وبلاگ
تاریخچه کشف گاز آرگون و موارد استفاده آن در صنعت
تاریخچه کشف گاز آرگون و موارد استفاده آن در صنعت
کشف آرگون به سال ۱۸۹۴ میلادی بازمیگردد. در آن زمان دو دانشمند انگلیسی، لرد ریلی (Lord Rayleigh) و ویلیام رمزی (William Ramsay)، در حال بررسی ترکیب هوا بودند. آنها متوجه شدند که وزن اتمی نیتروژنی که از هوا بهدست میآید، اندکی با نیتروژنی که از ترکیبات شیمیایی جدا میشود متفاوت است.
این اختلاف جزئی باعث شد که آنان شک کنند گاز ناشناختهای در هوا وجود دارد. پس از آزمایشهای مکرر و جداسازی دقیق، موفق شدند گازی را که هیچ واکنش شیمیایی از خود نشان نمیداد، جدا کنند — و نام آن را Argon گذاشتند، برگرفته از واژهی یونانی argos به معنی “تنبل” یا “غیرفعال”.
کشف آرگون سرآغاز شناسایی سایر گازهای نجیب (مانند نئون، کریپتون و زنون) بود که امروزه در علم و صنعت نقشی حیاتی دارند.
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی آرگون
ویژگی مقدار یا توضیح
نماد شیمیایی Ar
عدد اتمی 18
جرم مولی 39.948 گرم بر مول
چگالی در دمای اتاق حدود 1.784 گرم بر لیتر
نقطه جوش −185.8 درجه سانتیگراد
نقطه ذوب −189.3 درجه سانتیگراد
رنگ و بو بیرنگ و بیبو
واکنشپذیری تقریباً صفر (گاز نجیب)
همین ویژگیها سبب شده آرگون یکی از ایمنترین و پایدارترین گازهای صنعتی به شمار رود.
نحوه تولید و جداسازی گاز آرگون
از آنجا که آرگون حدود ۰٫۹۳٪ از حجم هوای خشک را تشکیل میدهد، مهمترین روش تولید آن، تقطیر جزءبهجزء هوای مایع است.
مراحل تولید صنعتی آرگون:
فشردهسازی هوا – ابتدا هوای محیط فشرده میشود تا دما و فشار آن برای فرایندهای بعدی مناسب شود.
تصفیه و حذف ناخالصیها – دیاکسیدکربن، بخار آب و گردوغبار از هوا جدا میشود.
خنکسازی تا دمای بسیار پایین – هوا تا حدود منفی ۲۰۰ درجه سانتیگراد سرد میشود و به مایع تبدیل میگردد.
تقطیر جزءبهجزء (Fractional Distillation) – در برجهای تقطیر، اجزای مختلف هوا بر اساس نقطه جوش از هم جدا میشوند؛ ابتدا نیتروژن، سپس اکسیژن، و در نهایت آرگون با خلوص بالا استخراج میگردد.
تصفیه نهایی و ذخیرهسازی – برای رسیدن به خلوص ۹۹٫۹۹٪، گاز آرگون از فیلترهای ویژه عبور داده میشود و در سیلندرهای فولادی با فشار بالا ذخیره میگردد.
کاربردهای گاز آرگون در صنعت
به دلیل بیاثری شیمیایی و پایداری زیاد، آرگون در صنایع گوناگونی کاربرد دارد. مهمترین موارد استفاده آن عبارتاند از:
- جوشکاری و برش فلزات
در فرآیندهای جوشکاری قوسی تنگستن (TIG) و جوشکاری قوسی فلز (MIG)، آرگون بهعنوان گاز محافظ استفاده میشود تا از اکسید شدن یا آلودگی فلز داغ جلوگیری کند. این گاز به ایجاد یک محیط خنثی کمک میکند که کیفیت جوش را بهطور چشمگیری افزایش میدهد.
- تولید و فرآوری فلزات خاص
در ذوب و تصفیه فلزاتی چون تیتانیوم، آلومینیوم، منیزیم و فولاد ضد زنگ، از آرگون برای جلوگیری از واکنش فلزات با اکسیژن و نیتروژن استفاده میشود.
- صنایع روشنایی و لامپسازی
آرگون درون لامپهای رشتهای و فلورسنت برای جلوگیری از سوختن سریع رشتهٔ تنگستن بهکار میرود. همچنین در لامپهای نئون و تابلوهای تبلیغاتی نیز بهصورت ترکیبی استفاده میشود.
- صنایع الکترونیک و نیمهرسانا
در ساخت تراشهها، دیودها و تجهیزات دقیق الکترونیکی، آرگون بهعنوان گاز محافظ در محیطهای خلأ به کار میرود تا از آلودگی شیمیایی جلوگیری شود.
- پزشکی و آزمایشگاهی
در آزمایشگاهها، آرگون بهعنوان گاز حامل در دستگاههای کروماتوگرافی گازی (GC) و در برخی تجهیزات پزشکی مورد استفاده است. همچنین در جراحیهای لیزری از آرگون برای ایجاد پرتوهای خاص نوری استفاده میشود.
- ذخیرهسازی مواد حساس
آرگون برای پر کردن فضای بستهٔ ظروفی که حاوی مواد شیمیایی یا دارویی حساس هستند به کار میرود تا از تماس آنها با هوا جلوگیری کند.
استانداردها و ایمنی کار با آرگون
گرچه آرگون گازی غیرسمی و بیاثر است، اما در فضاهای بسته میتواند باعث خفگی شود زیرا اکسیژن هوا را جابهجا میکند. بنابراین تهویه مناسب در محیطهای کاری بسیار ضروری است.
سیلندرهای حاوی آرگون باید در حالت عمودی، دور از حرارت و ضربه، و با درپوش محافظ نگهداری شوند. همچنین هنگام تخلیه یا مصرف، از رگولاتورهای مخصوص گاز بیاثر باید استفاده شود.
بازار جهانی و آینده صنعت آرگون
با گسترش صنایع فلزی، خودروسازی، پزشکی و الکترونیک، تقاضا برای گاز آرگون در حال افزایش است. کشورهای دارای واحدهای تقطیر هوا (ASU) بزرگ، تولیدکنندگان اصلی این گاز هستند.
در ایران نیز با رشد صنایع فولاد و تجهیزات جوشکاری، مصرف آرگون بهصورت چشمگیری افزایش یافته است و تولید داخلی آن در سالهای اخیر توسعه پیدا کرده است.
جمعبندی
گاز آرگون، با ویژگیهای منحصربهفرد خود، یکی از مهمترین گازهای صنعتی در جهان محسوب میشود. از کشف آن در قرن نوزدهم تا امروز، آرگون نقشی حیاتی در پیشرفت فناوریهایجوشکاری، فلزات، الکترونیک و پزشکی ایفا کرده است.
بیاثری شیمیایی، پایداری حرارتی بالا و امکان دستیابی به خلوص بسیار زیاد (تا ۹۹٫۹۹٪) باعث شده آرگون به یکی از گازهای پرکاربرد و استراتژیک در صنایع مدرن تبدیل شود.
