Argon jest obojętnym, bezbarwnym i bezwonnym pierwiastkiem – jednym z gazów szlachetnych. Nazwa tego pierwiastka pochodzi od greckiego słowa oznaczającego „leniwy” i jest hołdem dla tego, jak słabo reaguje na tworzenie związków.
Na Ziemi większość argonu to izotop argon-40, który powstaje w wyniku rozpadu radioaktywnego potasu-40, jak podaje Chemicool. Jednak w kosmosie argon powstaje w gwiazdach, kiedy dwa jądra wodoru, czyli cząstki alfa, łączą się z krzemem-32. W wyniku tego powstaje izotop argon-36. (Izotopy danego pierwiastka mają różną liczbę neutronów w jądrze).
Ale obojętny, argon nie jest wcale rzadki; według Royal Society of Chemistry (RSC) stanowi 0,94 procent ziemskiej atmosfery. Według obliczeń firmy Chemicool oznacza to 65 trylionów ton metrycznych – a liczba ta wzrasta z czasem, gdy potas-40 ulega rozpadowi.
Po prostu fakty
Zgodnie z danymi Jefferson National Linear Accelerator Laboratory właściwości argonu są następujące:
- Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 18
- Symbol atomowy (w układzie okresowym pierwiastków): Ar
- Waga atomowa (średnia masa atomu): 39,948
- Gęstość: 0,0017837 grama na centymetr sześcienny
- Faza w temperaturze pokojowej: Gaz
- Punkt topnienia: minus 308,83 stopni Fahrenheita (minus 189,35 stopni Celsjusza)
- Punkt wrzenia: minus 302,53 F (minus 185,85 C)
- Liczba izotopów (atomy tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów): 25; 3 stabilne
- Najczęściej spotykane izotopy: Ar-40 (99,6035 procent naturalnej obfitości), Ar-40 (0,0629 procent naturalnej obfitości), Ar-36 (0,3336 procent naturalnej obfitości)
Użycia gazu obojętnego
Pierwsza wskazówka o istnieniu argonu pojawiła się w 1785 roku, kiedy brytyjski naukowiec Henry Cavendish zgłosił pozornie obojętną część powietrza, zgodnie z RSC. Cavendish nie był w stanie określić, czym jest ten tajemniczy 1%; odkrycie miało nastąpić ponad sto lat później, w 1894 roku. Pracując równolegle i w porozumieniu z Lordem Rayleigh (John William Strutt), szkocki chemik William Ramsey zidentyfikował i opisał tajemniczy gaz. W 1904 roku obaj otrzymali za to odkrycie Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Argon doprowadził Ramseya również do innych momentów eureki. Według organizacji przyznającej Nagrodę Nobla, badając ten pierwiastek, odkrył on również hel. Zdając sobie sprawę, że prawdopodobnie istnieją pokrewne pierwiastki, odkrył kolejno neon, krypton i ksenon.
Ponieważ argon jest obojętny, wykorzystuje się go w procesach przemysłowych, które wymagają niereaktywnej atmosfery. Przykłady, według firmy Praxair, dostarczającej gaz, obejmują spawanie specjalistycznych stopów i produkcję płytek półprzewodnikowych. Argon jest również dobrym izolatorem, więc często pompuje się go do suchych skafandrów nurków głębinowych, aby utrzymać ich ciepło.
Innym zastosowaniem argonu jest konserwacja zabytków. Gaz jest pompowany wokół ważnych dokumentów, takich jak mapa świata z 1507 roku w Bibliotece Kongresu oraz kopia Magna Carta przechowywana w Narodowych Archiwach USA. W przeciwieństwie do reaktywnego tlenu, argon nie niszczy papieru ani atramentu na delikatnych dokumentach.
Kto wiedział?
- Lampy neonowe, które świecą na niebiesko, w rzeczywistości zawierają argon, według Billa Concannona, artysty tworzącego neony w Crockett w Kalifornii. (Neon sam w sobie ma pomarańczowo-czerwoną poświatę.)
- Argon jest również wykorzystywany w technologii laserowej, w tym w laserze ekscymerowym na fluorku argonu (ArF), używanym do operacji LASIK lub PRK, które korygują wzrok. W 1981 r. Rangaswamy „Sri” Srinivasan z IBM przetestował jeden z tych laserów na resztkach kości indyka z okazji Święta Dziękczynienia i odkrył jego potencjał jako narzędzia chirurgicznego do delikatnych operacji, zgodnie z Optical Society.
- We wrześniu 2014 r. naukowcy odkryli, że zanieczyszczone wody gruntowe w Pensylwanii i Teksasie nie pochodzą z metody wydobycia ropy naftowej znanej jako hydrokrakowanie, ale z nieszczelnych obudów studni. Dokonali tego odkrycia, wstrzykując argon i inne znaczniki gazów szlachetnych do studni, gdzie mieszały się z metanem.
- Argon przeszedł pewne zmiany: W 1957 r. Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) zmieniła jego symbol atomowy z „A” na dzisiejszy „Ar.”
Bieżące badania
Od wielu lat gaz szlachetny ksenon jest badany jako środek do leczenia urazów mózgu. Ksenon jest jednak drogi, co skłoniło badaczy do zwrócenia się ku kuzynowi gazu szlachetnego, argonowi, jako potencjalnej alternatywie.
To pole badawcze jest wciąż młode, ale eksperymenty w hodowlach komórkowych i na zwierzętach sugerują, że argon mógłby pewnego dnia zostać użyty do ograniczenia uszkodzeń mózgu po urazach traumatycznych lub pozbawieniu tlenu. Jeden z przeglądów opublikowanych w czasopiśmie Medical Gas Research w lutym 2014 r. wykazał, że w większości przypadków leczenie argonem zmniejsza śmierć komórek mózgowych o znaczną ilość – od 15 do 25 procent, powiedział Derek Nowrangi, jeden z autorów pracy i doktorant w Loma Linda University School of Medicine w Kalifornii.
Jeszcze nikt nie rozumie, dlaczego argon ma taki efekt. Komórki mózgowe komunikują się za pomocą substancji chemicznych zwanych neuroprzekaźnikami i neuroreceptorami, które pasują do siebie jak zamek i klucz. Najprawdopodobniej, powiedział Nowrangi w wywiadzie dla Live Science, gaz działa na te neuroreceptory, a konkretnie na receptor NMDA (co oznacza N-metylo-D-asparaginian, czyli neuroprzekaźnik, który otrzymuje) lub receptor GABA (co oznacza kwas gamma-aminomasłowy). W jakiś sposób, gdy argon jest pobierany przez te receptory, wydaje się działać, aby zapobiec samozniszczeniu komórek w odpowiedzi na uszkodzenie mózgu.
W badaniach, gaz argon jest albo bezpośrednio stosowany do komórek w naczyniu hodowlanym, które są pod wpływem stresu, takiego jak środowisko pozbawione tlenu i glukozy, lub podawany zmieszany z tlenem w masce na twarz w badaniach na zwierzętach. Naukowcy następnie określają liczbę komórek, które zmarły po podaniu i bez podania argonu.
Jak tylko badania nad argonem nabiorą tempa, bardziej prawdopodobne jest, że rozpoczną się próby na ludziach, powiedział Nowrangi. Istnieją jednak pewne zastrzeżenia: Niektóre badania znajdują mieszane wyniki lub negatywne skutki leczenia argonem. W jednym z nich, powiedział Nowrangi, mózg jako całość wydawał się chroniony przez argon, ale uszkodzenie jednego obszaru zostało faktycznie zwiększone przez leczenie gazem. Może to wynikać z faktu, że argon nie przenika do tego regionu, lub że różne regiony mózgu mają różne typy komórek i ich gęstość.
„To wciąż wymaga wielu badań, aby móc je zastosować w klinice” – powiedział Nowrangi.
Follow Live Science @livescience, Facebook & Google+.