氬

化學元素解釋：

概述

氬：argon，一種化學元素 。化學符號Ar ，原子序數18 ，原子量39.948，屬周期系零族，為稀有氣體的成員之一。1784年英國H.卡文迪什曾從空氣中獲得氬，但未確認。1894年英國瑞利和W.拉姆齊重復了卡文迪什的實驗，并用光譜分析證實這種氣體是一種新元素，取名argon。含義是“懶惰”。氬在地球大氣中的含量為0.934% ，有3種同位素：氬40、氬36、氬38。氬是無色、無臭、無味的氣體，熔點-189.2℃，沸點-185.7℃，氣體密度1.784克/升(0℃，1×105帕)，在水中的溶解度33.6厘米3/千克水 。氬可由液態空氣分餾制得。氬不能燃燒，也不助燃，用作電弧焊接不銹鋼、鎂、鋁的惰性保護氣體。也作為惰性氣體填充日光燈、電燈泡、光電管等，延長燈絲壽命。

性質

元素名稱：氬

元素讀音：yà

元素符號：Ar

元素原子量：39.95

原子體積:(立方厘米/摩爾)：23.9

元素在太陽中的含量:(ppm)：70

元素在海水中的含量:(ppm)：0.45

地殼中含量：(ppm)：1.2

元素類型：非金屬元素

質子數：18

中子數：22

原子序數：18

所屬周期：3

所屬族數：0

電子層分布：2-8-8

晶體結構：晶胞為面心立方晶胞。

晶胞參數：

a = 525.6 pm

b = 525.6 pm

c = 525.6 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

聲音在其中的傳播速率：(m/S)：323

電離能 (kJ/ mol)

第一電離能M - M+ 1520.4

第二電離能M+ - M2+ 2665.2

第三電離能M2+ - M3+ 3928

第四電離能M3+ - M4+ 5770

第五電離能M4+ - M5+ 7238

第六電離能M5+ - M6+ 8811

第七電離能M6+ - M7+ 12021

第八電離能M7+ - M8+ 13844

第九電離能M8+ - M9+ 40759

第十電離能M9+ - M10+ 46186

來源及用途

元素描述：其單質為無色、無臭和無味的氣體。是稀有氣體中在空氣中含量最多的一個，100升空氣中約含有934毫升。密度1.784克/升。熔點-189.2℃。沸點-185.7度。電離能為15.759電子伏特。化學性極不活潑，按化合物這個詞的一般意義來說，它是不會形成任何化合物的。氬不能燃燒，也不能助燃。

元素來源：可從空氣分餾塔抽出含氬的餾分經氬塔制成粗氬，再經過化學反應和物理吸附方法分出純氬。

元素用途：氬的最早用途是向電燈泡內充氣。焊接和切割金屬也使用大量的氬。用作電弧焊接不銹鋼、鎂、鋁和其他合金的保護氣體。

發現

早在1785年，英國著名科學家卡文迪什(Cavendish H,1731-1810)在研究空氣組成時，發現一個奇怪的現象。當時人們已經知道空氣中含有氮、氧、二氧化碳等，卡文迪什把空氣中的這些成分除盡后，發現還殘留少量氣體，這個現象當時并沒有引起化學家們應有的重視。誰也沒有想到，就在這少量氣體里竟藏著一個化學元素家族。

19世紀末期，英國物理學家瑞利勛爵發現利用空氣除雜制得的氮氣和從氨制得的氮氣的密度有大約是千分之一的差別。他在當時很有名望的英國《自然》雜志上發表了他的發現，并請大家幫他分析其中的原因。倫敦大學化學教授萊姆塞推斷空氣中的氮氣里可能含有一種較重的未知氣體。他們兩人又各自做了大量的實驗，終于發現了在空氣中還存在一種密度幾乎是氮氣密度一倍半的未知氣體。

英國物理學家瑞利(Rayleigh J W S,1842-1919)在研究氮氣時發現從氮的化合物中分離出來的氮氣每升重1.2508g，而從空氣中分離出來的氮氣在相同情況下每升重1.2572g，這0.0064g的微小差別引起了瑞利的注意。他與化學家萊姆賽合作，把空氣中的氮氣和氧氣除去，用光譜分析鑒定剩余氣體，終于在1894年發現了氬。由于氬和許多試劑都不發生反應，極不活潑，故被命名為Argon，即“不活潑”之意。中譯名為氬，化學符號為Ar。1894年8月13日，英國科學協會在牛津開會，瑞利作報告，根據馬丹主席的建議，把新的氣體叫做argon(希臘文意思就是“不工作”、“懶惰”)。元素符號Ar。當然，當時發現的氬，實際上是氬和其他惰性氣體的混合氣體，正是因為氬在空氣中存在的惰性氣體的含量占絕對優勢，所以它作為惰性氣體的代表被發現。

氬的發現是從千分之一微小的差別開始的，是從小數點右邊第三位數字的差別引起的，不少化學元素的發現，許多科學技術的發明創造，都是從這種微小的差別開始的。原子序數18，原子量39.948，是一種稀有氣體。1894年由英國化學家瑞利和拉姆賽發現。氬在大氣中的含量為0.934%，有三種同位素：氬40、氬36、氬38，其中氬40占99.6%。氬在通常條件下位無色、無味氣體;熔點-189.2°C，沸點-185.7°C，氣體密度1.784克/升。水中溶解度33.6厘米³/千克水。氬與水、對苯二酚和苯酚可形成弱鍵包和物，但不形成任何化合物。氬放電時發出紫色輝光，可用于霓虹燈。氬還常用做惰性保護氣體。

氬弧焊

氬弧焊：氬氣體保護焊，是在電弧焊的周圍通上氬弧保護性氣體，將空氣隔離在焊區之外，防止焊區的氧化。氬弧焊按照電極的不同分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩種。

1、非熔化極氬弧焊的工作原理及特點

非熔化極氬弧焊是電弧在非熔化極(通常是鎢極)和工件之間燃燒，在焊接電弧周圍流過一種不和金屬起化學反應的惰性氣體(常常用氬氣)，形成一個保護氣罩，使鎢極端頭，電弧和熔池及已處于高溫的金屬不與空氣接觸，能防止氧化和吸收有害氣體。從而形成致密的焊接接頭，其力學性能非常好。

2、熔化極氬弧焊的工作原理及特點

焊絲通過絲輪送進，導電嘴導電，在母材與焊絲之間產生電弧，使焊絲和母材熔化，并用惰性氣體氬氣保護電弧和熔融金屬來進行焊接的。它和鎢極氬弧焊的區別：一個是焊絲作電極，并被不斷熔化填入熔池，冷凝后形成焊縫;另一個是保護氣體，隨著熔化極氬弧焊的技術應用，保護氣體已由單一的氬氣發展出多種混合氣體的廣泛應用，如Ar 80%+CO220%的富氬保護氣。通常前者稱為MIG，后者稱為MAG。從其操作方式看，目前應用最廣的是半自動熔化極氬弧焊和富氬混合氣保護焊，其次是自動熔化極氬弧焊。

熔化極氬弧焊與鎢極氬弧焊相比，有如下特點。

(1)、效率高，因為它電流密度大，熱量集中，熔敷率高，焊接速度快。另外，容易引弧。

(2)、需加強防護 因弧光強烈，煙氣大，所以要加強防護。

3、保護氣體

最常用的惰性氣體是氬氣。它是一種五色無味的氣體，在空氣的含量為0.935%(按體積計算)，氬的沸點為-186℃，介于氧和氦的沸點之間。氬是氧氣廠分餾液態空氣制取氧氣時的副產品。中國均采用瓶裝氬氣用于焊接，在室溫時，其充裝壓力為15MPa。鋼瓶涂灰色漆，并標有“氬氣”字樣。純氬的化學成分要求為：Ar≥99.99%;He≤0.01%;O2≤0.0015%;H2≤0.0005%;總碳量≤0.001%;水分≤30mg/m3。

氬氣是一種比較理想的保護氣體，比空氣密度大25%，在平焊時有利于對焊接電弧進行保護，降低了保護氣體的消耗。氬氣是一種化學性質非常不活潑的氣體，即使在高溫下也不和金屬發生化學反應，從而沒有了合金元素氧化燒損及由此帶來的一系列問題。氬氣也不溶于液態的金屬，因而不會引起氣孔。氬是一種單原子氣體，以原子狀態存在，在高溫下沒有分子分解或原子吸熱的現象。氬氣的比熱容和熱傳導能力小，即本身吸收量小，向外傳熱也少，電弧中的熱量不易散失，使焊接電弧燃燒穩定，熱量集中，有利于焊接的進行。

氬氣的缺點是電離勢較高。當電弧空間充滿氬氣時，電弧的引燃較為困難，但電弧一旦引燃后就非常穩定。