Argon und Purpurfarbstoff: Unterschied zwischen den Seiten

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'''Argon''' (griechisch {{lang|grc|αργό}} ''{{lang|grc-Latn|argó}}'' „träge“) ist ein [[chemisches Element]] mit dem Symbol Ar (bis 1957 nur A) und der [[Ordnungszahl]] 18. Im [[Periodensystem]] steht es in der 8. Hauptgruppe bzw. der 18. [[Gruppe des Periodensystems|IUPAC-Gruppe]] und zählt daher zu den [[Edelgase]]n. Wie die anderen Edelgase ist es ein farbloses, äußerst reaktionsträges, einatomiges [[Gas]]. In vielen Eigenschaften wie [[Schmelzpunkt|Schmelz-]] und [[Siedepunkt]] oder [[Dichte]] steht es zwischen dem leichteren [[Neon]] und dem schwereren [[Krypton]].
 
== Allgemeines ==
 
Argon ist das häufigste auf der Erde vorkommende Edelgas, der Anteil an der [[Erdatmosphäre|Atmosphäre]] beträgt etwa 0,934 %. Damit ist Argon der dritthäufigste Bestandteil der [[Erdatmosphäre]], nach [[Stickstoff]] und [[Sauerstoff]]. Dies ist großteils auf den Zerfall des [[Kalium]]isotops <sup>40</sup>K zurückzuführen, bei dem <sup>40</sup>Ar entsteht.
 
Argon war das erste Edelgas, das als Stoff entdeckt und gewonnen wurde, daher der Name, der im Grunde zu jedem Edelgas passt. [[Helium]] (von griechisch ''helios'' für „Sonne“) wurde vorher lediglich [[Spektroskopie|spektroskopisch]] im [[Sonnenlicht]] sowie in irdischen Proben nachgewiesen und [[Neon]] erst später entdeckt. Argon wurde 1894 von [[John William Strutt, 3. Baron Rayleigh|Lord Rayleigh]] und [[William Ramsay]] durch [[fraktionierte Destillation]] von flüssiger Luft gefunden. Als preiswertestes Edelgas wird Argon in großen Mengen als [[Schutzgas]] etwa beim [[Schweißen]] und in der Produktion von manchen Metallen, aber auch als Füllgas von [[Glühlampe]]n verwendet.
 
== Geschichte ==
[[Datei:John William Strutt.jpg|mini|hochkant|Lord Rayleigh]]
Einen ersten Hinweis auf das später entdeckte Argon fand [[Henry Cavendish]], der 1783 die Reaktivität der Luft erforschte. Er erzeugte elektrische Entladungen in einer bestimmten Menge Luft, die mit Sauerstoff im Verhältnis von 5:3 angereichert war. [[Stickstoff]] und [[Sauerstoff]] reagierten miteinander und die entstandenen [[Stickoxide]] konnten ausgewaschen werden. Dabei blieb stets ein kleiner Rest nicht-reagierten Gases zurück. Cavendish erkannte jedoch nicht, dass es sich dabei um ein anderes Element handelte und setzte seine Experimente nicht fort.<ref name="brock">William H. Brock: ''Viewegs Geschichte der Chemie.'' Vieweg, Braunschweig 1997, ISBN 3-540-67033-5, S.&nbsp;211–216.</ref>
 
Nachdem [[John William Strutt, 3. Baron Rayleigh]] 1892 die Dichte von aus Luft isoliertem Stickstoff bestimmt hatte, fiel ihm auf, dass aus [[Ammoniak]] gewonnener Stickstoff eine niedrigere Dichte aufwies. Es gab verschiedene Spekulationen zu diesem Befund; so meinte [[James Dewar]], es müsse sich um ein N<sub>3</sub>, also ein Stickstoff-Analogon zu [[Ozon]] handeln. Rayleigh wiederholte Cavendishs Experimente, indem er in einer luftgefüllten Glaskugel elektrische Funken erzeugte und so Stickstoff und Sauerstoff zur Reaktion brachte. Nach Bestätigung von Cavendishs Ergebnis eines unreaktiven Rückstandes untersuchte [[William Ramsay]] diesen ab 1894 durch Überleitung über heißes [[Magnesium]] genauer. Da Magnesium mit Stickstoff zum [[Magnesiumnitrid|Nitrid]] reagiert, konnte er dem Gemisch weiteren Stickstoff entziehen. Dabei stellte er eine Erhöhung der Dichte fest und fand schließlich ein bislang unbekanntes, reaktionsträges Gas. Am 31. Januar 1895 gaben Ramsay und Rayleigh schließlich die Entdeckung des neuen Elements bekannt, das sie nach dem [[Altgriechische Sprache|altgriechischen]] {{lang|grc|ἀργός}} ''argos'', „träge“, ''Argon'' nannten.<ref>John Meurig Thomas: ''Argon und das nichtinerte Paar: Rayleigh und Ramsay.'' In: ''[[Angew. Chem.]]'' 116, 2004, S.&nbsp;6578–6584, [[doi:10.1002/ange.200461824]].</ref> Als William Ramsay ab 1898 das aus der Luft isolierte Argon weiter untersuchte, entdeckte er darin drei weitere Elemente, die Edelgase [[Neon]], [[Krypton]] und [[Xenon]].<ref name="Nobel-ramsay">William Ramsay: ''[http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1904/ramsay-lecture.html The Rare Gases of the Atmosphere].'' Nobelpreisrede, 12. Dezember 1904.</ref>
 
Erste technische Anwendungen fand das Gas in der [[Elektroindustrie]]: Es wurden unter anderem [[Gleichrichter]] auf der Basis der [[Glimmentladung]] in Argon hergestellt, die sogenannten ''[[Tungar-Röhre]]n.''<ref>Fritz Von Schröter: ''Die Bedeutung der Edelgase für die Elektrotechnik.'' In: ''Naturwissenschaften.'' 8, 32, 1920, S.&nbsp;627–633, [[doi:10.1007/BF02448916]].</ref>
 
== Vorkommen ==
Argon zählt im Universum zu den häufigeren Elementen, in seiner Häufigkeit ist es vergleichbar mit [[Schwefel]] und [[Aluminium]].<ref>A. G. W. Cameron: ''Abundances of the elements in the solar system.'' In: ''Space Science Reviews.'' 15, 1970, S.&nbsp;121–146 [http://adsabs.harvard.edu/full/1973SSRv...15..121C (PDF)]</ref> Es ist im Universum nach [[Helium]] und [[Neon]] das dritthäufigste Edelgas. Dabei besteht das [[Primordiales Nuklid|primordiale]] Argon, das etwa in der [[Sonne]] oder Gasplaneten wie [[Jupiter (Planet)|Jupiter]] gefunden wird, hauptsächlich aus den Isotopen <sup>36</sup>Ar und <sup>38</sup>Ar, während das dritte stabile Isotop, <sup>40</sup>Ar, dort nur in geringer Menge vorkommt. Das Verhältnis von <sup>36</sup>Ar zu <sup>38</sup>Ar beträgt etwa 5,7.<ref>P. R. Mahaffy, H. B. Niemann, A. Alpert, S. K. Atreya, J. Demick, T. M. Donahue, D. N. Harpold, T. C. Owen: ''Noble gas abundance and isotope ratios in the atmosphere of Jupiter from the Galileo Probe Mass Spectrometer.'' In: ''J. Geophys. Res.'' 105, 2000, S.&nbsp;15061–15071 ([http://www.agu.org/journals/ABS/2000/1999JE001224.shtml Abstract]).</ref>
 
Auf der Erde ist Argon dagegen das häufigste Edelgas. Es macht 0,934 % des Volumens der Atmosphäre (ohne [[Wasserdampf]]) aus und ist damit nach [[Stickstoff]] und [[Sauerstoff]] der dritthäufigste Atmosphärenbestandteil.<ref>David R. Williams: ''[http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html Earth Fact Sheet].'' [[NASA]], Greenbelt, Stand 20. Mai 2009.</ref> Die Zusammensetzung des terrestrischen Argons unterscheidet sich erheblich von derjenigen des primordialen Argons im Weltall. Es besteht zu über 99 % aus dem Isotop <sup>40</sup>Ar, das durch Zerfall des [[Kalium]]isotops <sup>40</sup>K entstanden ist. Die primordialen Isotope sind dagegen nur in geringen Mengen vorhanden.
 
Da das Argon durch den Kaliumzerfall in der Erdkruste entsteht, findet man es auch in Gesteinen. Beim Schmelzen von Gesteinen im Erdmantel gast das Argon, aber auch das bei anderen Zerfällen entstehende Helium aus. Es reichert sich daher vorwiegend in den Basalten der [[Ozeanische Erdkruste|ozeanischen Erdkruste]] an.<ref>Chris J. Ballentine: ''Geochemistry: Earth holds its breath.'' In: ''[[Nature]].'' 449, 2007, S.&nbsp;294–296, [[doi:10.1038/449294a]].</ref> Aus den Gesteinen wird das Argon an das [[Grundwasser]] abgegeben. Daher ist in [[Quellwasser]], vor allem wenn es aus größerer Tiefe kommt, Argon gelöst.<ref name="römpp">{{RömppOnline|Name=Argon |Datum=19. Juni 2014 |ID=RD-01-03226 }}</ref>
 
== Gewinnung und Darstellung ==
Die Gewinnung des reinen Argons erfolgt ausschließlich aus der Luft, in der Regel im Rahmen der Luftverflüssigung im [[Linde-Verfahren]]. Das Argon wird dabei nicht in der Haupt-[[Rektifikationskolonne]] des Verfahrens von den Hauptluftbestandteilen getrennt, sondern in einer eigenen Argon-Kolonne. In dieser wird durch [[Rektifikation (Verfahrenstechnik)|Rektifikation]] zunächst Rohargon hergestellt, das noch etwa 3–5 % Sauerstoff und 1 % Stickstoff enthält.
 
Anschließend wird das Rohargon in weiteren Stufen gereinigt. Das Gasgemisch wird zunächst auf Raumtemperatur erwärmt und auf 4–6&nbsp;bar verdichtet. Um den restlichen Sauerstoff zu entfernen, wird danach Wasserstoff eingespritzt, der an Edelmetall-Katalysatoren mit dem Sauerstoff zu Wasser reagiert. Nachdem dieses entfernt wurde, wird in einer weiteren Kolonne das Argon, das sich am unteren Ende der Kolonne anreichert, vom restlichen Stickstoff getrennt, so dass Argon mit einer Reinheit von 99,9999 % (Argon 6.0) produziert werden kann.<ref name="ullmann">P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: ''Noble Gases.'' In: ''[[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry]].'' Wiley-VCH, Weinheim 2006, [[doi:10.1002/14356007.a17_485]].</ref>
 
Weitere Quellen für die Gewinnung von Argon sind die Produktion von [[Ammoniak]] im [[Haber-Bosch-Verfahren]] sowie die [[Synthesegas]]herstellung, etwa zur [[Methanol]]produktion. Bei diesen Verfahren, die Luft als Ausgangsstoff nutzen, reichern sich Argon und andere Edelgase im Produktionsprozess an und können aus dem Gasgemisch isoliert werden. Wie beim Linde-Verfahren werden auch hier die verschiedenen Gase durch Adsorption oder Rektifikation voneinander getrennt und so reines Argon gewonnen.<ref name="ullmann" />
 
== Zu weiteren Themen siehe auch ==
* {{WikipediaDE|Argon}}
 
== Siehe auch ==
* {{WikipediaDE|Argon}}
 
== Literatur ==
* P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: ''Noble Gases.'' In: ''Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.'' Wiley-VCH, Weinheim 2006, [[doi:10.1002/14356007.a17_485]].
* {{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=417 |Endseite=429 }}
 
== Weblinks ==
{{Commonscat|Argon|Argon}}
{{Wiktionary}}
 
== Einzelnachweise ==
<references />
 
{{Navigationsleiste Periodensystem}}
{{Normdaten|TYP=s|GND=4142990-4|LCCN=sh/85/007108|NDL=00575518}}
 
[[Kategorie:Chemisches Element]]
[[Kategorie:Periode-3-Element|B]]
[[Kategorie:Nichtmetalle]]
[[Kategorie:Edelgase]]
 
{{Wikipedia}}

Aktuelle Version vom 8. Januar 2019, 09:38 Uhr

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