Argon Gazı (Ar) Nedir? Özellikleri, Tehlikesi ve Kullanım Alanları

Ders notu: Argon Gazı (Ar) Nedir? Özellikleri, Tehlikesi ve Kullanım Alanları

Ar: soy gaz, atom numarası 18

Sembolü Ar, atom numarası 18. Argon bir soy gaz; kimyasal olarak inert, yani olağan koşullarda tepkimeye girmiyor. Renksiz, kokusuz ve tatsız. Yanmıyor ve havadan ağır. Şunu baştan not edin: inert demek tepkimeye girmez demek, zararsız demek değil.

Zehirsiz ama boğar: basit boğucu

Daha önceki derslerde basit boğucuları görmüştük; argon da onlardan. Zehirli değil ama havadaki oksijenin yerini alıyor. Havadan ağır olduğu için çukurda, tankta, alçak yerlerde birikiyor. Argon kokusuz ve renksiz; ERG kılavuzuna göre de uyarı vermeden sersemlik ve boğulmaya yol açabiliyor. Girişte sorduğum sorunun cevabı bu.

TIG ve MIG'de koruyucu gaz

Argonun en bilinen işi kaynak. TIG tungsten inert gaz, MIG metal inert gaz demek; buradaki inert, tepkimeye girmeyen koruyucu gaz anlamında. Argon kaynak bölgesini havadaki oksijenden ve azottan koruyor. Havadan ağır olduğu için kaynağın üstüne bir örtü gibi seriliyor; TIG kaynağında çoğu işte saf argon kullanılıyor. Ama dikkat: aynı ağırlık, tankta ya da çukurda kaynak yaparken argonun birikmesine ve oksijenin azalmasına yol açar.

İnert atmosfer: metalden ampule

Tepkime istenmeyen ve daha ucuz azotun yetmediği işlerde argon kullanılıyor. Yüksek sıcaklıktaki metal işlemlerinde ve titanyum gibi metallerin rafinasyonunda koruyucu atmosfer oluyor. Akkor ampulde sıcak tungsten flamanın havayla tepkimeye girip oksitlenmesini önlüyor. Floresan tüplerde dolgu gazı, yarı iletken sanayinde de silisyum kristali büyütülürken inert ortam sağlıyor.

Sıvı argon ≈ −186 °C, argon plazması iyon kaynağı

Argonun kaynama noktası yaklaşık eksi 186 derece. Bu yüzden sıvı argon düşük sıcaklık elde etmede soğutucu olarak kullanılıyor. Tıpta kriyocerrahi var: aşırı soğukla kanser hücrelerini yok eden tedavi; bu soğuk sıvı azot ya da argon gazıyla üretiliyor. Laboratuvarda ICP, yani indüktif eşleşmiş plazma spektroskopisinde de argon plazması numuneyi iyonlaştırıyor. Bir uyarı: sıvı argon cilde ya da göze değerse donma yapar.

Üçü de basit boğucu ama aynı değil

Şu üç gazı birbirine karıştırmayın: argon, helyum, hidrojen. Üçü de basit boğucu. Ama argon havadan ağır; helyum ve hidrojen hafif. Argon ve helyum yanmaz; hidrojen ise son derece yanıcı. Yani bu üçünden aşağıda birikip oksijeni azaltan yalnız argon.

Sınavda sorulabilecek ayrıntılar

• Kimlik (PubChem CID 23968): atom ağırlığı 39,948; CAS 7440-37-1; doğal izotoplar Ar-36, Ar-38, Ar-40 (Ar-40 ≈ %99,6). Ar-40 potasyum-40'ın bozunmasıyla oluşur; K-40/Ar-40 oranı minerallerin jeolojik yaşını belirlemede kullanılır.
• Tepkimesizlik sınırı: argon olağan koşullarda tepkimeye girmez; ancak çok düşük sıcaklıkta katı argon matrisinde argon florohidrür (HArF) elde edilmiştir (Khriachtchev ve ark., Nature 2000;406:874-876).
• Fiziksel veriler (PubChem): kaynama noktası −185,8 °C, erime noktası ≈ −189 °C; bağıl buhar yoğunluğu 1,38 (hava = 1; HSDB değeri, molar kütle oranı 39,95/28,96 ile tutarlı; ICSC 1,66 verir).
• Üretim: ticari argon sıvılaştırılmış havanın ayrımsal (fraksiyonel) damıtılmasıyla elde edilir (PubChem; Los Alamos Ulusal Laboratuvarı).
• Sınır değer: Kimyasal Maddelerle Çalışmalarda Sağlık ve Güvenlik Önlemleri Hk. Yön. Ek-1 tablosunda argon (CAS 7440-37-1) satırı yoktur. ACGIH: basit boğucuya TLV verilmeyebilir, sınırlayıcı etken ortamdaki oksijendir.
• GHS (PubChem, ECHA C&L bildirimleri): H280 Basınç altında gaz içerir, ısıtılırsa patlayabilir; H281 Soğutulmuş gaz içerir, kriyojenik yanık veya yaralanmaya yol açabilir. UN 1006 (sıkıştırılmış), UN 1951 (soğutulmuş sıvı).
• ERG 2024 Kılavuz 120 (inert gazlar): buhar uyarı vermeden sersemlik veya boğulmaya yol açabilir; sıvılaşmış gazın buharı başta havadan ağırdır, zemin boyunca yayılır; tüp ısıtılırsa patlayabilir, hasarlı tüp roket gibi fırlayabilir; kendisi yanmaz, çevredeki yangına uygun söndürücü kullanılır. Oksijen eksikliğinde maruz kalan kişi uyarı almaz ve oksijenin düştüğünü hissedemez (CSB Bülteni No. 2003-10-B, azot için).
• Kaynak ayrıntıları (US Navy NRTC 14250, Bölüm 8): TIG = GTA (gaz tungsten ark), MIG = GMA (gaz metal ark); TIG'de koruyucu gaz argon, helyum ya da karışımları olabilir, en yaygını argondur. Helyum havadan hafif olduğundan daha yüksek gaz debisi ister. GMA'de saf argon daha çok alüminyum, bakır, nikel ve titanyumda; çeliklerde %1, 2 veya 5 oksijen katılmış argon; GMA'de argon-CO₂ ve saf CO₂ da kullanılır.

Sık sorulan sorular

Argonun sembolü ve atom numarası nedir?

Sembol Ar, atom numarası 18.

Argon zehirli midir?

Hayır. Ama havadaki oksijenin yerini alarak boğar: basit boğucu.

Argon havadan hafif mi, ağır mı?

Ağır. Çukur, tank gibi alçak yerlerde birikir.

TIG ve MIG adlarındaki “I” neyi anlatır?

Inert gaz: tepkimeye girmeyen koruyucu gaz, örneğin argon.

Kaynakta argon kaynak bölgesini neden korur?

Havadaki oksijen ve azotun kaynağı bozmasından.

Akkor ampulde argonun görevi nedir?

Sıcak tungsten flamanın havayla tepkimeye girip oksitlenmesini önler.

Argonun kaynama noktası yaklaşık kaç °C'dir?

≈ −186 °C. Sıvısı soğutucu (kriyojen) olarak kullanılır.

ICP (indüktif eşleşmiş plazma) spektroskopisinde argonun işi?

Argon plazması numuneyi iyonlaştırır: iyon kaynağıdır.

Kaynaklar

• PubChem CID 23968 Record Description
• CSB Safety Bulletin 2003-10-B – Hazards of Nitrogen Asphyxiation
• US Navy NRTC 14250
• Beloit College Kimya, 'INVSEE Light bulb' ders notu: 'Light bulbs are filled with an inert
• ABD Ulusal Kanser Enstitüsü
• US EPA SW-846 Method 6020B başlığı: 'Inductively Coupled Plasma—Mass Spectrometry'. s.3, §