Trong nhóm khí hiếm, khí argon là loại phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Nhờ tính chất hóa học trơ, ít gây phản ứng, argon có giá trị lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là hàn, chế tạo đèn và bảo quản. Tuy là khí tương đối an toàn nhưng nếu sử dụng không đúng cách, argon vẫn có thể gây nguy hiểm. Trong bài viết sau đây, Dakhien sẽ cung cấp cho bạn thông tin cụ thể về khái niệm, tính chất, ứng dụng và các lưu ý khi sử dụng khí argon.
>>>> XEM THÊM: Khí công nghiệp là gì? 6 loại khí công nghiệp phổ biến
1. Khí argon là gì? Đặc điểm của khí argon
Khí argon là gì? Argon (Ar) là một nguyên tố thuộc nhóm khí hiếm, có số hiệu nguyên tử 18 trong bảng tuần hoàn hóa học. Ở điều kiện tiêu chuẩn, argon tồn tại ở dạng khí không màu, không mùi, không vị và không phản ứng hóa học. Argon chiếm khoảng 0,93% thể tích khí quyển Trái Đất và là khí hiếm phổ biến thứ ba sau nitơ và oxy.
Khí argon được phát hiện chính thức vào năm 1894 bởi các nhà khoa học người Anh. Tên gọi “argon” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp “argos”, nghĩa là lười biếng hoặc không hoạt động, phản ánh đúng tính chất hóa học trơ của nó.
2. Tính chất vật lý và hóa học của khí argon
Khí argon có tính chất vật lý là khí không màu, không mùi, không vị. Ở điều kiện tiêu chuẩn, argon nặng hơn không khí với khối lượng riêng khoảng 1,784 g/L. Argon có nhiệt độ sôi là −185,85°C và nhiệt độ nóng chảy là −189,34°C. Khí này ít tan trong nước, với độ hòa tan khoảng 62mg/L ở 20°C. Thông thường, argon không dẫn điện, nhưng có thể bị ion hóa khi tiếp xúc với plasma hoặc điện áp rất cao.
Tính chất hóa học của argon là khí trơ, nghĩa là nó hầu như không tham gia vào các phản ứng hóa học thông thường. Nguyên nhân là do lớp vỏ electron ngoài cùng của nguyên tử argon rất bền vững với 8 electron. Nhờ đó argon gần như không phản ứng với bất kỳ nguyên tố nào khác, kể cả chính nó.
Ngoài ra, argon còn là một khí không cháy và không duy trì sự cháy. Do đó argon thường được dùng để ngăn oxy hóa hoặc bảo vệ môi trường phản ứng khỏi lửa và nhiệt. Tuy nhiên, trong một số điều kiện đặc biệt (ví dụ như dưới plasma mạnh hoặc tia cực tím cao năng), argon vẫn có thể tạo ra một số hợp chất không bền vững.
Trong nhóm khí hiếm, argon thể hiện tính trơ cao hơn xenon và krypton, nhưng lại kém hơn neon và heli. Mặc dù không phải là khí trơ nhất, argon lại có giá trị ứng dụng thực tế cao nhất và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
3. Ứng dụng của khí argon trong đời sống và công nghiệp
Tính trơ của khí argon mang lại nhiều lợi ích to lớn trong sản xuất công nghiệp và được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như hàn, chiếu sáng, bảo quản và công nghệ điện tử. Cụ thể:
- Ứng dụng trong hàn cắt kim loại (hàn TIG, MIG): Trong hàn TIG và MIG, argon đóng vai trò là khí bảo vệ giúp tạo ra những mối hàn bền chắc và có tính thẩm mỹ cao. Do tính trơ nên argon không phản ứng với kim loại nóng chảy, giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa xung quanh mối hàn do tiếp xúc với oxy và hơi nước trong không khí.
- Sản xuất bóng đèn, đèn huỳnh quang và đèn quảng cáo: Trong bóng đèn sợi đốt, khí argon giúp ngăn chặn sự ăn mòn dây tóc và không phản ứng với các vật liệu ở nhiệt độ cao, kéo dài tuổi thọ của bóng đèn và giảm thất thoát nhiệt. Còn đối với đèn huỳnh quang và đèn quảng cáo, khi dòng điện chạy qua khí argon sẽ tỏa ra ánh sáng màu xanh tím đặc trưng. Ánh sáng này kích hoạt lớp phủ bên trong bóng đèn, khiến chúng phát sáng rực rỡ.
Bảo quản thực phẩm, dược phẩm, y tế: Argon có khả năng đẩy khí oxy ra khỏi bao bì, tạo ra môi trường thuận lợi nhằm ngăn chặn quá trình oxy hóa, ức chế sự phát triển của vi khuẩn hiếu khí và nấm mốc. Điều này giúp kéo dài đáng kể thời hạn sử dụng của thực phẩm, dược phẩm và các vật tư y tế.
- Ứng dụng trong công nghệ điện tử, sản xuất chip, bán dẫn: Tính trơ của khí argon tạo môi trường giúp ngăn ngừa nhiễm bẩn và các phản ứng không mong muốn trong quá trình khắc plasma và lắng đọng màng mỏng, đảm bảo chất lượng và hiệu suất của sản phẩm.
- Ứng dụng trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu khoa học: Với tính chất không phản ứng, argon là khí có vai trò quan trọng trong các phòng thí nghiệm. Argon được sử dụng làm khí mang trong sắc ký, khí bảo vệ trong phân tích phổ, tạo ra môi trường phản ứng ổn định không bị ảnh hưởng bởi các khí khác.
Ngoài ra, argon còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đa dạng như bảo vệ mẫu vật khỏi tiếp xúc với không khí và độ ẩm, giữ nguyên tính chất ban đầu của chúng. Trong một số hệ thống xử lý nước, argon được sử dụng để đẩy các khí hòa tan hoặc tạo ra plasma để xử lý nước hiệu quả.
4. Lưu ý an toàn khi sử dụng khí argon
Khí Argon có độc không? Mặc dù argon là khí không độc, không gây cháy nổ và tương đối an toàn khi sử dụng, nhưng vẫn cần lưu ý một số điểm quan trọng. Do argon nặng hơn không khí, nó có thể tích tụ và làm giảm nồng độ oxy. Vì vậy, khi sử dụng argon trong không gian kín hoặc kém thông gió, có nguy cơ gây ngạt thở cho người ở trong khu vực đó.
Để đảm bảo an toàn, argon cần được lưu trữ trong các bình chịu áp lực, có gắn van an toàn và bảo quản ở nơi thoáng khí, tránh ánh nắng trực tiếp. Khi sử dụng, hãy luôn đảm bảo khu vực làm việc thông gió tốt hoặc trang bị hệ thống hút khí chuyên dụng để tránh nguy cơ thiếu oxy.
Khí argon là một loại khí hiếm phổ biến với tính ứng dụng cao trong nhiều ngành công nghiệp. Nhờ tính chất trơ hóa học đặc trưng, argon mang lại nhiều lợi ích to lớn trong các lĩnh vực như hàn kim loại, sản xuất bóng đèn và chế tạo vi mạch điện tử. Tuy không độc hại, nhưng người sử dụng argon cần nắm rõ các đặc điểm của nó để đảm bảo an toàn. Nếu bạn cần tư vấn chuyên nghiệp hơn, đừng ngần ngại liên hệ ngay với Dakhien!
