아르곤 (Ar)

발견 과정

발견: 1894 · William Ramsay

아르곤은 그리스어로 '비활성'을 뜻하는 αργον에서 이름이 붙여졌다. 1785년 헨리 캐번디시는 공기 중에 전류를 흘려 질산을 생성시키는 실험을 하였는데, 이 과정에서 소량의 기체가 반응하지 않고 남아있는 것을 관찰했다. 1882년 두 과학자가 독자적으로 공기 중에 포함된 원소의 스펙트럼을 분석하던 중 새로운 선 스펙트럼이 존재한다는 사실을 발견하였으나, 어떤 원소에 의한 것인지는 설명하지 못했다. 이후1894년 레일리와 윌리엄 램지는 순수한 질소 기체와 공기 중의 질소 기체 사이에 약0.5% 정도의 질량 차이가 존재한다는 사실을 발견하고 다른 원소가 섞여있을 것이라고 예측했다. 그들은 런던대학교UCL에서 불순물을 제거한 공기를 액화시킨 후 이를 분별 증류하여 아르곤을 순수한 상태로 분리하였다. 1957년까지는 원소 기호가A였으나 이후Ar로 바뀌어 지금에 이르고 있다.

용도와 활용

고온에서2원자 물질인 질소가 불안정한데 반하여, 1원자 물질인 아르곤은 고온에서도 안정적이다. 따라서 고온에서의 비활성 기체(inert gas)가 요구되는 곳에 많이 사용한다. 철강 제조시 고급제련강을 제조하는 경우에 주로 쓰이며, 그 외에도TIG용접, MIG용접시에도 불활성가스로 사용된다. (가운데I는Inert를 의미함.) 또한 네온과 함께PDP (플라즈마 액정 표시장치)의 내부에 플라즈마 형성을 위해 사용되고, 백열등 내부에서 텅스텐 필라멘트가 산화되지 않도록 하기 위한 충전가스로도 사용된다. 한편 최근 반도체, LCD제조의90nm이하의 공정에서ArF(플로오르화 아르곤) 포토레지스트(photoresist) 및 광원 제조에 사용되기도 한다. 청록색의 아르곤 레이저는 종양 제거 등의 목적으로 이용되며, 잠수부들이 사용하는 산소통의 혼합기체로 사용되기도 한다. 반감기가269년인 아르곤-39는 빙하나 지하수의 연대를 측정하는데 사용되기도 한다.

동위원소

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