18.998
10Ne
20.179
11Na
22.989
12Mg
24.305
13Al
26.981
14Si
28.085
15P
30.973
16S
32.065
17Cl
35.453
18Ar
39.948
19K
39.098
20Ca
40.078
21Sc
44.955
22Ti
47.867
23V
50.941
24Cr
51.996
25Mn
54.938
26Fe
55.845
27Co
58.933
28Ni
58.693
29Cu
63.546
30Zn
65.409
31Ga
69.723
32Ge
72.641
33As
74.921
34Se
78.963
35Br
79.904
36Kr
83.798
37Rb
85.467
38Sr
87.621
39Y
88.905
40Zr
91.224
41Nb
92.906
42Mo
95.942
43Tc
98.906
44Ru
101.07
45Rh
102.90
46Pd
106.42
47Ag
107.86
48Cd
112.41
49In
114.81
50Sn
118.71
51Sb
121.76
52Te
127.60
53I
126.90
54Xe
131.29
55Cs
132.90
56Ba
137.32
57La
138.90
72Hf
178.49
73Ta
180.94
74W
183.84
75Re
186.20
76Os
190.23
77Ir
192.21
78Pt
195.08
79Au
196.96
80Hg
200.59
81Tl
204.38
82Pb
207.21
83Bi
208.98
84Po
208.98
85At
209.98
86Rn
222.01
87Fr
223.01
88Ra
226.02
89Ac
227.02
104Rf
261.10
105Db
262.11
106Sg
266.12
107Bh
264.12
108Hs
269
109Mt
278
110Ds
281
111Rg
282
112Cn
285
113Nh
286
114Fl
289
115Mc
290
116Lv
293
117Ts
294
118Og
294
Lanthanoïden58Ce
140.11
59Pr
140.90
60Nd
144.24
61Pm
146.91
62Sm
150.36
63Eu
151.96
64Gd
157.25
65Tb
158.92
66Dy
162.50
67Ho
164.93
68Er
167.25
69Tm
168.93
70Yb
173.04
71Lu
174.96
Actinoids90Th
232.03
91Pa
231.03
92U
238.02
93Np
237.04
94Pu
244.06
95Am
243.06
96Cm
247.07
97Bk
247.07
98Cf
251.07
99Es
252.08
100Fm
257.09
101Md
258.09
102No
259.10
103Lr
260.10
Alkalimetalen Aardalkalimetalen Overgangsmetalen Andere metalen Metalloïden Niet-metalen Halogenen Edelgassen
Element

18

Ar

Argon

39.9481

2
8
8
Argon foto
Basis eigenschappen
Atoomnummer18
Atoomgewicht39.9481 amu
Element-familieNobele gassen
Periode3
Groep18
Blokp-block
Ontdekkingsjaar1894
Isotopenverdeling
36Ar
0.337%
38Ar
0.063%
40Ar
99.600%
40Ar: 99.60%
40Ar (99.60%)
Fysieke eigenschappen
Dichtheid 0.0017837 g/cm3 (STP)
H (H) 8.988E-5
Meitnerium (Mt) 28
Smelten-189.19 °C
Helium (He) -272.2
Koolstof (C) 3675
Kookpunt-185.9 °C
Helium (He) -268.9
Wolfraam (W) 5927
Chemische eigenschappen
Oxidatietoestanden
(minder vaak voorkomend)
(0)
Eerst ionisatiepotentiaal 15.759 eV
Cesium (Cs) 3.894
Helium (He) 24.587
Elektronenaffiniteit -1.000 eV
Nobelium (No) -2.33
Cl (Cl) 3.612725
Atomaire straal
Covalente straal 0.96 Å
H (H) 0.32
Francium (Fr) 2.6
Van der Waals straal 1.88 Å
H (H) 1.2
Francium (Fr) 3.48
18ArWebQC.OrgCovalentVan der Waals
Elektronische eigenschappen
Elektronen per schil2, 8, 8
Elektronische configuratie[Ne] 3s23p6
Bohr-atoommodel
Bohr-atoommodel
Orbitaal doosdiagram
Orbitaal doosdiagram
Valentie-elektronen8
Lewis-puntstructuur Argon Lewis-puntstructuur
Orbitale visualisatie
🏠
▶️
📐
Elektronen-

Argon (Ar): Element van het periodiek systeem

Wetenschappelijk overzichtsartikel | Chemiereferentiereeks

Samenvatting

Argon (Ar, atoomnummer 18) vormt het derde meest voorkomende gas in de aardse atmosfeer met 0,934% per volume, en is daarmee het meest prevalent edelgas in het terrestische milieu. Dit mono-atomische element toont uitzonderlijke chemische inertie door zijn volledige octet elektronenconfiguratie [Ne]3s²3p⁶, wat vrijwel geen reactiviteit onder standaardomstandigheden oplevert. De dominante terrestrische isotoop ⁴⁰Ar (99,6% abundantie) ontstaat uit radioactief verval van ⁴⁰K binnen de aardkorst, wat argon's isotopenverhouding onderscheidt van andere kosmische omgevingen waar ³⁶Ar overheerst. Industriële toepassingen benutten argon's inertie en lage thermische geleidbaarheid in hoge-temperatuurprocessen, laswerkzaamheden en conserveringssystemen. De drievoudige punttemperatuur van 83,8058 K dient als fundamentele referentie in de Internationale Temperatuurschaal van 1990. Recente ontdekkingen van metastabiele argonverbindingen, waaronder argonfluorohydride (HArF) stabiel onder 17 K, stellen traditionele concepten van edelgasreactiviteit ter discussie en breiden het begrip van chemische binding onder extreme omstandigheden uit.

Inleiding

Argon neemt positie 18 in het periodiek systeem in als laatste element van de derde periode en eerste lid van de edelgasreeks met aanzienlijke terrestrische voorkomingsgraad. De naam komt voort uit het Griekse ἀργόν (argon), wat "traag" of "inactief" betekent, en verwijst naar het element's uitzonderlijke weerstand tegen chemische combinatie. Deze chemische inertie ontstaat uit argon's volledige valentieschilconfiguratie, die de thermodynamische drijfveer voor verbindingvorming minimaliseert en argon uitwijst als archetypisch onreactief element.

De ontdekking van argon in 1894 door Lord Rayleigh en Sir William Ramsay betekende een paradigmaverandering in de periodieke classificatie, en onthulde het bestaan van een volledig nieuwe elementengroep die Mendeleev's oorspronkelijke, op atoomgewicht gebaseerde indeling uitdaagde. Deze ontdekking leidde uiteindelijk tot de erkenning van atoomnummer als fundamentele organisatorische principium van het periodiek systeem, en loste het schijnbare raadsel op van argon's hoger atoomgewicht ten opzichte van kalium, ondanks zijn voorgaande positie in reactiviteitstrends.

De hedendaagse relevantie van argon strekt zich ver uit boven academische interesse en omvat kritische industriële toepassingen die profiteren van zijn unieke combinatie van chemische inertie, geschikte fysische eigenschappen en economische toegankelijkheid. Het element's voorkomen in atmosferische bronnen maakt grootschalige productie via cryogene luchtscheiding mogelijk, en ondersteunt diverse technologische toepassingen van metallurgie tot wetenschappelijke instrumentatie.

Fysische eigenschappen en atoomstructuur

Fundamentele atoomparameters

Argon's atoomstructuur draait om de kernconfiguratie met 18 protonen, wat zijn definitieve positie in het periodiek systeem vaststelt. De grondtoestand elektronenconfiguratie [Ne]3s²3p⁶ vertegenwoordigt een gesloten schilstructuur met volledig gevulde s- en p-subschillen, wat uitzonderlijke stabiliteit biedt door minimale elektron-elektronafstoting en optimale kern-elektronattractie.

De atoomstraal van argon bedraagt 188 pm (covalent) en 188 pm (van der Waals), wat de afwezigheid van conventionele chemische binding weerspiegelt die ionstralen zou definiëren. Berekeningen van effectieve kernlading geven Z_eff = 6,76 voor de buitenste elektronen, gebalanceerd door aanzienlijke afscherming van binnenste elektronenschillen. Deze elektronenconfiguratie leidt tot uitzonderlijk hoge ionisatie-energieën: eerste ionisatie-energie 1520,6 kJ/mol, tweede ionisatie-energie 2665,8 kJ/mol en derde ionisatie-energie 3931 kJ/mol, wat de energieonvoordeligheid benadrukt van elektronenverwijdering uit de stabiele octetconfiguratie.

Nucleaire magnetische eigenschappen tonen aan dat ³⁹Ar een kernspin I = 7/2 heeft met een magnetisch moment μ = -1,59 kernmagnetonen, terwijl de dominante ⁴⁰Ar-isotoop nul kernspin vertoont, wat spectroscopische analyse vereenvoudigt in toepassingen die kernmagnetische resonantie vereisen.

Macroscopische fysische kenmerken

Argon manifesteert zich als een kleurloos, geurloos en smaakloos gas onder standaardtemperatuur- en drukomstandigheden, en toont karakteristieke paarse/violette luminescentie wanneer onderworpen aan elektrische ontlading. De mono-atomische structuur voorkomt moleculaire vibraties, rotaties of interne energiemodi die spectroscopische complexiteit of chemische reactiviteit zouden kunnen bevorderen.

Belangrijke thermodynamische parameters zijn het drievoudige punttemperatuur van 83,8058 K bij 69,0 kPa druk, wat als fundamentele referentie dienstdoet in precisietemperatuurmetingen. Het kookpunt ligt bij 87,302 K (1 atm), terwijl het smeltpunt overeenkomt met 83,8058 K onder standaarddruk. Deze relatief lage fasovergangstemperaturen weerspiegelen zwakke intermoleculaire krachten beperkt tot van der Waals-interacties tussen sferisch symmetrische elektronenverdelingen.

Dichtheidsmetingen geven 1,784 kg/m³ voor gasvormig argon bij standaardtemperatuur en druk, ongeveer 1,38 keer de dichtheid van lucht. Vloeibaar argon heeft een dichtheid van 1,40 g/cm³ bij het kookpunt, terwijl vast argon kristalliseert in een vlakgecentreerde kubieke structuur met een dichtheid van 1,65 g/cm³. De verdampingswarmte bedraagt 6,447 kJ/mol, en de smeltwarmte is 1,18 kJ/mol, wat matige intermoleculaire aantrekkingskrachten aangeeft die voldoende zijn voor condensatiefasestabiliteit maar te zwak voor sterke chemische binding.

De thermische geleidbaarheid van gasvormig argon is 17,72 mW/(m·K) bij 300 K, aanzienlijk lager dan die van diatomische gassen door het ontbreken van rotatie- en vibratie-energietransfermechanismen. Deze eigenschap is voordelig in thermische isolatietoepassingen en hoge-temperatuur industriële processen waar warmtebehoud vereist is.

Chemische eigenschappen en reactiviteit

Elektronenstructuur en bindingsgedrag

De elektronenconfiguratie [Ne]3s²3p⁶ bevestigt argon's fundamentele chemische inertie door volledige valentieschilbezetting, en elimineert energetisch gunstige paden voor conventionele elektronendeling of -overdrachtsreacties. De sferisch symmetrische 3p⁶ elektronenverdeling maximaliseert kern-elektronattractie en minimaliseert elektron-elektronafstoting, wat een uitzonderlijk stabiele elektronenconfiguratie creëert.

Theoretische berekeningen tonen aan dat argonverbindingvorming substantiële activeringsbarrières vereist die gepaard gaan met het verstoren van de gesloten schilconfiguratie. Het ontbreken van ongevulde d-orbitalen in de valentieregio beperkt verdere bindingsmogelijkheden, en voorkomt de orbitale hybridisatie en elektronpromotiemechanismen die verbindingvorming mogelijk maken bij overgangsmetalen en hoofdgroepenelementen uit hogere perioden.

Onder extreme omstandigheden kan argon deelnemen aan zwak gebonden verbindingvorming via mechanismen die ladingsoverdracht, covalente interactie met zeer elektronegatieve elementen of matrixisolatiestabilisatie omvatten. Argonfluorohydride (HArF) is de meest grondig bestudeerde stabiele argonverbinding, gevormd door fotolyse van waterstoffluoride in vaste argonmatrices onder 17 K. Deze verbinding heeft een Ar-H bindingslengte van 1,27 Å en toont aan dat argon als elektronendonator kan fungeren in sterk gepolariseerde omgevingen.

Ionvorming verloopt gemakkelijk onder hoge-energieomstandigheden, waarbij Ar⁺ de meest voorkomende ionensoort is. Het argonium-ion ArH⁺ is gedetecteerd in interstellaire media, met name in het Krabnevel-supernovarest, en markeert daarmee het eerste edelgasmoleculair ion geïdentificeerd in de ruimte. Deze ionensoorten tonen argon's capaciteit voor chemische interactie aan wanneer voldoende energie de gesloten schilstabiliteit overwint.

Elektrochemische en thermodynamische eigenschappen

Elektronegativiteitswaarden voor argon blijven ongedefinieerd in conventionele schalen door het ontbreken van stabiele covalente verbindingen onder normale omstandigheden. Theoretische berekeningen suggereren een elektronegativiteit van ongeveer 3,2 op de Paulingschaal, wat matige elektronen-aantrekkingskracht aangeeft bij geforceerde chemische combinatie.

De eerste ionisatie-energie van 1520,6 kJ/mol benadrukt de aanzienlijke energie nodig om een elektron te verwijderen uit de stabiele 3p⁶-configuratie, terwijl opeenvolgende ionisatie-energieën sterk stijgen: tweede ionisatie-energie 2665,8 kJ/mol, derde ionisatie-energie 3931 kJ/mol. Dit patroon benadrukt de uitzonderlijke stabiliteit van de gesloten schilconfiguratie en de progressief toenemende moeilijkheid van elektronenverwijdering uit steeds strakker gebonden binnenste schillen.

Elektronaffiniteitsmetingen tonen aan dat argon praktisch nul elektronaffiniteit heeft (-96 kJ/mol), wat de thermodynamische instabiliteit van anionische argonsoorten bevestigt. Deze negatieve elektronaffiniteit weerspiegelt de energiekosten van het toevoegen van elektronen aan een reeds volledige valentieschil, waar extra elektronen antibonding orbitalen van hogere energie moeten bezetten.

Standaard reductiepotentialen voor argonionen tonen zeer positieve waarden: Ar⁺ + e⁻ → Ar, E° = -15,76 V, wat het extreme oxidatiesterk karakter van argonkationen benadrukt en de thermodynamische voorkeur voor elektronenadditie om de neutrale grondtoestand te herstellen. Deze waarden accentueren de energieboete die gepaard gaat met het verstoren van argon's gesloten schilconfiguratie.

Chemische verbindingen en complexvorming

Binair en tertiair verbindingen

Bevestigde stabiele argonverbindingen blijven zeer beperkt, met argonfluorohydride (HArF) als het belangrijkste voorbeeld van een stabiele, neutrale argonbevattende moleculaire vorm onder toegankelijke laboratoriumomstandigheden. Deze verbinding ontstaat via UV-fotolyse van waterstoffluoride in vaste argonmatrices bij temperaturen onder 17 K, waarbij het lage temperatuurmilieu de anderszins thermodynamisch instabiele Ar-H-binding stabiliseert.

Het HArF-molecuul toont lineaire geometrie met een Ar-H bindingslengte van 1,274 Å en H-F bindingslengte van 0,958 Å. Vibratiespectroscopie onthult Ar-H-strekfrequentie bij 1950 cm⁻¹ en H-F-strek bij 4037 cm⁻¹, wat de covalente aard van beide bindingen bevestigt. De bindingsenergie van de Ar-H-interactie bedraagt ongeveer 130 kJ/mol, voldoende om moleculaire integriteit te behouden bij cryogene temperaturen maar ontoereikend voor stabiliteit bij kamertemperatuur.

Theoretische berekeningen voorspellen het bestaan van aanvullende metastabiele argonverbindingen, waaronder HArCl, HArBr en mogelijk HArI, die volgens vergelijkbare vormingsmechanismen ontstaan maar met afnemende stabiliteit langs de halogeenreeks. Deze verbindingen zijn nog niet experimenteel gesynthetiseerd maar vormen doelen voor laagtemperatuurmatrixisolatiestudies.

Binairverbindingen met andere edelgassen blijven puur theoretisch, aangezien de zwakke van der Waals-interacties tussen gesloten schelatomkernen onvoldoende bindingsenergie bieden voor stabiele moleculaire vorming. Gemengde edelgasclusters Ar_n·Xe_m kunnen worden gevormd in supersone moleculaire straaluitbreidingen maar hebben bindingsenergieën in de orde van thermische energie bij zeer lage temperaturen.

Coördinatiechemie en organometallische verbindingen

Argoncoördinatiecomplexen vormen een speciale klasse verbindingen waarin argon optreedt als zwak gebonden ligand in laagtemperatuurmatrixomgevingen. Het complex W(CO)₅Ar was een van de eerste gemelde argoncoördinatieverbindingen, gevormd door fotochemische CO-dissociatie van wolfraamhexacarbonyle in vaste argonmatrices. De Ar-W-interactie heeft een bindingsenergie van ongeveer 10 kJ/mol, wat typisch is voor zwakke coördinatieve binding.

Matrixisolatietechnieken maken de vorming mogelijk van talrijke tijdelijke argon-metaalcomplexen via fotodissociatie van carbonyle of organometallische voorlopers in argonrijke omgevingen. Deze complexen vertonen doorgaans argon-metaalbindingslengten boven 2,5 Å en vibratiefrequenties onder 200 cm⁻¹ voor de metaal-argonstrekmodi, wat de zwakke aard van de coördinatie-interactie bevestigt.

Theoretische studies voorspellen verbeterde stabiliteit voor argoncomplexen met zeer elektrofiele metaalcentra, vooral bij hoge oxidatietoestanden waar het elektronentekortige metaal effectiever kan interageren met argon's elektronendichtheid. Deze voorspellingen wachten echter nog op experimentele verificatie onder geschikte laagtemperatuur-, matrixgestabiliseerde omstandigheden.

Het metastabiele dication ArCF₂²⁺ is waargenomen in massaspectrometrische studies, en toont aan dat argon kan worden opgenomen in hoog geladen soorten onder extreme ionisatieomstandigheden. Deze verbinding toont opmerkelijke stabiliteit in gasfase, wat potentieel suggereert voor de vorming van zoutachtige verbindingen met geschikte tegendeeltjes.

Natuurlijk voorkomen en isotopenanalyse

Geochemische verspreiding en abundantie

Argon vormt 0,934% van de aardse atmosfeer per volume en 1,288% per massa, wat het tot het derde meest voorkomende atmosferische gas maakt na stikstof en zuurstof. Deze abundantie overschrijdt die van andere edelgassen aanzienlijk: helium (5,24 ppm), neon (18,18 ppm), krypton (1,14 ppm) en xenon (0,087 ppm), wat argon's unieke geochemische accumulatiemechanismen weerspiegelt.

De gemiddelde korstale abundantie is 1,2 ppm per massa, terwijl zeewater ongeveer 0,45 ppm argon bevat. Deze concentraties weerspiegelen het evenwichtige partitioneren tussen atmosferische, hydrosferische en lithosferische reservoirs, met atmosferisch argon als grootste terrestrische reservoir door continue radiogene productie en atmosferische retentie.

Het overheersen van atmosferisch argon komt voort uit radiogene verval van ⁴⁰K binnen de aardinterieure, waar elektronvangst en positronemissie kalium-40 omzetten naar argon-40 met een halfwaardetijd van 1,25 × 10⁹ jaar. Deze vervalroute produceert ongeveer 11,2% ⁴⁰Ar en 88,8% ⁴⁰Ca, waarbij het gasvormige argonproduct zich over geologische tijdschalen naar de atmosfeer migreert.

Vulkanische degassing is het primaire mechanisme voor argonafgifte uit korstale en mantelreservoirs, waarbij vulkanische emissies verhoogde ⁴⁰Ar-concentraties bevatten die het lange-termijn kaliumverval in magmavormingsgebieden weerspiegelen. Midden-oceanische rug basalt bevat lagere ⁴⁰Ar/³⁶Ar-verhoudingen dan continentale vulkanische gesteenten, wat kortere verblijftijden aangeeft in kaliumrijke korstale omgevingen.

Kernkenmerken en isotopenverhouding

Terrestrisch argon heeft een unieke isotopensignatuur gedomineerd door radiogeen ⁴⁰Ar (99,603%), met geringe bijdragen van primordiaal ³⁶Ar (0,337%) en ³⁸Ar (0,060%). Deze samenstelling contrasteert sterk met zonnestelselabundanties, waar ³⁶Ar overheerst als primair product van stellaire nucleosynthese tijdens siliciumverbranding in massieve sterren.

⁴⁰Ar heeft kernspin I = 0 en magnetisch moment μ = 0, wat NMR- en elektronenspinresonantie-analyse vereenvoudigt. De kern bevat 18 protonen en 22 neutronen in een dubbel magische configuratie (18 en 20 zijn magische getallen), wat bijdraagt aan uitzonderlijke kernstabiliteit. De bindingsenergie per nucleon bedraagt 8,52 MeV, wat sterke nucleaire cohesie aangeeft.

³⁹Ar vertegenwoordigt een kosmogeen isotoop gevormd door kosmische stralinginteracties met atmosferisch ⁴⁰Ar via (n,2n)-reacties en met ³⁹K via (n,p)-reacties. Het isotoop heeft een halfwaardetijd van 269 jaar via bètaverval naar ³⁹K, en handhaaft steady-state atmosferische concentraties rond 8 × 10⁻¹⁶ molfractie. Dit isotoop dient als waardevolle tracer voor grondwaterdatering en oceancirculatiestudies op eeuwige tijdschalen.

³⁷Ar ontstaat via neutronenactivering van ⁴⁰Ca tijdens kernwapentests, en fungeert als gevoelige indicator voor antropogene nucleaire activiteit. De halfwaardetijd van 35 dagen maakt detectie van recente nucleaire gebeurtenissen mogelijk terwijl snel verval naar achtergrondniveaus wordt gegarandeerd. Thermische neutronvangstwerkzamheden zijn 0,66 barn voor ³⁶Ar en 5,0 barn voor ⁴⁰Ar, wat neutronenactiveringsanalyse-toepassingen faciliteert.

Industriële productie en technologische toepassingen

Extractie en zuiveringsmethoden

Industriële argonproductie vertrouwt uitsluitend op cryogene fractionele destillatie van vloeibare lucht, en benut het verschil in vluchtigheid van atmosferische componenten. Het proces begint met luchtdruk en zuivering om koolstofdioxide, waterdamp en sporenverontreinigingen te verwijderen, gevolgd door koeling naar cryogene temperaturen waar componentgassen condenseren bij karakteristieke kookpunten.

De destillatiesequentie scheidt stikstof (k.p. 77,3 K) eerst, gevolgd door argon (k.p. 87,3 K) en uiteindelijk zuurstof (k.p. 90,2 K). Argonconcentratie vindt plaats in de bodemfractie van de lagedruk kolom, waar argon-zuurstofmengsels verder worden gescheiden in toegewijde argonkolommen die werken met geoptimaliseerde refluxverhoudingen om commerciële zuiverheidseisen te bereiken.

Hoogzuiverheidsargonproductie gebruikt aanvullende zuiveringsstappen zoals katalytische zuurstofverwijdering via waterstofverbranding over platina-katalysatoren, moleculaire zeefadsorptie voor sporenvochteliminatie en actieve koolstofbehandeling voor hydrokoolstofverwijdering. Deze processen bereiken zuiverheden boven 99,999% voor gespecialiseerde toepassingen die ultra-hoogzuivere atmosferen vereisen.

Wereldwijde argonproductie overschrijdt 700.000 ton per jaar, met grote productiefaciliteiten geconcentreerd in regio's met uitgebreide luchtscheidinginfrastructuur voor staal-, chemische en elektronica-industrie. Economische factoren bevoordelen productie-integratie met zuurstof- en stikstofinstallaties, wat kapitaaluitrustingsoptimalisatie en energie-efficiëntie over meerdere productstromen bevordert.

Technologische toepassingen en toekomstige perspectieven

Las- en metallurgische toepassingen vertegenwoordigen de grootste argonverbruiksector, en benutten argon's beschermende atmosfeer voor reactieve metalen zoals aluminium, titaan en roestvrij staal. Gaswolfraambooglassen (GTAW) en gasmetaalbooglassen (GMAW) gebruiken argon als schildgas om oxidatie en nitridatie van lasbaden bij verhoogde temperaturen te voorkomen, en garanderen zo hoge kwaliteit lasnaden.

Semiconductorproductie maakt gebruik van ultra-hoogzuiver argon bij kristalgroeioperaties, met name voor silicium- en germaniumenkristallen waarbij contaminatiecontrole uitzonderlijke gaszuiverheid vereist. Argonatmosferen voorkomen ongewenste dotering en bieden nauwkeurige controle over elektrische eigenschappen in voltooide halfgeleiderapparaten.

Wetenschappelijke toepassingen gebruiken vloeibaar argon als detectiemedium in neutrino-experimenten en donkere materiezochten. De hoge scintillatie-lichtopbrengst (51 fotonen/keV), transparantie voor eigen scintillatielicht en karakteristieke tijdskenmerken maken signaal- en achtergrondgebeurtenisscheiding mogelijk in ondergrondse detectiefaciliteiten. Grote experimenten zoals ICARUS, MicroBooNE en DarkSide vertrouwen op meertonne vloeibaar argon voor zeldzame gebeurtenisdetectie.

Toepassingen in conservering benutten argon's hogere dichtheid dan lucht en chemische inertie voor voedingsverpakking, farmaceutische opslag en archivering. Het Amerikaanse Nationale Archief gebruikt argonatmosferen voor het behouden van de Onafhankelijkheidsverklaring en Grondwet, in vervanging van helium vanwege argon's superieure containment-eigenschappen en lagere permeabiliteit door opslagmaterialen.

Opkomende toepassingen zijn argon-ionenbundel-etching voor microfabricage, argonplasmabewerkingsprocessen voor oppervlakmodificatie en argonversterkte coagulatie in medische procedures. Toekomstige ontwikkelingen kunnen argon's gebruik uitbreiden in ruimtevaartpropulsiesystemen, en profiteren van zijn hoge moleculair gewicht en ionisatiekenmerken voor elektrische aandrijvingstoepassingen.

Geschiedenis en ontdekking

De ontdekking van argon ontstond uit nauwkeurige dichtheidsmetingen uitgevoerd door Lord Rayleigh, die opmerkte dat atmosferische stikstof systematisch hogere dichtheid had dan stikstof afkomstig van chemische ontleding van ammoniak of distikstofoxide. Deze 0,5% afwijking, hoewel schijnbaar gering, bleek voldoende relevant voor uitgebreide onderzoeken wanneer reproduceerbaar over meerdere experimentele benaderingen.

Henry Cavendish's voorspellende experimenten uit 1785 vormden een cruciale voorbereiding, en toonden aan dat elektrische vonkontlading de meeste stikstof- en zuurstofcomponenten uit lucht kan verwijderen, en een klein residu achterlaat dat bestand is tegen verdere chemische behandeling. Cavendish schatte dat dit residu "niet meer dan 1/120 van het geheel" uitmaakte, opmerkelijk dicht bij argon's daadwerkelijke atmosferische abundantie van 0,934%.

De systematische isolatie door Lord Rayleigh en Sir William Ramsay in 1894 gebruikte vonkontlading door lucht over kaliumhydroxideoplossing, en verwijderde geleidelijk stikstofoxiden en koolstofdioxide terwijl het volumeverlies werd gevolgd. Het residu vertoonde spectroscopische lijnen die niet overeenkwamen met enig bekend element, wat uitgebreide spectroscopische karakterisatie opriep die de aanwezigheid van een eerder onbekende atmosferische component bevestigde.

De aanvankelijke scepsis van de wetenschappelijke gemeenschap richtte zich op argon's schijnbare schending van Mendeleev's periodieke wet, aangezien zijn atoomgewicht hoger was dan kalium ondanks zijn volledige chemische inertie. Dit paradox werd pas opgelost met Henry Moseley's demonstratie dat atoomnummer, en niet atoomgewicht, periodieke gedrag bepaalt, en daarmee het fundamentele organisatorische principe van moderne periodieke indeling vestigde.

De Nobelprijs-erkenning voor beide ontdekkers—Rayleigh in Natuurkunde (1904) en Ramsay in Scheikunde (1904)—erkende de diepe impact van argon's ontdekking op atoomtheorie en periodieke classificatie. Ramsay's latere ontdekking van de overige edelgassen (helium, neon, krypton, xenon) binnen zes jaar toonde de systematische aard van deze nieuwe elementenfamilie aan en revolutioneerde het begrip van atoomstructuur en chemische periodiciteit.

Conclusie

Argon exemplariseert de unieke eigenschappen die voortkomen uit volledige valentieschil elektronenconfiguraties, en toont hoe elektronenstructuur chemisch gedrag en technologische bruikbaarheid bepaalt. Het element's combinatie van atmosferische abundantie, chemische inertie en toegankelijke fysische eigenschappen maakt argon tot een onmisbare industriële grondstof en biedt fundamentele inzichten in atoomstructuur en chemische bindingprincipes.

Het radiogene oorsprong van terrestrisch argon verlicht planetaire evolutieprocessen en levert krachtige gereedschappen voor geochronologische analyse, terwijl recente ontdekkingen van metastabiele argonverbindingen traditionele concepten van edelgasreactiviteit uitdagen. Toekomstig onderzoek kan hogedruk-syntheseroutes voor stabiele argonverbindingen verkennen, argon's rol in exotische materiefasen onderzoeken en nieuwe technologische toepassingen ontwikkelen die profiteren van argon's unieke eigenschappencombinatie. Het element's blijvende relevantie in fundamenteel onderzoek en industriële toepassingen waarborgt argon's duurzame betekenis in de vooruitgang van chemische kennis en technologische innovatie.

Periodict table
Geef ons feedback over uw ervaring met de chemische formule balancer.
Menu Evenwicht Molaire massa Gaswetten Eenheden Chemie gereedschappen Periodiek systeem Chemisch forum Symmetrie Constanten Bijdragen Neem contact met ons op
Hoe moet je citeren?