آرگون
آرگون با علامت اختصاری Ar در جدول عناصر دارای شماره اتمی ۱۸ است. گاز آرگون در اتمسفر زمین تا حدود ٪۱ موجود است. آرگون برای به وجود آوردن نورهای زنده استفاده می شود. همچنین دارای مصارفی در صنایع جوشکاری، اسپکتروسکوپی و تولید تیتانیوم نیز می باشد.
خواص
آرگون عنصری است غیر فلزی با نشانه A یا Ar٬عدد اتمی ۱۸٬جرم اتمی ۳۹٫۹۸ که در گروه گازهای نجیب و در دوره سوم جدول تناوبی جای دارد
مشخصات
گازی است بی رنگ بی بو ٬بیمزه٬تک اتمی ٬ترکیب شیمیایی آن تا کنون شناخته نشده است نقطه انجماد -۱۸۹٫۳ نقطه جوش ۱۸۵٫۸ ٬چگالی ویژّ ۱٫۳۸(هوا=۱) در آب کمی حل می شود ٬اشتعال پذیر نی ست
طرز تهیه
* تقطیر جز به جز هوای مایع
* بازیابی تفاله های بخار حاصل از اکسیداسیون گاز طبعی در کاخانه آمونیاک سازی
* تباهی رادیواکتیو پتاسیوم ۴۰
احتیاط
گازی خفه کننده است.
کاربرد
پرکردن حبابهای لامپها و پنجره های دوجداره٬تصفیه زیرکنیوم ٬ شستن فلزهای مذاب تا گازهای حل شده را از ان جدا ند٬در لوله های شمارشگر گایگر٬لیزرها٬کربن گیری از فولاد ضدزنگ و همچنین در نوع خاصی از جوشکاری به عنوان گاز محافظ قوس الکتریکی به کار می رود
جوشکاری آرگون
آرگون گازی بی بو ،بی رنگ است که تحت تاثیر ولتاژ بالا به رنگ متمایل به آبی روشن در می آید. عنصر آرگون در جدول تناوبی با نشان Ar و عدد اتمی 18 قرار گرفته است . آرگون که سومین گاز بی اثر در گروه 8 است تقریبا 1% اتمسفر زمین را تشکیل می دهد. این گاز از طرِیق تجزیه هوای مایع جدا می شود، چون اتمسفر ، حاوی تنها 94% آرگون است. آرگون 2,5 مرتبه حل شدنی تر از نیتروژن در آب است و تقریبا قابلیت حل شدن آن شبیه اکسیژن است. این عنصر شیمیایی ساکن ، در هر دو حالت گاز و مایع خود بی اثر است. هیچگونه ترکیب واقعی که شامل آرگون باشد، شناخته نشده است . این عنصر در لامپ های الکتریکی ، لامپ های فلورسانس با فشار 400 پاسکال و در صنعت عکاسی و لامپ های گرم و مشتعل مورد استفاده قرار می گیرد. آرگون همچنین به علت اینکه یک گاز بی اثر است در جوشکاری برقی و برش کاری و به عنوان روکش برای تولیدات تیتانیوم و دیگر عناصر واکنش دهنده مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربردها
* به عنوان حفاظ گاز ساکن در جوشکاری برقی و برش
* به عنوان پوششی بدون واکنش در تولید تیتانیوم و سایر عناصر واکنشی
* به عنوان محیطی محافظ برای تشکیل بلورهای ژرمانیوم و سیلیکون
* Ice coring و تخمین آب های زیرزمینی
* در سیستم تنفسی زیر آب غواصی
اثرات آرگون بر سلامتی انسان
این عنصر شیمیایی با تنفس توسط بدن انسان جذب می شود.خطر تنفس در محیط هایی که عمل تصفیه انجام نمی شود، مقدار گاز آرگون افزایش پیدا می کند و به سرعت در هوا به حالت فوق اشباع رسیده و خطر اختناق و خفگی را به دنبال دارد.
بر اثر تنفس گاز آرگون، سرگیجه، خستگی، سردرد و خفگی رخ می دهد. در صورت تماس آرگون مایع با پوست، یخ زدگی در پوست اتفاق می افتد. اگر مقداری گاز آرگون وارد چشم شود، هم یخ زدگی روی می دهد.
تنفس: آرگون گازی خنثی است و جزو گازهای خفه کننده محسوب می شود. تنفس مقدار زیاد آرگون باعث سرگیجه، استفراغ، تهوع، بیهوشی و مرگ می شود. مرگ در صورتی رخ می دهد که فرد در حالت بیهوشی قرار بگیرد و نتواند از خود در برابر این گاز محافظت کند. زمانی که میزان اکسیژن محیط پایین باشد، طی چند ثانیه مرگ اتفاق می افتد.
اثر گازهای اختناق آور این است که سبب کاهش فشار جزیی اکسیژن محیط می شوند. قبل از بروز علائم ، مقدار اکسیژن ممکن است تا 75 درصد مقدار معمولی اش در هوا کاهش یابد.
علائم: اولین علائم حالت خفگی با تنفس های سریع و شدید و کمبود اکسیژن همراه است. هوشیاری فرد کاهش می یابد و عضلات فعالیت خود را از دست می دهند. به تدریج کلیه حواس پنجگانه از بین می روند. ناپایداری روحی اتفاق می افتد و فرد احساس خستگی شدید می کند. به تدریج که خفگی ادامه می یابد، تهوع و استفراغ در فرد رخ می دهد و با از دست دادن هوشیاری تشنج کرده و در کما فرو می رود و در نهایت به مرگ فرد منتهی می شود.
آرگون37 از متلاشی شدن کلسیم40 درنتیجه انفجارات هسته ای زیرزمین بوجود می آید و دارای نیمه عمر 35 روز است.
معرفی جوش آرگون
در جوش آرگون یا تیگ (TIG) برای ایجاد قوس جوشکاری از الکترود تنگستن استفاده می شود که این الکترود برخلاف دیگر فرایندهای جوشکاری حین عملیات جوشکاری مصرف نمی شود.
حین جوشکاری گاز خنثی هوا را از ناحیه جوشکاری بیرون رانده و از اکسیده شدن الکترود جلوگیری می کند. در جوشکاری تیگ الکترود فقط برای ایجاد قوس بکار برده می شود و خود الکترود در جوش مصرف نمی شود در حالیکه در جوش قوس فلزی الکترود در جوش مصرف می شود. در این نوع جوشکاری از سیم جوش(Filler metal)بعنوان فلز پرکننده استفاده می شود.و سیم جوش شبیه جوشکاری با اشعه اکسی استیلن(MIG/MAG)در جوش تغذیه می شود.
در بین صنعتکاران ایرانی این جوش بانام جوش آلومینیوم شناخته می شود.نامهای تجارتی هلی آرک یا هلی ولد نیز به دلیل معروفیت نام این سازندگان در خصوص ماشینهای جوش تیگ باعث شده بعضا این نوع جوشکاری با نام سازندگان هم شناخته شود. نام جدید این فرایند G.T.A.W و نام آلمانی آن WIG می باشد. همانطور که از نام این فرایند پیداست گاز محافظ آرگون میباشد که ترکیب این گاز با هلیم بیشتر کاربرد دارد.
علت استفاده از هلیم این است که هلیم باعث افزایش توان قوس می شود و به همین دلیل سرعت جوشکاری را میتوان بالا برد و همینطور باعث خروج بهتر گازها از محدوده جوش میشود.
کاربرد این جوش عموما در جوشکاری موارد زیر است:
1- فلزات رنگین از قبیل آلومینیوم…نیکل…مس و برنج(مس و روی) است.
2- جوشکاری پاس ریشه در لوله ها و مخازن
3- ورقهای نازک(زیر1mm)
مزایای TIG :
1- بعلت اینکه تزریق فلز پرکننده از خارج قوس صورت میگیرد.اغتشاش در جریان قوس پدید نمی آید.در نتیجه کیفیت فلز جوش بالاتر است.
2- بدلیل عدم وجود سرباره و دود و جرقه ,منطقه قوس و حوضچه مذاب بوضوح قابل رویت است.
3- امکان جوشکاری فلزات رنگین و ورقهای نازک با دقت بسیار زیاد.
انواع الکترودها در TIG :
1- الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ)برای جوش آلومینیوم استفاده می شود و حین جوشکاری پت پت می کند.
2- الکترود تنگستن توریم دار که دو نوع دارد الف-1% توریوم دار که قرمز رنگ است ب-2% توریم دار که زرد رنگ می باشد.
3- الکترود تنگستن زیرکونیم دار که علامت مشخصه آن رنگ سفید است.
4- الکترود تنگستن لانتان دار که مشکی رنگ است.
5- الکترود تنگستن سزیم دار که طلایی رنگ است.
این دو نوع آخر جدیدا در بازار آمده اند.
چند نکته در مورد مزایای تنگستن:
1- افزایش عمر الکترود
2- سهولت در خروج الکترونها در جریان DC
3- ثبات و پایداری قوس را بیشتر می کند
4- شروع قوس راحت تر است.
نوع قطبیت مناسب در جوشکاری TIG :
جریان DCEN برای جوشکاری چدن-مس-برنج-تیتانیوم- انواع فولادها
جریان ACبرای جوشکاری آلومینیوم و منیزیوم و ترکیبات آن
نیتروژن
کربن – نیتروژن – اکسیژن
نیتروژن یا ازت یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آن N و عدد اتمی آن 7 است. نیتروژن معمولاً به صورت یک گاز،غیر فلز، دو اتمی بی اثر، بی رنگ، بی مزه و بی بو است که 78% جو زمین را در بر گرفته و عنصر اصلی در بافتهای زنده است. نیتروژن ترکیبات مهمی مانند آمونیاک اسید نیتریک و سیانیدها را شکل می دهد
ویژگیهای درخور نگرش
چرخه نیتروژن چرخه نیتروژن چرخه نیتروژن–> چرخه نیتروژن نیتروژن از گروه غیر فلزات بوده و دارای بار الکترون منفی 3.0 می باشد. نیتروژن پنج الکترون در پوسته خود داشته و در نتیجه در اکثر ترکیبات سه ظرفیتی است. نیتروژن خالص یک گاز بی اثر و بی رنگ است و 78% جو زمین را به خود اختصاص داده است. در 63Kمنجمد شده و در 77K به صورت مایع تبدیل به ماده سرمایشی معروف سرمازا (Cryogen) می شود. چرخه نیتروژن
کاربردها
مهم ترین کاربرد اقتصادی نیتروژن برای ساخت آمونیاک از طریق فرایند هابر (Haber) است. آمونیاک معمولاً برای تولید کود و مواد تقویتی و اسید نیتریک استفاده می شود. نیتروژن همچنین به عنوان پرکننده بی اثر، در مخزنهای بزرگ برای نگهداری مایعات قابل انفجار، در هنگام ساخت قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور، دیود و مدار یکپارچه و همچنین برای ساخت فلزات ضد زنگ استفاده می شود. نیتروژن همچنین به صورت ماده خنک کننده، برای هم منجمد کردن غذا و هم ترابری آن، نگهداری اجساد و یاخته های تناسلی (اسپرم و تخم مرغ)، و در زیست شناسی برای نگهداری پایدار از نمونه های زیستی کاربرد دارد.
نمک اسید نیتریک شامل ترکیبات مهمی مانند نیترات پتاسیوم و سدیوم و نیترات آمونیوم است. که اولی برای تولید باروت و دومی برای تولید کود به کار می رود. ترکیبات نیترات شده مانند نیتروگلیسرین و تری نیترو تولوئن (تی ان تی) معمولاً منفجر شونده هستند.
اسید نیتریک به عنوان ماده اکسید کننده در مایع سوخت موشک ها استفاده می شود. هیدرازین و مشتقات آن نیز در سوخت موشک ها بکار می روند. نیتروژن اغلب در سرمازاها (Cryogens)، به صورت مایع (معمولاً LN2) استفاده می شود. نیتروژن مایع با عمل تقطیر هوا به دست می آید. در فشار جو، نیتروژن در دمای -195.8 درجه سانتیگراد (-320.4 درجه فارنهایت) مایع می شود.
نیتروژن یا ازت یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آن N و عدد اتمی آن 7 است. نیتروژن معمولاً به صورت یک گاز،غیر فلز، دو اتمی بی اثر، بی رنگ، بی مزه و بی بو است که 78% جو زمین را در بر گرفته و عنصر اصلی در بافتهای زنده است. نیتروژن ترکیبات مهمی مانند آمونیاک اسید نیتریک و سیانیدها را شکل می دهد.
پیدایش
نیتروژن بیشترین عنصر جو کره زمین از نظر حجم است. (78.1 % حجمی) و برای اهداف صنعتی با عمل تقطیر هوای مایع بدست می آید. ترکیباتی که حاوی این عنصر هستند در فضای بیرونی نیز مشاهده شده اند. نیتروژن -14 در اثر عمل همجوشی هسته ای در ستارگان، تولید می گردد. نیتروژن از ترکیبات عمده ضایعات حیوانی(مانند چلغوز یا کود) بوده و معمولاً به صورت اوره، اسید اوریک و ترکیباتی از محصولات نیتروژنی یافت می شود.
ترکیبات
اصلی ترین هیدرید نیتروژن، آمونیاک است (NH3)، البته هیدرازین (N2H4) نیز مشهور است. ترکیب آمونیاک ساده تر از آب بوده و در محلول یونهای آمونیاک (NH4+) را تشکیل می دهد. آمونیاک مایع در حقیقت کمی آمفیروتیک بوده و آمونیاک و یونهای آمینه (NH2-) را بوجود می آورد؛ که البته هر دو نمک آمیدها و نیترید شناخته شده اند، ولی در آب تجزیه می شوند. ترکیبات جانشین آمونیاک به تنهایی یا باهم، آمینها نامیده می شوند. زنجیره ها، حلقه ها و ساختارهای بزرگ تر هیدریدهای نیتروژنی نیز شناخته شده اند، ولی در واقع ناپایدار هستند.
گروههای دیگر آنیونهای نیتروژن، آزیدین ها (N3-) هستند، که خطی بوده و نسبت به دی اکسید کربن ایزو الکتریک هستند. مولوکول دیگر با ساختار مشابه، مونوکسید دی نیتروژن N2O یا گاز خنده است، و یکی از اکسیدهای گوناگون بوده و برجسته تر از مونوکسید نیتروژن (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO2) است، که هر دوی آنها الکترون غیر زوج دارند. که دومی تمایلی را به دوپارشدن نشان داده و از اجزای تشکیل دهنده هوای آلوده است.
اکسیدهای استاندارد بیشتری مانند تری اکسید دی نیتروژن (N2O3) و پنتاکسید دی نیتروژن (N2O5) معمولاً تا حدی نا پایدار و قابل انفجار هستند. اسیدهای متناظر آنها نیتروس (HNO2) و اسید نیتریک (HNO3) بوده با نمکهای متناظر که نیتریتها و نیتراتها نامیده می شوند. اسید نیتریک یکی از چند اسیدی است که از هیدرونیوم قوی تر است.
نقش زیست شناختی
نیتروژن عنصر اصلی اسیدهای آمینه و اسیدهای هسته ای که نیتروژن را ماده ای حیاتی برای ادامه زندگی می کنند، است. لوبیا مانند اکثر گیاهانی که دانه های سبوسی دارند می تواند عمل بازیافت نیتروژن را به طور مستقیم از هوا انجام دهد، چراکه ریشه های آنها دارای برآمدگی هایی، برای نگهداری میکروبهایی است که عمل تبدیل به آمونیاک را فرایندی به نام تثبیت نیتروژن انجام می دهد، می باشد. این گیاهان آمونیاک را به اکسیدهای نیتروژن و آمینو اسید تبدیل کرده و پروتئین میسازند. colby was here
ایزوتوپها
نیتروژن دو ایزوتوپ پایدار دارد: (N-14 , N-15). که مهم ترین آن دو N-14 (99.634%) است که در چرخه CNO در ستارگان تولید می شود. مابقی، ایزوتوپ N-15 است. یکی از ده ایزوتوپی که به صورت مصنوعی تولید می شوند دارای نیمه عمر نه دقیقه ای داشته و ایزوتوپهای دیگر نیمه عمر چند ثانیه یا کمتر دارند.
واکنشهای زیست شناختی-واسطهای (مانند همانند سازی، جذب و ترکیب نیترات سازی) و … پویایی نیتروژن در خاک را به شدت کنترل می کنند. این ترکیبات معمولاً باعث عمل غنی سازی N-15 لایه زیرین و تخلیه محصول می شود. البته این فرایند سریع اغلب مقادیری از آمونیام و نیترات نیز در بر دارد، زیرا آمونیوم بصورت ترجیحی به وسیله سایبان جو نیترات، نکهداری می شود. خاک نیتراتی نسبت به خاک آمونیومی، توسط ریشه درختان بهتر جذب و ترکیب می شود.
هشدارها
کودهای نیتراتی شسته شده منبع اصلی آلودگی رودها و آبهای زیر زمینی است. سیانو (-CN) حاوی ترکیباتی است که بی نهایت سمی بوده و برای حیوانات و همه پستانداران کشنده است.
جستارهای وابسته
چرخه نیتراتی
NOx
پیوند به بیرون
WebElements.com – Nitrogen
EnvironmentalChemistry.com – Nitrogen
It's Elemental – Nitrogen
Schenectady County Community College – Nitrogen
14