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不稀有的稀有氣體——氬

發(fā)布時間：2022-09-17

氬是一種單質(zhì)、無色、無臭、無味的稀有氣體，是目前最早發(fā)現(xiàn)的稀有氣體。氬氣在自然界中含量很多，但化學(xué)性極不活潑，因此它既不能燃燒，也不能助燃,但卻是稀有氣體中在空氣中含量最多的一個。氬氣被廣泛應(yīng)用到冶金工業(yè)中。

氬的發(fā)現(xiàn)過程

氬曾經(jīng)在1785年由英國化學(xué)家亨利·卡文迪許（1731—1810）制備出來，但他卻沒發(fā)現(xiàn)這是一種新的元素;直到1894年,英國物理學(xué)家約翰·威廉·斯特拉斯( 18421919）和蘇格蘭的化學(xué)家威廉·萊姆賽才通過實驗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、水蒸氣等后得到的氮氣與從氨分解出的氮氣比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)從氨里分解出的氮氣比從空氣中得到的氮氣輕1.5%。雖然這個差異很小，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，而那個新氣體就是氬氣。

其實在1882年H.F.紐厄爾和W.N.哈特萊從兩個獨立的實驗中觀測空氣的顏色光譜時,發(fā)現(xiàn)光譜中存在已知元素光譜無法解釋的譜線,但并沒有意識到那就是氬氣。

由于在自然界中含量很多，氬是目前最早發(fā)現(xiàn)的稀有氣體，它的符號為Ar

不是很稀有的稀有氣體

氬在地球大氣中的含量以體積計算為0.934%，而以質(zhì)量計算為1.29%，至于在地殼中可說是完全不含氬，因為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)。也因為這樣，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，而像氮、氧、氖、氮、氬等氣體也都是這樣從空氣中提取的。

在火星的大氣中,氬-40以體積計算的話占有1.6%,而氬-36的濃度為5ppm(百萬分之五) ﹔另外1973年水手號計劃的太空探測器飛過水星時，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?惠更斯號在土星最大的衛(wèi)星，也就是泰坦上，也發(fā)現(xiàn)少量的氬。

氬穩(wěn)定的同位素有24種，一般來說穩(wěn)定的氬—40是由地殼中的鉀―40(40K)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(40Ca)的β衰變而來。這個特性可以被用來測定巖石的年齡。

在地球大氣中，不穩(wěn)定的氬-39(39Ar)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(39K)的中子俘獲而來。至于氬-37，則可以從(37Ar)核試驗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。