アルゴン Ar

発見の歴史

アルゴンの最初の手がかりは 1785年 に現れました。ヘンリー・キャヴェンディッシュが、窒素を取り除くために酸素を加えた空気に何度も放電を繰り返したところ、約120分の1の小さな気泡がいつも残ったのです。しかし、その意味は100年以上も気づかれませんでした。

1892年、物理学者 レイリー卿 は、空気から取り出した窒素が、化合物からつくった窒素よりも常に約0.5%重いことを見いだしました。化学者 ウィリアム・ラムゼー と協力して空気から窒素と酸素を取り除き、1894年、既知のどの元素とも一致しないスペクトルを持つ新しい気体を単離しました。これは最初に発見された貴ガスで、化学者たちは周期表にまったく新しい列を加えざるをえなくなりました。1904年、レイリーはノーベル物理学賞を、ラムゼーはノーベル化学賞を受賞しました。

名前の由来

名前はギリシャ語で「怠け者」「不活発な」を意味する argos に由来します。発見者がどんな物質と反応させようとしても、この気体は反応しなかったからです。元素記号は当初 A でしたが、1957年に Ar に変更されました。

主な用途

• 溶接と金属加工: TIG溶接やMIG溶接では、アルゴンが溶けた金属を酸素や窒素から守ります。ステンレス鋼の精錬にも使われます。
• 照明: 白熱電球や蛍光灯にはアルゴンが封入され、フィラメントを保護したり放電を担ったりします。
• 窓: アルゴンは空気より熱を伝えにくいため、複層ガラスの間に封入すると断熱性が高まります。
• 電子工業: アルゴンはシリコン結晶の育成や薄膜のスパッタリングで不活性な雰囲気をつくります。
• 保存: ワインや食品、歴史的な文書を酸化から守ります。

同位体

アルゴンには3つの安定同位体があります。アルゴン40(大気中のアルゴンの約99.6%)、アルゴン36、アルゴン38です。アルゴン40のほぼすべては、岩石中のカリウム40が数十億年かけて放射性崩壊してできたものです。そのため地球のアルゴンはほぼアルゴン40ばかりですが、太陽のアルゴンは大部分がアルゴン36です。この崩壊は カリウム・アルゴン法やアルゴン・アルゴン法 による年代測定の基礎であり、火山岩や人類化石を挟む地層の年代測定に使われています。放射性のアルゴン39は半減期が約270年で、地下水や氷の年代測定に使われます。

身近なところで

私たちが吸う息には約0.93%のアルゴンが含まれており、これは二酸化炭素の20倍以上です。ふつうの量なら吸っても無害ですが、密閉された空間でアルゴンが漏れると、警告となるにおいもないまま酸素を押しのけてしまいます。溶接工場ではよく知られた危険です。

液体アルゴンを満たした大型タンクは、暗黒物質を探したりニュートリノを調べたりする素粒子物理学の実験に使われています。