氩气

一、基本性质

1. 物理性质
   • 常温常压下为无色、无味、无臭的气体，不可燃，密度比空气略大（约为空气的 1.38 倍）。
   • 极难液化，液态氩的沸点为 -185.8℃，固态氩为面心立方晶体。
   • 在空气中的含量约为 0.93%（体积分数），是稀有气体中含量较高的。
2. 化学性质
   • 化学惰性极强，不易与其他元素发生化学反应（仅在极端条件下可形成极少量化合物，如 HArF 等），这一特性使其在工业中常用作保护气。

二、主要用途

1. 工业与焊接领域
   • 保护气：在电弧焊（如 TIG 焊、MIG 焊）中用作保护气，隔绝空气以防止金属熔池氧化。
   • 金属冶炼：用于钛、锆、铝等活泼金属的熔炼，避免金属与氧气、氮气反应。
2. 照明与电子行业
   • 灯泡填充气：早期白炽灯中填充氩气（或氩氮混合气体），减少灯丝升华，延长寿命。
   • 电子器件：在半导体制造中（如芯片蚀刻、气相沉积）作为惰性载气或保护气，防止材料被污染。
   • 放电管与激光：氩气可用于霓虹灯、荧光灯，以及氩离子激光器（用于医疗、科研、工业切割等）。
3. 科研与特殊领域
   • 实验室保护：在手套箱中充入氩气，为敏感化学反应（如无水无氧操作）提供惰性环境。
   • 低温技术：液态氩可作为制冷剂，用于低温物理实验或保存生物样本。
   • 天文与地质：通过测量岩石中氩 - 40 的含量，可用于地质年代测定（钾 - 氩法）。

三、制备方法

1. 将空气压缩、冷却至液态，利用各组分沸点差异（氩的沸点为 -185.8℃，介于氧和氮之间），通过低温精馏从液态空气中分离出氩气。
2. 纯度要求高时（如电子级氩气），需进一步通过化学吸收或催化反应除去微量杂质（如氧气、氮气）。

四、安全注意事项

1. 窒息风险：氩气本身无毒，但属于惰性窒息性气体，在密闭空间中若浓度过高会稀释氧气，导致缺氧（空气中氧含量低于 19.5% 时可能引发窒息）。使用时需确保通风良好。
2. 低温危害：液态氩气温度很低（-185.8℃），接触皮肤会导致冻伤，操作时需佩戴防护手套和护目镜。
3. 储存与运输：氩气通常以压缩气体（钢瓶）或液态形式储存，需避免高温、撞击，存放于阴凉通风处。

五、历史与趣闻