આર્ગોનના રાસાયણિક વર્તનને સમજવું
તત્વીય વિહંગાવલોકન
આર્ગોન, જે Ar પ્રતીક દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, તે 18 પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતું એક રાસાયણિક તત્વ છે. તે એક નિષ્ક્રિય વાયુ છે, જે આવર્ત કોષ્ટકના ગ્રુપ 18 માં આવે છે. પૃથ્વીના વાતાવરણમાં ત્રીજો સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં વાયુ હોવાથી, જે કદના લગભગ 0.934% જેટલો છે, તેને ભારતમાં વ્યાપારી ધોરણે અન્ય ઔદ્યોગિક વાયુઓની જેમ, મુખ્યત્વે પ્રવાહી હવાના અપૂર્ણાંક નિસ્યંદન (fractional distillation) દ્વારા કાઢવામાં આવે છે.
રાસાયણિક નિષ્ક્રિયતા
આર્ગોન તેની અત્યંત રાસાયણિક નિષ્ક્રિયતા માટે જાણીતો છે, એટલે કે તે ખૂબ ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતા દર્શાવે છે. આ લાક્ષણિકતા તેની ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણીમાંથી ઉદ્ભવે છે. આર્ગોનનું બાહ્યતમ ઇલેક્ટ્રોન કવચ સંપૂર્ણ ભરેલું હોય છે, જેમાં આઠ વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. આ સ્થિર ગોઠવણી, જેને અષ્ટક (octet) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે આર્ગોનને અન્ય તત્વો સાથે રાસાયણિક બંધ બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોન મેળવવા, ગુમાવવા અથવા વહેંચવા માટે અત્યંત અનિચ્છા રાખે છે. તેની આયનીકરણ ઉર્જા (ionization energy) ખૂબ ઊંચી છે, અને તેની ઇલેક્ટ્રોન આત્મીયતા (electron affinity) શૂન્યની નજીક છે, જે તેની રાસાયણિક પ્રવૃત્તિનો અભાવ વધુ દર્શાવે છે.
સામાન્ય પદાર્થો સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા
પાણી સાથે પ્રતિક્રિયાશીલતા
સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં આર્ગોન પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી. તે નાઇટ્રોજન અને ઓક્સિજનની જેમ પાણીમાં ઓછો દ્રાવ્ય છે, પરંતુ તેના સંપર્કમાં આવવાથી કોઈ રાસાયણિક પરિવર્તન થતું નથી. તે નવા રાસાયણિક સંયોજનો બનાવ્યા વિના ફક્ત ભૌતિક રીતે ઓગળી જાય છે.
હવા સાથે પ્રતિક્રિયાશીલતા
હવા મુખ્યત્વે નાઇટ્રોજન અને ઓક્સિજનની બનેલી છે. આર્ગોન હવાના કોઈપણ ઘટક સાથે પ્રતિક્રિયા કરતો નથી. તે વાતાવરણમાં સ્થિર, અપ્રતિક્રિયાશીલ વાયુ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. તેની નિષ્ક્રિયતા તેને ઓક્સિજન-મુક્ત અથવા રાસાયણિક રીતે અપ્રતિક્રિયાશીલ વાતાવરણની જરૂર હોય તેવી એપ્લિકેશન્સ માટે મૂલ્યવાન બનાવે છે, જેમ કે વેલ્ડીંગમાં અથવા ઇન્કેન્ડેસન્ટ લાઇટ બલ્બમાં, જે સમગ્ર ભારતમાં સામાન્ય ઔદ્યોગિક ઉપયોગો છે.
સલામતી પ્રોફાઇલ
ઝેરીતા
આર્ગોનને બિન-ઝેરી ગણવામાં આવે છે. તે ગંધહીન, રંગહીન અને સ્વાદહીન વાયુ છે. જોકે, ઊંચી સાંદ્રતામાં, ખાસ કરીને બંધ જગ્યાઓમાં, આર્ગોન એક સરળ શ્વાસરોધક (simple asphyxiant) તરીકે કાર્ય કરી શકે છે. તે હવામાંથી ઓક્સિજનને વિસ્થાપિત કરે છે, જે ઓક્સિજનના અભાવ (હાયપોક્સિયા) અને સંભવિતપણે ગૂંગળામણનું કારણ બની શકે છે. આ ઓક્સિજન વિસ્થાપનને કારણે થતો ભૌતિક ભય છે, રાસાયણિક ઝેરીતા નથી.
રેડિયોએક્ટિવિટી
કુદરતી રીતે બનતા આર્ગોનમાં મુખ્યત્વે ત્રણ સ્થિર સમસ્થાનિકો (isotopes) હોય છે: આર્ગોન-40, આર્ગોન-36 અને આર્ગોન-38. આ સમસ્થાનિકો રેડિયોએક્ટિવ નથી. જ્યારે આર્ગોનના કેટલાક અસ્થિર, કૃત્રિમ સમસ્થાનિકો પ્રયોગશાળાઓમાં ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, ત્યારે કુદરતી રીતે બનતો આર્ગોન રેડિયોએક્ટિવ નથી.
જ્વલનશીલતા
આર્ગોન અજ્વલનશીલ (non-flammable) છે. તે બળતો નથી અને દહનને ટેકો આપતો નથી. હકીકતમાં, તેની નિષ્ક્રિયતા અને અજ્વલનશીલ સ્વભાવને કારણે, આર્ગોનનો ઉપયોગ વારંવાર એવી એપ્લિકેશન્સમાં રક્ષણાત્મક વાતાવરણ તરીકે થાય છે જ્યાં જ્વલનશીલતા અથવા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ અનિચ્છનીય હોય, જેમ કે આર્ક વેલ્ડીંગમાં અથવા અગ્નિશમન એજન્ટ (fire suppression agent) તરીકે.
નોંધપાત્ર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ
આર્ગોનની અત્યંત નિષ્ક્રિયતાને કારણે, રોજિંદા રસાયણશાસ્ત્ર અથવા લાક્ષણિક ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં આ તત્વ સાથે સંકળાયેલી કોઈ “પ્રખ્યાત” અથવા સામાન્ય રીતે જોવા મળતી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ નથી. તેની ઉપયોગિતા બરાબર તેની પ્રતિક્રિયાશીલતાના અભાવમાં રહેલી છે. ઘણા દાયકાઓ સુધી, આર્ગોનને સંપૂર્ણપણે અપ્રતિક્રિયાશીલ માનવામાં આવતું હતું. જોકે, નિષ્ક્રિય વાયુ રસાયણશાસ્ત્રમાં અદ્યતન સંશોધનોએ દર્શાવ્યું છે કે, અત્યંત કઠોર અને કૃત્રિમ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, આર્ગોનને રાસાયણિક બંધ બનાવવા માટે પ્રેરિત કરી શકાય છે.
નિષ્ક્રિય વાયુ રસાયણશાસ્ત્રના ક્ષેત્રમાં એક નોંધપાત્ર ઉદાહરણ, આર્ગોન ફ્લોરોહાઇડ્રાઇડ (HArF) નું સંશ્લેષણ (synthesis) છે. આ સંયોજનનું સૌપ્રથમ 2000 માં ફિનિશ રસાયણશાસ્ત્રીઓ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. પ્રતિક્રિયાની પરિસ્થિતિઓ અપવાદરૂપે અત્યંત કઠોર હતી: આર્ગોન અને હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ (HF) ને અત્યંત નીચા તાપમાને, આશરે 8 કેલ્વિન (-265 °C) પર એક નિષ્ક્રિય મેટ્રિક્સમાં મિશ્ર કરવામાં આવ્યા હતા. પછી HArF ની રચનાને પ્રેરિત કરવા માટે મિશ્રણને અલ્ટ્રાવાયોલેટ (UV) કિરણોત્સર્ગમાં ખુલ્લું મૂકવામાં આવ્યું હતું. આ સંયોજન અત્યંત અસ્થિર છે અને લગભગ 27 K (-246 °C) થી વધુ તાપમાને વિઘટિત થાય છે. HArF ની રચના એક સીમાચિહ્નરૂપ સિદ્ધિ હતી, કારણ કે તે સહસંયોજક રીતે બંધાયેલ આર્ગોન પરમાણુ ધરાવતું પ્રથમ તટસ્થ રાસાયણિક સંયોજન હતું, જે નિષ્ક્રિય વાયુ રસાયણશાસ્ત્ર માટે શક્ય માનવામાં આવતી મર્યાદાઓને આગળ ધપાવે છે.