液氩

液氩（Liquid Argon，LAr）

液氩是氩气的液态形式，在常压下冷却至 -185.9℃（87.3K） 时液化。氩气是空气中含量第三高的成分（约 0.93%），因此液氩也是工业中常见的低温液体之一。

1. 主要特性

（1）物理性质

• 外观：无色、无味、透明液体。

• 密度：约 1.394 g/cm³（沸点下），比气态氩（1.784 g/L，标准状态）密度高约 780倍。

• 沸点：-185.9℃（1个大气压）。

• 凝固点：-189.4℃（进一步冷却会形成固态氩）。

• 汽化潜热：6.43 kJ/mol（汽化时吸收大量热量）。

（2）化学性质

• 惰性气体，几乎不与其他物质发生化学反应。

• 不燃烧、不支持燃烧，可用于隔绝氧气防止氧化。

2. 制备方法

液氩主要通过 空气分馏法 生产，与液氮、液氧类似：

1. 空气压缩：将空气压缩至高压（5~10 bar）。

2. 冷却液化：通过膨胀机或节流阀冷却至 -200℃ 以下，使空气液化。

3. 精馏分离：在分馏塔中，利用氮（沸点 -196℃）、氩（沸点 -185.9℃）、氧（沸点 -183℃）的沸点差异分离。

4. 液氩收集：氩气在氧和氮之间富集，通过额外精馏提纯（纯度可达 99.999%）。

3. 应用领域

（1）工业焊接与金属加工

• TIG焊接（钨极惰性气体保护焊）：氩气作为保护气体，防止熔融金属氧化。

• MIG焊接（金属惰性气体焊接）：用于铝、不锈钢等高要求焊接。

• 金属冶炼：在钢铁生产中防止氧化，提高质量。

（2）半导体与电子工业

• 晶体生长（如硅单晶）时提供惰性环境。

• 等离子体蚀刻（如芯片制造）。

（3）照明

• 填充气体：用于节能灯、霓虹灯、荧光灯等。

（4）科研与医疗

• 低温实验（超导研究、粒子探测器冷却）。

• 医疗激光（如氩离子激光用于眼科手术）。

（5）食品工业

• 食品包装：充入氩气延长保质期（如薯片、红酒）。

4. 安全注意事项

（1）低温危害

• 接触液氩会导致 严重冻伤，操作时需佩戴 防冻手套、护目镜。

• 避免直接吸入冷蒸气，可能损伤呼吸道。

（2）窒息风险

• 氩气本身无毒，但会 置换空气，在密闭空间导致缺氧窒息。

• 储存和使用环境需 良好通风。

（3）储存与运输

• 杜瓦瓶（真空绝热容器）或 低温储罐 储存。

• 运输时避免剧烈震动，防止容器破损。

5. 与液氮、液氧的对比

6. 有趣事实

• 氩气是 第一个被发现的惰性气体（1894年由瑞利和拉姆赛发现）。

• 液氩在 粒子物理实验 中用作探测介质（如中微子探测）。

• 氩气名字来自希腊语 “Argon”（意为“懒惰”），反映其化学惰性。