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特性

氬，是一種稀有氣體。無論是氣態(tài)還是液態(tài)，都是無色、無味而且無毒。它在水中的溶解度比氮多出了2.5倍。雖然氬在一般的情況向都很穩(wěn)定，不會(huì)與其它化合物或元素化合，但是科學(xué)家還是有辦法在極端的條件下形成一些氬化合物，像是2000年8月由芬蘭化學(xué)家馬庫·拉薩能（ Markku R?s?nen ）領(lǐng)導(dǎo)的小組發(fā)現(xiàn)的氟氬化氫（HArF）。這個(gè)氟、氫和氬的化合物在?265°C才。 此外，氬還可以作為客體分子，與水形成包合物。 除了以上基態(tài)的物質(zhì)外，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)含氬的離子和激發(fā)態(tài)配合物（像ArH 和ArF），而根據(jù)理論計(jì)算顯示氬應(yīng)該可以形成在室溫下穩(wěn)定的化合物，雖然目前還沒有發(fā)現(xiàn)它們存在的線索。

氬氣常被注入燈泡內(nèi)，因?yàn)闅寮词乖诟邷叵乱膊粫?huì)與燈絲發(fā)生化學(xué)作用，從而延長燈絲的壽命。 在不銹鋼、錳、鋁、鈦和其它特種金屬電弧焊接時(shí)、鋼鐵生產(chǎn)時(shí)，氬也用作保護(hù)氣體。

氬的發(fā)現(xiàn)

氬曾經(jīng)在1785年由亨利·卡文迪什制備出來，但卻沒發(fā)現(xiàn)這是一種新的元素；直到1894年，約翰·斯特拉斯和蘇格蘭的化學(xué)家威廉·拉姆齊才通過實(shí)驗(yàn)確定氬是一種新元素。 他們主要是先從空氣樣本中去除氧、二氧化碳、水汽等后得到的氮?dú)馀c從氨分解出的氮?dú)獗容^，結(jié)果發(fā)現(xiàn)從氨里分解出的氮?dú)獗葟目諝庵械玫降牡獨(dú)廨p1.5%。 雖然這個(gè)差異很小，但是已經(jīng)大到誤差的范圍之外。所以他們認(rèn)為空氣中應(yīng)該含以一種不為人知的新氣體，而那個(gè)新氣體就是氬氣。

另外1882年H.F. 紐厄爾和W.N.哈特萊從兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)空氣的顏色光譜時(shí)，發(fā)現(xiàn)光譜中存在已知元素光譜無法解釋的譜線，但并沒有意識(shí)到那就是氬氣。由于在自然界中含量很多，氬是目前最早被發(fā)現(xiàn)的稀有氣體，目前它的符號(hào)為 Ar （在1957年以前，它的符號(hào)為 A ）。

天然含量

氬在地球大氣中的含量以體積計(jì)算為0.934%，而以質(zhì)量計(jì)算為1.29%，在地殼中，由于氬在自然情況下不與其他化合物反應(yīng)，而無法形成固態(tài)物質(zhì)，但可以被“困在”放射性巖石中。鑒于空氣中的氬更易得，工業(yè)用的氬大多就直接從空氣中提取。主要是用分餾法提取，而像是氮、氧、氖、氪、氙等氣體也都是這樣從空氣中提取的。 而在火星的大氣中，氬-40以體積計(jì)算的話占有1.6%，而氬-36的濃度為5ppm；另外1973年水手號(hào)計(jì)劃的太空探測(cè)器飛過水星時(shí)，發(fā)現(xiàn)它稀薄的大氣中占有70%氬氣，科學(xué)家相信這些氬氣是從水星巖石本身的放射性同位素衰變而成的?？ㄎ髂?惠更斯號(hào)在土星最大的衛(wèi)星，也就是泰坦上，也發(fā)現(xiàn)少量的氬。

同位素

氬穩(wěn)定的同位素有氬-40( Ar)天然含量99.6%、 氬-36( Ar)天然含量0.34%和氬-38( Ar)天然含量0.06%。一般來說穩(wěn)定的氬-40是由地殼中的鉀-40( K)經(jīng)由電子俘獲或正子發(fā)射衰變來的。鉀-40以這兩種方式衰變成氬只占所有的11.2%，另外還有88.8%的氬經(jīng)由鈣-40( Ca)的β衰變而來。這個(gè)特性可以被用來測(cè)定巖石的年齡。

在地球大氣中，不穩(wěn)定的氬-39( Ar)可經(jīng)由宇宙射線轟擊氬-40而生成，另外也可以經(jīng)由鉀-39( K)的中子俘獲而來。至于氬-37，則可以從( Ar)核試驗(yàn)中形成的鈣的人造同位素衰變而來，氬-37的壽命非常短，半衰期只有35天。

化合物

由于氬氣擁有的八個(gè)價(jià)電子，占滿了其原子軌道的最外層，因此不容易與其他的原子結(jié)合，化學(xué)性質(zhì)非常不活潑。在1962年以前，一般認(rèn)為氬和其他的惰性氣體是完全無法與其他物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，但不久之后比氬重的氙和氪的化合物就陸續(xù)被合成，因此也激勵(lì)了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的稀有氣體化合物。在2000年8月，第一個(gè)氬的化合物在芬蘭的赫爾辛基大學(xué)由馬庫·拉薩能領(lǐng)導(dǎo)的小組首先被制備出來，他們利用紫外線照射含有微量氟化氫的氬氣冰塊，形成了氟氬化氫，分子式為HArF，這種化合物可以在40K（?233 °C）的低溫下保持穩(wěn)定。 另外在2003年發(fā)現(xiàn)了一種新氬化合物存在的蹤跡，二氟化氬（ArF 2 ） ，但目前還沒有任何可靠的證據(jù)可以證實(shí)。

制備

一小塊正在熔化的固態(tài)氬

工業(yè)上

目前在工業(yè)上得到氬的方法就是把空氣蒸餾。用冷凝器可以先把沸點(diǎn)90.2K的氧液化，移除液氧之后繼續(xù)冷卻就可以液化沸點(diǎn)為87.3K的氬氣，最后留下沸點(diǎn)77.35K的氮?dú)狻Ｄ壳耙赃@種方法制造的氬氣在全世界高達(dá)七十萬噸/年。

其他方法

另外用鉀-40的衰變也可以制造氬氣，但這種制備法的效率并不高，因?yàn)殁?40的半衰期長達(dá)1.26×10 年，所以并不常用。如果要制造氬的放射性同位素的話，就必須要靠回旋加速器和重離子加速器來將其他元素轉(zhuǎn)換成氬的同位素。

用途

裝有氬和汞蒸氣的能霓虹燈。

這些桶子里裝有氬氣，可用于滅火。

因?yàn)闅鍤饩哂卸栊?、低傳熱率等性質(zhì)，因此它被廣泛地運(yùn)用在許多方面。

氬氣最主要的用處就是它的惰性，可以保護(hù)一些容易與周遭物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的東西。雖然其他的惰性氣體也有這些特性，但是氬氣在空氣中的含量最多，也是最容易取得，因此相對(duì)就比較便宜，具有經(jīng)濟(jì)效益。另外氬氣便宜的原因還有它是制造液氧和液氮的副產(chǎn)品，而由于它們兩個(gè)都是工業(yè)上重要的原料，生產(chǎn)很多，所以每年都有很多的液氬副產(chǎn)品。

以氬惰性的用途主要有：

電燈泡里的填充氣體，由于氬氣不會(huì)與燈芯產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，而又能保持氣壓減緩鎢絲升華，可延長燈絲使用壽命。

氬可當(dāng)作焊接時(shí)所用的保護(hù)氣體，其中包括MIG焊接、GTA焊接與GMA焊接等，在這時(shí)氬通常會(huì)和二氧化碳混合在一起使用。

可用于滅火，用氬氣滅火的好處是幾乎不會(huì)破壞任何火場的物品，通常使在火場有特殊儀器時(shí)才使用。

是用于感應(yīng)耦合等離子的氣體之一。

用于保護(hù)加工中的鈦和其他容易發(fā)生反應(yīng)的金屬。

保護(hù)成長中的硅晶體和鍺晶體，這晶體主要用于半導(dǎo)體學(xué)。

在博物館里，會(huì)在一些重要文物的玻璃專柜里填充氬氣，避免氧化。

在啤酒罐中的填充物，雖然也可以用氮?dú)獯妗?

在釀酒的過程中，啤酒桶里的填充物，它可以把氧氣置換，以避免啤酒桶里的原料被氧化成乙酸。

在藥學(xué)里，氬可以用于保護(hù)一些靜脈內(nèi)的治療的藥物，舉個(gè)例子，像是對(duì)乙酰氨基酚。一樣的，這也是防止藥物受到氧氣的破壞。

用于冷卻AIM-9響尾蛇導(dǎo)彈的追蹤器，氬當(dāng)時(shí)都是以高壓儲(chǔ)存，然后當(dāng)釋放氣體后就可以帶走一些熱量。

為石墨電熔爐中的保護(hù)氣體，以免它被氧化。

廣告用的霓虹燈里，有時(shí)也會(huì)加入氬氣，加了氬氣的霓虹燈管，白天看起來是無色透明的，一旦通電后，氬氣受到電的刺激，會(huì)放出青色的光芒。

氬氣的低傳熱率也是它的特性之一，像它可以作為隔熱窗戶中兩層玻璃之間的填充物。

因?yàn)闅宓牡蛡鳠崧屎投栊?，氬氣在水肺潛水可以用來作為膨脹潛水衣的氣體。氬氣還可以在水肺中代替氮?dú)猓ㄎ占冄鯇?duì)身體不好，因此水肺中要添加其他氣體），因?yàn)榈獨(dú)庠诟邏合聲?huì)溶進(jìn)血液里而造成氮麻醉，氬氣則可以減輕這種癥狀（雖然一般來說，惰性氣體也會(huì)造成這種癥狀）。

使用特定的方法可以使氬氣離子化并且發(fā)光，這種功能可用于等離子燈和粒子物理學(xué)中的能量器。以氬作成的氬激光會(huì)發(fā)出藍(lán)光，它在醫(yī)學(xué)外科中可用于連接動(dòng)脈、去除腫瘤和治療眼睛的缺陷等。 氬氣還可以用于濺鍍。另外氬-39有269年的半衰期，可以用于測(cè)定地下水和冰層的年齡，而鉀-氬年代測(cè)定法適用鉀-40衰變成氬-40的過程來用于測(cè)定火成巖的年齡。

危害

一般來說，氬氣是對(duì)身體毫無危害的，但是如果長期暴露在高濃度的氬氣中會(huì)因?yàn)槿毖醵舷ⅲ簯B(tài)氬則可能造成爆炸及凍傷。

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