ПМ-20 хімія 25.11.22

 25.11.2022

Лекція  (2 год.)

Тема 2.5. Аргон. Фізичні властивості аргону. 

Опрацювати: матеріал лекції.

Виконати (письмово):

1. Конспект лекції

2. Для самостійного вивчення:

Тема 2.6. Застосування в зварюванні ацетилену, кисню, аргону.

 

Аргон.

У перекладі з грецької "argon" означає "повільний" або "неактивний". Таке визначення газ аргон отримав завдяки своїм інертним властивостям, що дозволяє широко використовувати його в багатьох промислових і побутових цілях.

 

Хімічний елемент Ar

Ar - 18-й елемент періодичної таблиці Менделєєва, що відноситься до родини інертних газів. Ця речовина є третьою після N (Нітрогену) та O (Оксигену) за вмістом в атмосфері Землі. У звичайних умовах - безбарвний, не горючий, не отруйний, без смаку та запаху газ.

 

Інші властивості газу аргону:

• атомна маса: 39,95;
• вміст у повітрі: 0,9% за об᾽ємом та 1,3%  за масою;
• густина за  нормальних умов: 1,78 кг/м³;
• температура кипіння: -185,85 °С
• температура плавлення: -189,35 °С.

Цей елемент було відкрито Джоном Стреттом і Вільямом Рамзаєм у складі повітря. Розбіжність густини при різних хімічних випробуваннях наштовхнула вчених на думку, що в атмосфері, крім азоту та кисню, є інертний важкий газ. У результаті у 1894 р. було зроблено заяву про відкриття хімічного елемента, частка якого на кожен кубометр повітря становить 15 г.

 

Як добувають аргон

Ar не піддається змінам у процесі його використання і завжди повертається в атмосферу. Тому вчені вважають це джерело невичерпним. Він видобувається як супутній продукт при розподілі повітря на кисень і азот за допомогою низькотемпературної ректифікації.

 

Для реалізації цього методу застосовуються спеціальні повітророзділювальні апарати, що складаються з колон високого, низького тиску та конденсатора-випаровувача. В результаті процесу ректифікації (поділу) виходить аргон з невеликими домішками (3-10%) азоту та кисню. Щоб очистити газ, домішки забираються за допомогою додаткових хімічних реакцій. Сучасні технології дозволяють досягти 99,99% чистоти цього продукту.

  

Зберігається та транспортується газ аргон у сталевих балонах (ГОСТ 949-73), які мають сірий колір із смугою та відповідним написом зеленого або білого кольору. При цьому процес наповнення ємності має повністю відповідати технологічним нормам та правилам безпеки. 

Де застосовується газ аргон

Цей елемент має досить велику сферу застосування. Нижче наведені основні сфери його використання:

1.    заповнення внутрішньої порожнини ламп розжарювання та склопакетів;

2.    витіснення вологи та кисню для тривалого зберігання харчових продуктів;

3.    вогнегасна речовина в деяких системах гасіння пожежі;

4.    захисне середовище при зварювальному процесі;

5.    плазмоутворюючий газ для плазмового зварювання та різання.

 

У зварювальному виробництві аргон застосовується як захисне середовище в процесі зварювання рідкісних металів (ніобію, титану, цирконію) та їх сплавів, легованих сталей різних марок, а також алюмінієвих, магнієвих та хромонікелевих сплавів. Для чорних металів, як правило, застосовують суміш Ar з іншими газами – гелієм, киснем, вуглекислотою та воднем.

 

Будучи важчим за повітря, аргоновий струмінь надійно захищає метал під час зварювання. Інертний газ відтісняє повітря, яке стає причиною окислення матеріалу, і  протягом тривалого часу є захистом для розплавленої та нагрітої металевої поверхні. Більше про зварювальний процес із застосуванням аргонового захисного середовища читайте у статті: зварювання аргоном – технологія та режими роботи обладнання .

  

Запобіжні заходи при експлуатації

Даний хімічний елемент не становить абсолютно ніякої небезпеки для навколишнього середовища, але при великій концентрації має задушливий вплив на людину. Він нерідко накопичується в районі підлоги в приміщеннях, що недостатньо провітрюються, а при значному зменшенні вмісту кисню може призвести до втрати свідомості і навіть смертельного результату. Тому важливо стежити за концентрацією кисню в закритому приміщенні, яке не повинно падати нижче 19%.

 

Рідкий Ar здатний викликати обмороження ділянок шкіри та пошкодити слизову оболонку очей, тому в процесі роботи важливо використовувати спецодяг та захисні окуляри. При роботі в атмосфері цього газу з метою запобігання удушенню необхідно застосовувати ізолюючий кисневий прилад або шланговий протигаз.