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发布时间：2019-11-18
芬兰赫尔辛基大学的科学家在24日出版的英国《自然》杂志上报告说，他们**合成了惰性气体元素氩的稳定化合物--氟氩化氢，分子式为HArF。这样，6种惰性气体元素氦、氖、氩、氪、氙和氡中，就只有原子量较小的氦和氖尚未被合成稳定化合物了。惰性气体可广泛应用于工业、医疗、光学应用等领域，
HArF模型合成惰性气体稳定化合物有助于科学家进一步研究惰性气体的化学性质及其应用技术。
在惰性气体元素的原子中，电子在各个电子层中的排列，刚好达到稳定数目。因此原子不容易失去或得到电子，也就很难与其它物质发生化学反应，因此这些元素被称为"惰性气体元素"。
在原子量较大、电子数较多的惰性气体原子中，较外层的电子离原子核较远，所受的束缚相对较弱。如果遇到吸引电子强的其他原子，这些较外层电子就会失去，从而发生化学反应。1962年，加拿大化学家**合成了氙和氟的化合物。此后，氡和氪各自的化合物也出现了。
原子越小，电子所受约束越强，元素的"惰性"也越强，因此合成氦、氖和氩的化合物更加困难。赫尔辛基大学的科学家使用一种新技术，使氩与氟化氢在特定条件下发生反应，形成了氟氩化氢。它在低温下是一种固态稳定物质，遇热又会分解成氩和氟化氢。科学家认为，使用这种新技术，也可望分别制取出氦和氖的稳定化合物。
在加拿大工作的英国年轻化学家巴特列特(N.Bartlett)一直从事无机氟化学的研究。自1960年以来，文献上报道了数种新的铂族金属氟化物，它们都是强氧化剂，其中高价铂的氟化物六氟化铂(PtF6)的氧化性甚至比氟还要强。巴特列特首先用PtF6与等摩尔氧气在室温条件下混合反应，得到了一种深红色固体，经X射线衍射分析和其他实验确认此化合物的化学式为O2PtF6，其反应方程式为:
等离子弧有两种工作方式。一种是"非转移弧"，
电弧在钨极与喷嘴之间燃烧，主要用於等离子喷镀或加热非导电材料。
另一种是"转移弧"，电弧由辅助电极高频引弧后，电弧燃烧在钨极与工件之间，用於焊接。形成焊缝的方式有熔透式和穿孔式两种。**种形式的等离子弧只熔透母材，形成焊接熔池，多用于0.8~3mm厚的板材焊接;后一种形式的等离子弧只熔穿板材，形成钥匙孔形的熔池，多用于3~12mm厚的板材焊接。此外，还有小电流的微束等离子弧焊，特别适合於0.02~1.5毫米的薄板焊接。
等离子弧焊接属于高质量焊接方法。焊缝的深/宽比大，热影响区窄，工件变形小，可焊材料种类多。特别是脉冲电流等离子弧焊和熔化较等离子弧焊的发展，更扩大了等离子弧焊的使用范围。
等离子弧焊与TIG焊十分相似，它们的电弧都是在尖头的钨电极和工件之间形成的。但是，通过在焊炬中安置电极，能将等离子弧从保护气体的气囊中分离出来，随后推动等离子通过孔型良好的铜喷管将电弧压缩。通过改变孔的直径和等离子气流速度，可以实现三种操作方式:
1、微束等离子弧焊:30A以下的熔透型等离子弧焊
是指电流在30A以下的熔透型等离子弧焊，通常称为微束等离子弧焊。为了保证小电流等离子弧的稳定，一般采用混合型等离子弧。主要用于**薄件的焊接。
2、熔透型等离子弧焊:15~200A
它是采用较小的焊接电流和较小的离子气流量，等离子弧在焊接过程中只熔化焊件不产生小孔效应，焊接方法与钨极氩弧焊很相似，焊接时可以不添加金属，主要用于薄板(0.5~2.5mm)的焊接。
3、穿透型等离子弧焊:100~300A
又称穿孔型焊接法，通过增加焊接电流和等离子气流速度，可产生强有力的等离子束，利用它温度高、能量密度强、穿透力强的特点，焊接时等离子弧把焊件完全熔透并在等离子流量的作用下形成一个穿透焊件的小孔(小孔背面露出等离子弧)，形成正反面都有鱼鳞纹的焊缝，即所谓的"小孔效应"，焊接时一般不加填充金属。适用于3~8mm的不锈钢、12mm以下的钛合金、2~6mm低碳钢低合金钢以及铜、黄铜和镍及镍合金的焊接。
电源
使用等离子弧焊时，通常采用直流电流和垂降特性电源。由于从特别的焊炬排列方式和各自分离的等离子、保护气流中获得了*特的操作特性，可在等离子控制台上增加一个普通的TIG电源，还可以使用特别组建的等离子系统。采用正弦波交流电时，不容易使等离子弧稳定。当电极和工件间距较长且等离子被压缩时，等离子弧很难发挥作用，而且，在正半周期内，过热的电极会使导电嘴变成球形，从而干扰弧的稳定。
可使用**的直流开关电源。通过调节波形的平衡来减少电极正极的持续时间，使电极得到充分冷却，以维护尖头导电嘴形状，并形成稳定的弧。
起弧
虽然等离子弧是通过采用高频产生的，但它首先是在电极和等离子喷嘴之间形成的。该维弧被装在焊炬中，需要焊接时，再将它转移到工件上。与在焊缝间保持的维弧相同，维弧系统能确保稳定的起弧，这避免了对产生电子干涉的高频的需要。
电极
用于等离子过程使用的是含2%氧化钍的钨电极和铜的等离子喷嘴。与TIG焊使用的导电嘴不同，在等离子过程中，对电极导电嘴的直径要求不那么严格，但压缩角须保持在30°~60°左右。等离子喷嘴孔的直径是很重要的，在相同的电流强度和等离子气流速度下，孔直径太小会导致喷嘴被过度腐蚀甚至熔化。在工作电流下，需要谨慎使用直径过大的等离子喷嘴。
注:孔的直径过大，可能会对弧的稳定及孔的维护造成困难。
气体
通常等离子气体的组合气体是纯氩，并含有2%~5%的氩气作为保护气体。氦气也能用做等离子气体，但由于它温度较高，会降低喷嘴的电流上升率。氢气含量越少，进行小孔型等离子焊接就越困难。
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产品说明氩气是工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼，既不能燃烧，也不助燃。在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门，对特殊金属，例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时，往往用氩作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化。用于焊接、不锈钢制造、冶炼，还用于半导体制造工艺中化学气相沉积、晶体生产、热氧化、外延、扩散、多晶硅、邬化、离子注入、载流、烧结等，用作平衡气、标准气、零点气等。
产品用途
注意事项接触液氩，可形成冻伤，高浓度时有窒息作用
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高纯氩气广泛的用途：氩气主要应用于焊接、不锈钢制造、冶炼，还用于半导体制造工艺中的化学气相淀积、晶体生长、热氧化、外延、扩散、多晶硅、钨化、离子注入、载流、烧结等。
用作ICP，气相色谱仪等仪器的载气，标准气、平衡气、零点气等不同状态、不同纯度的氩气，不同的充装大小，价格有所差异，了解新的氩气价格，高纯氩气为了获得{高纯氩气空气等离子体助燃激励器的特性,首先在空气中加入少量氩气的条件下,对条状、王状和网状三种不同电极形状的等离子体助燃激励器的放电特性进行对比,实验结果表明电极形状对激励器放电特性影响不大.
然后对条形电极在纯空气和10％绿气/90％空气高纯氩气两种条件下的放电特性和发射光谱进行研究,发现加入氩气后,放电参数变化趋势与纯空气相似,但电流脉冲增多,放电均匀度增加,起始放电电压由27kV降低到24kV,并且介质阻挡放电发射光谱增强.
目前为止，可以说是一种应用范围较广的惰性气体。它主要应用于半导体制造工业中的焊接、电子行业、冶炼、实验室分析等。高纯氩气的性质非常稳定，既不能燃烧，也不助燃。高纯氩气在工业和机械制造部门往往被作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化。在空气中含有的0.932%的氩气，沸点在氧气、氮气之间，在分离氧气、氮气的同时，将氩气分离出来进一步提纯，也可得到氩气。氩本身无毒，但在高浓度时有窒息作用。当空气中氩气浓度**33%时就有窒息的危险。当氩气浓度**过50%时，出现严重症状，浓度达到75%以上时，能在数分钟内死亡。液氩可以伤皮肤，眼部接触可引起炎症。
注意事项：
储存注意事项：储存于阴凉、通风仓间内。仓温不适宜**过30℃。远离火种、热源。防止阳光直射。
操作注意事项：搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。操作人员必须经过专门培训，严格遵守危险化学品安全使用操作规程。
应急处理：建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿一般作业工作服。尽可能切断泄露源。合理通风，加速扩散。
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这是人类**次制得O+2的盐，证明PtF6是能够氧化氧分子的强氧化剂。巴特列特头脑机敏，善于联想类比和推理。他考虑到O2的**电离能是1175.7千焦/摩尔，氙的**电离能是1175.5千焦/摩尔，比氧分子的**电离能还略低，既然O2可以被PtF6氧化，那么氙也应能被PtF6氧化。他同时还计算了晶格能，若生成XePtF6，其晶格能只比O2PtF6小41.84千焦/摩尔。这说明XePtF6一旦生成，也应能稳定存在。于是巴特列特根据以上推论，仿照合成O2PtF6的方法，将PtF6的蒸气与等摩尔的氙混合，在室温下竟然轻而易举地得到了一种橙黄色固体XePtF6:
Xe+PtF6→XePtF6 该化合物在室温下稳定，其蒸气压很低。它不溶于非极性溶剂四氯化碳，这说明它可能是离子型化合物。它在真空中加热可以升华，遇水则迅速水解，并逸出气体:
具有历史意义的**个含有化学键的"惰性"气体化合物诞生了，从而很好地证明了巴特列特的正确设想。1962年6月，巴特列特在英国Proccedings of the Chemical Society杂志上发表了一篇重要短文，正式向化学界公布了自己的实验报告，一下震动了整个化学界。持续70年之久的关于稀有气体在化学上完全惰性的传统说法，首先从实践上被推翻了。化学家们开始改变了原来的观念，摘掉了冠以稀有气体头上名不副实的"惰性"的帽子，拆除了人为的樊篱，很快形成了一个合成和研究新的稀有气体化合物的热潮，开辟了一个稀有气体化学的新天地。
认识上的障碍一旦拆除，更多的稀有气体化合物很快被陆续合成出来。就在同年8月，柯拉森(H.H.Classen)在加热加压的情况下，以1∶5体积比混合氙与氟时，直接得到了XeF4，年底又制得了XeF2和XeF6。氙的氟化物的直接合成成功，更加激发了化学家合成稀有气体化合物的热情。在此后不长的时间内，人们相继又合成了一系列不同价态的氙氟化合物、氙氟氧化物、氙氧酸盐等，并对其物理化学性质、分子结构和化学键本质进行了广泛的研究和探讨，从而大大丰富和拓宽了稀有气体化学的研究领域。到1963年初，关于氪和氡的一些化合物也陆续被合成出来了。至今，人们已经合成出了数以百计的稀有气体化合物，但却**于原子序数较大的氪、氙、氡，至于原子序数较小的氦、氖、氩，仍未制得它们的化合物，但有人已从理论上预测了合成这些化合物的可能性。1963年，皮门陶(Pimentaw)等人根据HeF2的电子排布与稳定的HF-2离子相似这一点，提出了利用核反应制备HeF2的3种设想:(1)制取TF-2，再利用氚〔3H(T)〕的β衰变合成HeF2:TF-2→HeF2+β;(2)用热中子辐射LiF，生成HeF2;(3)直接用α粒子轰击固态氟而产生HeF2。但毛姆等人则认为，HeF2和HF-2的电子排布虽然相似，但HF-2可以看成是一个H-跟两个F原子作用成键，H-的电离能仅为22.44千焦/摩尔，而He的电离能却高达 801.5千焦/摩尔，因此是否存在HeF2，在理论上是值得怀疑的，氦能否形成化合物，至今仍是个不解之谜。
氩本身无毒,但在高浓度时有窒息作用。当空气中氩气浓度**33%时,即氧气浓度比平时减少 2/3以下时,就有窒息的危险。当氩气浓度**过50% 时,出现严重症状,浓度达75%以上时,能在数分钟内死亡。
窒息症状表现为,较初出现呼吸加快,注意力减退,肌肉运动失调,继而出现判断力下降,失去所有感觉,情绪不稳,全身疲乏,进而出现恶心、呕吐、衰弱、意识丧失、痊孪、昏睡,以致死亡。液态氩溅入眼内可引起炎症,触及皮肤可引起冻伤。氩气可用玻璃瓶或钢瓶储装。[5]
用途:一种稀有气体。用作电弧焊接(切割)不锈钢、镁、铝、和其它合金的保护气体。还用于钢铁、铝、钛和锆的冶炼中。放电时氩发出紫色辉光，又用于照明技术和填充日光灯、光电管、照明管等。[3]
在酿酒的过程中，啤酒桶里的填充物，它可以把氧气置换，以避免啤酒桶里的原料被氧化成乙酸。
热处理工艺也用于代替氮气和氨气，效果更是**过氮气和氨气，不锈钢热处理时采用氩气保护折弯效果更好不易断裂。
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