アルゴン (Ar)

発見の経緯

発見: 1894 · William Ramsay

1892年にレイリー卿（ジョン・ウィリアム・ストラット）が大気分析の過程で未知の気体に気づき、1894年にウィリアム・ラムゼーと共にその正体がアルゴンであることを突き止めた。レイリー卿が気が付いたきっかけは、「空気から酸素・二酸化炭素・水蒸気といった当時既知の気体を除いて作った窒素」と「酸化窒素などの窒素化合物から作った窒素」の重さがほんのわずかではあるが違うためで、この問題について彼がラムゼーとほぼ同時にたどり着いた結論が「空気からとった窒素にはごくわずかだがいかなる薬品とも反応しない気体がある」というもので、後にラムゼーはこうした不活性な気体がアルゴン以外にもあることに気が付き、ネオンやクリプトンも空気から分離している他、メンデレーエフの周期表のどこにもこれらの元素が性質上入らないので、縦にもう一つ列（第0族元素）を作った。しかし、その100年も前に、ヘンリー・キャヴェンディッシュが存在に気がついていたと言われている。なお、1904年にレイリー卿は「気体の密度に関する研究、およびこの研究により成されたアルゴンの発見」によりノーベル物理学賞を、ウィリアム・ラムゼーは「空気中の貴ガス元素の発見と周期律におけるその位置の決定」によりノーベル化学賞を、それぞれ授与された。

用途と応用

産業用途としては主に反応性の低さを利用した不活性ガスとして製鋼や溶接、シリコン製造に用いられる。アルゴンの2004年度日本国内生産量は219461000 m3（約40万トン）、工業消費量は38348000 m3である。近年の需要に対応して、2005年に日本工業規格 (JIS K 1105) が改正され、純度が高められた。アルゴンは、水銀灯、蛍光灯、電球、真空管等の封入ガス、アルゴンレーザー、アーク溶接時の保護ガス、チタン精練、チタン入りろう材による加工、食品の酸化防止のための充填ガスなどに利用される。分析化学の分野ではICP（誘導結合プラズマ）のプラズマ用ガスや、ガスクロマトグラフィーを行う際の移動相として利用する。テクニカルダイビングにおいて、ドライスーツ用ガスや混合ガスとして使用される。岩石の年代測定にカリウム・アルゴン (K-Ar) 法として用いられ、岩石が最後の加熱を受けてからの年代を求める事が出来る。数千万年前から数十億年前という幅広い年代の推定が可能。なお、次の2つの前提条件が成立しなければならない。初生40Ar/36Ar比（初生値）が大気アルゴンの値(=295.5)に等しい。溶岩が噴出冷却してから現在まで岩石サンプルの閉鎖系が保たれ、カリウム及びアルゴンの出入りがない。しかし、実際には初生値の補正が必要になる。

同位体

The main isotopes of argon found on Earth are 40Ar (99.6%), 36Ar (0.34%), and 38Ar (0.06%). Naturally occurring 40K, with a half-life of 1.25×109 years, decays to stable 40Ar (11.2%) by electron capture or positron emission, and also to stable 40Ca (88.8%) by beta decay. These properties and ratios are used to determine the age of rocks by K–Ar dating. In Earth's atmosphere, 39Ar is made by cosmic ray activity, primarily by neutron capture of 40Ar followed by two-neutron emission. In the subsurface environment, it is also produced through neutron capture by 39K, followed by proton emission. 37Ar is created from the neutron capture by 40Ca followed by an alpha particle emission as a result of subsurface nuclear explosions. It has a half-life of 35 days. Between locations in the Solar System, the isotopic composition of argon varies greatly. Where the major source of argon is the decay of