氩

Template:NoteTA Template:Refimprove Template:Elementbox Template:Zy（Template:Lang-en），是化學元素，化學符號Template:化學式，原子序數18，位在週期表的第18族，常溫下是無色無味的稀有气体。氬佔大氣體積0.934%（9340 ppmv），是地球大氣層第三多的氣體，是水蒸氣的兩倍以上（平均4000 ppmv左右，但變化很大）、二氧化碳（400 ppmv）的23倍之多、氖（18 ppmv）的500倍以上。氬是地殼含量中最豐富的惰性元素，在地殼中佔0.00015%。

氬已知的同位素共有14種，包括氬-33至氬-46。地球大氣大部分氬是氬-40（由地殼中的鉀-40衰變而來）。氬-36是最易由超新星核融合產生的產物，是宇宙最常見的氬同位素。

「argon」這名源自於希臘語的 ἀργόν，意思是「懶惰」、「不活躍」，如此命名是因為它幾乎不參與化學反應。氬在原子外部殼層完整的八隅體（8個電子）讓它變得更加穩定，也不易與其它元素產生鍵結。它的三相點以國際實用溫標定義為83.8058K。

氬元素在工業製程是藉由Template:Link-en分餾而得。氬常常作為Template:Link-en，應用在焊接或是其他可以增加物質反應能力的高溫工業製程。例如，在石墨電爐中加入氬氣以防止石墨燃燒。氬氣也用於白熾燈、螢光燈、其他氣體放電管和螢光輝光啟動器。氬在激發後可放出青色的氣體雷射。

歷史

氬（來自希臘語ἀργόν，帶有懶惰或無效的意思），命名是參考它的化學活性。這個第一個被發現的惰性氣體的化學性質令命名者印象深刻。1785年，亨利·卡文迪什懷疑惰性氣體是組成大氣的一部分氣體。1894年，在倫敦大學學院， 約翰·斯特拉特，第三代瑞利男爵和威廉·拉姆齊透過移除了氧氣、二氧化碳、水以及氮的乾淨空氣樣本，使氬第一次從空氣裡被隔絕出來。 他們已經確認從化學化合物生成的氮比大氣中的氮還要輕0.5%，差異細微，但已足夠重要吸引他們的注意力好幾個月。他們做出了結論:空氣中還有另一種氣體與氮氣混和在一起。氬氣在1882年也被H. F. Newall和Template:Le的研究偶然發現。他們發現新的發射光譜，並沒有符合在當時已經知道的元素。 直到1957年，氬的化學符號一直是"A"，之後被改為"Ar"到現在。

特性

氬，是一種稀有氣體。無論是氣态还是液态，都是無色、无味而且無毒。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下都很穩定，不会與其它化合物或元素化合，但是科學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月由芬蘭化學家馬庫·拉薩能（Template:Lang）領導的小組發現的氟氩化氢（$\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{r}\mathrm{F}$）。這個氟、氫和氬的化合物在−265°C才能保持穩定。此外，氩还可以作为客体分子，与水形成包合物。除了以上基态的物质外，目前已經發現含氬的離子和激发态配合物（像ArH⁺和ArF），而根據理论計算顯示氬應該可以形成在室溫下穩定的化合物，雖然目前還沒有發現它們存在的線索。

氩气常被注入灯泡内，因为氩即使在高温下也不会与灯丝發生化学作用，从而延长灯丝的寿命。Template:Fact

氬的發現

氬曾經在1785年由亨利·卡文迪什製備出來，但卻沒發現這是一种新的元素；直到1894年，約翰·斯特拉斯和蘇格蘭的化學家威廉·拉姆齊才通过实验确定氩是一种新元素。他们主要是先從空氣樣本中去除氧、二氧化碳、水汽等后得到的氮氣與從氨分解出的氮氣比較，結果發現從氨裡分解出的氮氣比從空氣中得到的氮氣輕1.5%。Template:Fact

另外1882年H.F. 紐厄爾和W.N.哈特萊从兩個獨立的實驗中觀測空气的颜色光譜时，发现光谱中存在已知元素光谱无法解释的谱线，但并没有意识到那就是氩气。由於在自然界中含量很多，氬是最早被發現的稀有气体，目前它的符號為$\mathrm{A}\mathrm{r}$（在1957年以前，它的符號為$\mathrm{A}$）。

天然含量

氬在地球大氣中的含量以體積計算為0.934%，而以質量計算為1.29%，在地殼中，由于氬在自然情況下不與其他化合物反应，而無法形成固態物質，但可以被“困在”放射性岩石中。鉴于空气中的氩更易得，工業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、氙等氣體也都是這样從空氣中提取的。 而在火星的大氣中，氬-40以體積計算的話佔有1.6%，而氬-36的浓度为5ppm；另外1973年水手號計劃的太空探測器飛過水星時，發現它稀薄的大氣中佔有70%氬氣，科學家相信這些氬氣是從水星岩石本身的放射性同位素衰變而成的。卡西尼-惠更斯號在土星最大的衛星，也就是泰坦上，也發現少量的氬。

同位素

Template:Main 氬穩定的同位素有氬-40(${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{40}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}40}\mathrm{A}\mathrm{r}$)天然含量99.6%、 氬-36(${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{36}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}36}\mathrm{A}\mathrm{r}$)天然含量0.34%和氬-38(${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{38}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}38}\mathrm{A}\mathrm{r}$)天然含量0.06%。一般來說穩定的氬-40是由地殼中的鉀-40(${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{40}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}40}\mathrm{K}$)經由電子俘獲或正子發射衰變來的。11.2%的鉀-40以這兩種方式衰變成氬-40，另外還有88.8%通过β衰變成为鈣-40(${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{40}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}40}\mathrm{C}\mathrm{a}$)。這個特性可以被用來測定岩石的年齡。

在地球大氣中，不穩定的氬-39(${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{39}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}39}\mathrm{A}\mathrm{r}$)可經由宇宙射線轟击氬-40而生成，另外也可以經由鉀-39(${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{39}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}39}\mathrm{K}$)的中子俘獲而來。至於氬-37，则可以從(${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{37}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}37}\mathrm{A}\mathrm{r}$)核試驗中形成的鈣的人造同位素衰變而來，氬-37的寿命非常短，半衰期只有35天。

化合物

由於氬氣擁有的八個價電子，佔滿了其原子-{zh-hans:轨道; zh-hant:軌域;}-的最外层，因此不容易與其他的原子結合，化学性质非常不活潑。在1962年以前，一般認為氬和其他的惰性氣體是完全無法與其他物質產生化學反應，但不久之後比氬重的氙和氪的化合物就陆续被合成，因此也激勵了科學家發現新的稀有气体化合物。1982年在星際空間探測到氬氫離子，是氬的一種多原子離子。在2000年8月，第一個氬的化合物在芬蘭的赫爾辛基大學由馬庫·拉薩能領導的小組首先被製備出來，他们利用紫外線照射含有微量氟化氫的氬氣冰塊，形成了氟氩化氢，分子式為HArF，這種化合物可以在40K（−233℃）的低温下保持穩定。Template:Fact，但目前還沒有任何可靠的證據可以证实。

製备

一小塊正在熔化的固态氬

工業上

目前在工業上得到氬的方法就是把空氣蒸餾。用冷凝器可以先把沸點90.2K的氧液化，移除液氧之後繼續冷卻就可以液化沸點为87.3K的氬氣，最後留下沸點77.35K的氮氣。目前以這種方法製造的氬氣在全世界高達七十万噸/年。

用途

裝有氬和汞蒸氣的霓虹燈。

這些桶子裡裝有氬氣，可用於滅火。

因為氬氣具有惰性、低傳熱率等性質，因此它被廣泛地運用在許多方面。

氬氣最主要的用處就是它的惰性，可以保護一些容易與週遭物質发生反應的東西。Template:Fact

以氬惰性的用途主要有：

1. 電燈泡裡的填充氣體，由於氬氣不會與燈芯產生化學反應，而又能保持气压减缓钨丝升华，可延长灯丝使用寿命。
2. 氬可當作焊接時所用的保護氣體，其中包括MIG銲接、GTA焊接與GMA銲接等，在這時氬通常會和二氧化碳混合在一起使用。
3. 可用於滅火，用氬氣滅火的好處是幾乎不會破壞任何火場的物品，通常使在火場有特殊儀器時才使用。
4. 是用於感應耦合電漿的氣體之一。
5. 用於保護加工中的鈦和其他容易发生反應的金屬：例如銣 和銫 。
6. 保護成長中的矽晶體和鍺晶體，這晶體主要用於半導體學。
7. 在博物館裡，會在一些重要文物的玻璃專櫃裡填充氬氣，避免氧化。
8. 在啤酒罐中的填充物，雖然也可以用氮氣代替。
9. 在釀酒的過程中，啤酒桶裡的填充物，它可以把氧氣置换，以避免啤酒桶裡的原料被氧化成乙酸。
10. 在藥學裡，氬可以用於保護一些靜脈內的治療的藥物，舉個例子，像是對乙醯氨基酚。一樣的，這也是防止藥物受到氧氣的破壞。
11. 用於冷卻AIM-9響尾蛇飛彈的追蹤器，氬當時都是以高壓儲存，然後當釋放氣體後就可以帶走一些熱量。
12. 為石墨電熔爐中的保護氣體，以免它被氧化。
13. 廣告用的霓虹燈裡，有時也會加入氬氣，加了氬氣的霓虹燈管，白天看起來是無色透明的，一旦通電後，氬氣受到電的刺激，會放出青色的光芒。
14. 氬氣的低傳熱率也是它的特性之一，像它可以作为隔熱窗戶中兩層玻璃之間的填充物。
15. 因為氬的低傳熱率和惰性，氬氣在水肺潛水可以用來作为膨脹潛水衣的氣體。氬氣還可以在水肺中代替氮氣（吸收純氧對身體不好，因此水肺中要添加其他氣體），因為氮氣在高壓下会溶進血液裡而造成氮麻醉，氬氣則可以減輕這種症状（虽然一般來說，惰性氣體也會造成這種症状）。

使用特定的方法可以使氬氣離子化並且發光，这种功能可用於電漿燈和粒子物理學中的能量器。以氬作成的氬雷射會發出藍光，它在醫學外科中可用於連接動脈、去除腫瘤和治療眼睛的缺陷等。氬氣還可以用於濺鍍。另外氬-39有269年的半衰期，可以用於測定地下水和冰層的年齡，而鉀-氬年代測定法適用鉀-40衰變成氬-40的過程來用於測定火成岩的年齡。

危害

一般來說，氬氣是對身體毫無危害的，但是如果長期暴露在高濃度的氬氣中會因為缺氧而窒息，液態氩则可能造成爆炸及冻伤。 Template:Elements.links

参见

• 工業氣體
• 稀有氣體
• 鉀-40

延伸閱讀

• Template:En icon Emsley, J., Nature’s Building Blocks; Oxford University Press: Oxford, NY, 2001; pp. 35–39.
• Template:En icon Brown, T. L.; Bursten, B. E.; LeMay, H. E., In Chemistry: The Central Science, 10th ed.; Challice, J.; Draper, P.; Folchetti, N. et al.; Eds.; Pearson Education, Inc.: Upper Saddle River, NJ, 2006; pp. 276 and 289.
• Template:En icon Triple point temperature: 83.8058 K - Template:Cite journal
• Template:En icon Triple point pressure: 69 kPa - Template:Cite book