Аргон — свойства и сферы применения

Некоторые газы называются инертными и не реагируют на воздействие иных химических веществ. Из них нельзя синтезировать какое-то химическое соединение. Тем не менее, такие газы используют в промышленности, где актуальны их физические свойства. Один из инертных газов — аргон. В этой статье мы расскажем о характеристиках газа аргона, областях применения. Поясним, что это такое — газ аргон в химии и физике. Расскажем, какое давление в баллоне аргона поддерживается. Эта информация поможет вам лучше понять, в каких целях, каким образом с какими ограничениями вы можете использовать этот технический газ на вашем предприятии или в быту.

Некоторые газы называются инертными и не реагируют на воздействие иных химических веществ. Из них нельзя синтезировать какое-то химическое соединение. Тем не менее, такие газы используют в промышленности, где актуальны их физические свойства. Один из инертных газов — аргон. В этой статье мы расскажем о характеристиках газа аргона, областях применения. Поясним, что это такое — газ аргон в химии и физике. Расскажем, какое давление в баллоне аргона поддерживается. Эта информация поможет вам лучше понять, в каких целях, каким образом с какими ограничениями вы можете использовать этот технический газ на вашем предприятии или в быту.

Чаще всего этот благородный газ применяют в сварочных работах, при резке металлов, при вакуумной упаковке продуктов. В некоторых огнезащитных системах его используют для пожаротушения.

Ключевые свойства:

• Плотность: 1,784 кг/м³.
• Температура закипания: −185,8 ˚С.
• Доля в воздушной массе: 0,9% объёма.
• Тройная точка: −189,8 ˚С.

В воде это вещество почти не растворяется, не поддерживает горение. Аргон не ядовит, например, при сварке средства защиты от этого газа не нужны.

История открытия aргона

Первооткрыватели — Джон Стретт и Вильям Рамзай. Они обнаружили включение аргона, исследуя азот. Его они прежде получили из воздуха в ходе химических реакций. При разных способах извлечения азот приобретал различную плотность. Поэтому ученые заподозрили присутствие инертного газа. Его они выделили в 1894 году. Значение слова argon — «ленивый», что отражает неактивность вещества в отношении других элементов.

Способы получения аргона

В значительном объеме газ содержится в воздухе. Поэтому его выделяют из воздушной массы с помощью низкотемпературных ректификационных установок. Этот процесс протекает в несколько этапов:

1. Воздух очищают от пылевых частиц, сжимают до получения жидкости.
2. В жидком виде воздух из азота, кислорода, аргона ректифицируют.
3. Отделив азот, смесь кислорода и аргона подвергают очистке, используя электролитический водород.

В ректификационной установке инертный газ кипит при −185,3˚С, кислород — на три градуса выше, азот — на тринадцать ниже.

Аргон также получают в процессах производства как побочный продукт. Его извлекают, производя аммиак. В данном случае Ar смешан с азотом и не представляет ценности, стоит намного дешевле криогенного аргона.

Физические свойства

Благородный газ весит больше воздуха, он плотнее. Его плотность 1,78 кг/м³ при 0 °С и нормальном давлении. Газ кипит при −185,85 °C. Температура жидкого аргона −190 °C.

Химические свойства

Аргон занимает 18-ю позицию в Периодической системе химических элементов. Масса его атома 39,948. Относительно объема воздуха доля газа — 0,9325% об., иначе 1,2862% вес. У аргона невысокий потенциал ионизации, равный 15,7 В. Химические соединения газ образовывает с несколькими гидридами. При нормальных условиях аргон не имеет цвета, вкуса и запаха, не горит.

Виды аргона

Обнаружены изотопы аргона с атомной массой от 29 до 54. В воздухе 3 вида изотопов Ar:

• 40 (коэффициент распространения 99,600 %);
• 36 (коэффициент распространения 0,337 %);
• 38 (коэффициент распространения 0,063 %).

Агрегатных состояний три:

• жидкость — хранится в специальных емкостях и в дальнейшем газифицируется;
• газ;
• твердое тело.

Применение аргона

Где используется аргон? В промышленности много сфер его применения. Например, в химических реакциях для вытеснения из вещества кислорода. Эксплуатация аргона обходится дешевле в сравнении с иными инертными газами. Он формирует защитную среду при сварке метизов, вытесняет воду и кислород в резервуарах для хранения продуктов.

Аргоном наполняют колбы осветительных приборов — ламп накаливания. С ним приборы дольше и ярче светят. Применяют аргон и при изготовлении люминесцентных ламп. С ним легче зажигается электродуга, дольше служат электроды.

Аргоном заполняют стеклопакеты для окон, чтобы повысить их звуко- и теплоизоляцию. Газ прозрачен и позволяет оконным компаниям выпускать многослойные стеклопакеты с аргоном без ущерба для их светопрозрачности.

Применяют инертный газ и при плазменной резке металлоизделий. С ним дуга возникает при небольшом напряжении, можно использовать конструктивно простые аппараты. Когда с применением аргона генерируется плазма, получают минимум вредных летучих соединений при обработке металла. Вот почему для ручных аппаратов аргон — лучший компаньон.

Аргон применяют и в медицине. С его помощью выполняют аргоновую коагуляцию, удаляют новообразования, останавливают кровотечения.

В химической промышленности с использованием аргона получают сверхчистые вещества, анализируют их. В металлургии с помощью Ar перемешивают расплавленные вещества, обрабатывают тантал, титан, цирконий, бериллий и иные металлы. Инертный газ помогает сокращать окисление хрома при выпуске покрытой хромом стали.

Применение аргона в сварке

Сваривая металлы, аргон используют для поддержания защитной среды. В случае работы с черными металлами, аргон смешивают с кислородом, двуокисью углерода, гелием, водородом.

Поскольку инертный газ тяжелее воздуха, он эффективнее защищает металлоизделия при сварочных работах. Распространяясь по поверхности метиза, аргон долго и надежно защищает обширный участок расплавленного и подогретого металла. В сварочных работах благодаря использованию аргона получают безупречный шов и повышают производительность. Шов хорошо проплавляется при одной проходке. С Ar можно применять более дешевые сварочные проволоки.

Сваривая алюминий в листах, аргон смешивают с гелием для оптимальной температуры обработки. При TIG сварке газ защищает сварочную ванну и оконечник электрода.

Вредность и опасность аргона

Для экологии аргон безопасен, но он принадлежит к группе удушающих газов. Он может скапливаться возле пола в плохо проветриваемых комнатах. По мере его накопления, кислорода в воздухе становится меньше, что может спровоцировать удушье. То есть в больших объемах инертный газ вредит человеку, животным.

Как жидкость аргон кипит при низкой температуре. Чистый Ar может спровоцировать обморожение, повредить слизистую глаз.

Давление аргона в баллоне

Зависимость давления аргона в баллоне от температуры воздуха

Меры предосторожности при эксплуатации

• Следует регулярно проветривать помещение, чтобы концентрация аргона в воздухе не достигала критических значений.
• Нужно защищать тело от воздействия жидкого аргона.
• Необходимо строго соблюдать требования техники безопасности при перевозке и хранении инертного газа.

Хранение и транспортировка аргона

Аргон в форме газа или жидкости поставляют, соблюдая ГОСТ 10157. Вещество хранят и перевозят в газообразной форме в емкостях согласно ГОСТ 949, при этом баллоны находятся под давлением 15 МПа. Требования к баллонам с аргоном — соответствие ГОСТ 949, серая краска снаружи, отметка полоской и меткой «АРГОН ЧИСТЫЙ» — зеленого цвета. Также на таре указывают дату изготовления и аттестации, вес, объём. Перевозят аргон и в виде жидкости в емкостях Дьюара, в дальнейшем ее газифицируют.

Очень важно соблюдать требования к баллонам, чтобы те не утратили функциональность, не возникло утечки технического газа. В закрытом пространстве она чревата удушьем. Аргоновые баллоны — в виде цилиндра, различаются объемом:

• Небольшие: 0,4 — 12 л.
• Средние: 20 — 50 л.
• Крупные: более 50 л.

Нормальное давление в емкости 150 атм. Однако, при хранении инертного газа в резервуарах по 40 л допускается давление до 200 атм.

Вверху аргонового баллона есть вентиль — его поворачивают для перекрывания подачи газа. Запорный механизм защищает от повреждений специальный колпак.

При перевозке машины с аргоном маркируют специальным знаком, чтобы оповестить окружающих о транспортировке нетоксичного и невзрывоопасного содержимого. Документацию на транспортировку оформляют согласно правилам ДОПОГ.

При транспортировке Ar нужно:

• Крепко зафиксировать тару.
• Располагать баллоны горизонтально.
• Для расположения емкостей использовать особые приспособления. Они обеспечивают более устойчивое положение тары.
• Перевозить заполненные емкости, убедившись в том, что нет утечек.

Перевозить до 18 баллонов аргона по 40 л считается безопасным — спецразрешение для такой перевозки не требуется. Но соблюдать технику безопасности и названные выше требования к транспортировке в любом случае необходимо.

Теперь вы знаете больше о свойствах газа аргона, техническом составе вещества, где применяется аргон, температуру его замерзания и плавления, при каком давлении аргон хранят и перевозят, чтобы создать правильные условия для эксплуатации этого газа.

Если вашему предприятию нужен аргон чистый или смешанный с другими техническими газами, вы можете заказать его в баллонах в ООО «ТАНТАЛ-Д». Мы оперативно поставим нужные объемы, строго соблюдая технику безопасности. Вы можете выбрать и купить в нашей компании разнообразные криогенные газы для производственных, медицинских, бытовых нужд.