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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig Weitere Bedeutungen sind unter Argon Begriffsklarung aufgefuhrt Argon altgriechisch ἀrgos argos untatig trage ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ar bis 1957 nur A 2 und der Ordnungszahl 18 Im Periodensystem steht es in der 8 Hauptgruppe bzw der 18 IUPAC Gruppe und zahlt daher zu den Edelgasen Wie die anderen Edelgase ist es ein farbloses ausserst reaktionstrages einatomiges Gas In vielen Eigenschaften wie Schmelz und Siedepunkt oder Dichte steht es zwischen dem leichteren Neon und dem schwereren Krypton Eigenschaften Ne 3s2 3p6 18 Ar PeriodensystemAllgemeinName Symbol Ordnungszahl Argon Ar 18Elementkategorie EdelgaseGruppe Periode Block 18 3 pAussehen farbloses GasCAS Nummer 7440 37 1EG Nummer 231 147 0ECHA InfoCard 100 028 315Massenanteil an der Erdhulle 3 6 ppm 53 Rang 1 Atomar 2 Atommasse 39 948 39 792 39 963 3 uKovalenter Radius 106 pmVan der Waals Radius 188 pmElektronenkonfiguration Ne 3s2 3p61 Ionisierungsenergie 15 759 611 7 5 eV 4 1 520 57 kJ mol 5 2 Ionisierungsenergie 27 62967 12 eV 4 2 665 86 kJ mol 5 3 Ionisierungsenergie 40 735 12 eV 4 3 930 kJ mol 5 4 Ionisierungsenergie 59 58 18 eV 4 5 749 kJ mol 5 5 Ionisierungsenergie 74 84 17 eV 4 7 221 kJ mol 5 Physikalisch 2 Aggregatzustand gasformigKristallstruktur kubisch flachenzentriertDichte 1 784 kg m 3 6 bei 273 KMagnetismus diamagnetisch xm 1 1 10 8 7 Schmelzpunkt 83 8 K 189 3 C Siedepunkt 87 15 K 8 186 C Molares Volumen fest 22 56 10 6 m3 mol 1Verdampfungsenthalpie 6 52 kJ mol 8 Schmelzenthalpie 1 18 kJ mol 1Schallgeschwindigkeit 319 m s 1 bei 293 15 KWarmeleitfahigkeit 0 01772 W m 1 K 1IsotopeIsotop NH t1 2 ZA ZE MeV ZP35Ar syn 1 775 s e 5 965 35Cl36Ar 0 336 Stabil37Ar syn 35 04 d e 0 813 37Cl38Ar 0 063 Stabil39Ar in Spuren 269 a b 0 565 39K40Ar 99 6 Stabil41Ar syn 109 34 min b 2 492 41K42Ar syn 32 9 a b 0 600 42KWeitere Isotope siehe Liste der IsotopeSicherheitshinweiseGHS Gefahrstoffkennzeichnung 6 AchtungH und P Satze H 280P 403 6 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen Argon ist das haufigste auf der Erde vorkommende Edelgas der Anteil an der Atmosphare betragt etwa 0 934 Damit ist Argon der dritthaufigste Bestandteil der Erdatmosphare nach Stickstoff und Sauerstoff Dies ist grossteils auf den Zerfall des Kaliumisotops 40K zuruckzufuhren bei dem 40Ar entsteht Argon war das erste Edelgas das als Stoff entdeckt und gewonnen wurde daher der Name der im Grunde zu jedem Edelgas passt Helium von griechisch helios fur Sonne wurde vorher lediglich spektroskopisch im Sonnenlicht sowie in irdischen Proben nachgewiesen und Neon erst spater entdeckt Argon wurde 1894 von Lord Rayleigh und William Ramsay durch fraktionierte Destillation von flussiger Luft gefunden Als preiswertestes Edelgas wird Argon in grossen Mengen als Schutzgas etwa beim Schweissen und in der Produktion von manchen Metallen aber auch als Fullgas von Gluhlampen verwendet Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Vorkommen 3 Gewinnung und Darstellung 4 Eigenschaften 4 1 Physikalische Eigenschaften 4 2 Chemische Eigenschaften 5 Isotope 6 Biologische Bedeutung 7 Verwendung 8 Literatur 9 Weblinks 10 EinzelnachweiseGeschichte Bearbeiten nbsp Lord RayleighEinen ersten Hinweis auf das spater entdeckte Argon fand Henry Cavendish der 1783 die Reaktivitat der Luft erforschte Er erzeugte elektrische Entladungen in einer bestimmten Menge Luft die mit Sauerstoff im Verhaltnis von 5 3 angereichert war Stickstoff und Sauerstoff reagierten miteinander und die entstandenen Stickoxide konnten ausgewaschen werden Dabei blieb stets ein kleiner Rest nicht reagierten Gases zuruck Cavendish erkannte jedoch nicht dass es sich dabei um ein anderes Element handelte und setzte seine Experimente nicht fort 9 Nachdem John William Strutt 3 Baron Rayleigh 1892 die Dichte von aus Luft isoliertem Stickstoff bestimmt hatte fiel ihm auf dass aus Ammoniak gewonnener Stickstoff eine niedrigere Dichte aufwies Es gab verschiedene Spekulationen zu diesem Befund so meinte James Dewar es musse sich um ein N3 also ein Stickstoff Analogon zu Ozon handeln Rayleigh wiederholte Cavendishs Experimente indem er in einer luftgefullten Glaskugel elektrische Funken erzeugte und so Stickstoff und Sauerstoff zur Reaktion brachte Nach Bestatigung von Cavendishs Ergebnis eines unreaktiven Ruckstandes untersuchte William Ramsay diesen ab 1894 durch Uberleitung uber heisses Magnesium genauer Da Magnesium mit Stickstoff zum Nitrid reagiert konnte er dem Gemisch weiteren Stickstoff entziehen Dabei stellte er eine Erhohung der Dichte fest und fand schliesslich ein bislang unbekanntes reaktionstrages Gas Am 31 Januar 1895 gaben Ramsay und Rayleigh schliesslich die Entdeckung des neuen Elements bekannt das sie nach dem altgriechischen ἀrgos argos trage Argon nannten 10 Als William Ramsay ab 1898 das aus der Luft isolierte Argon weiter untersuchte entdeckte er darin drei weitere Elemente die Edelgase Neon Krypton und Xenon 11 Erste technische Anwendungen fand das Gas in der Elektroindustrie Es wurden unter anderem Gleichrichter auf der Basis der Glimmentladung in Argon hergestellt die sogenannten Tungar Rohren 12 Vorkommen BearbeitenArgon zahlt im Universum zu den haufigeren Elementen in seiner Haufigkeit ist es vergleichbar mit Schwefel und Aluminium 13 Es ist im Universum nach Helium und Neon das dritthaufigste Edelgas Dabei besteht das primordiale Argon das etwa in der Sonne oder Gasplaneten wie Jupiter gefunden wird hauptsachlich aus den Isotopen 36Ar und 38Ar wahrend das dritte stabile Isotop 40Ar dort nur in geringer Menge vorkommt Das Verhaltnis von 36Ar zu 38Ar betragt etwa 5 7 14 Auf der Erde ist Argon dagegen das haufigste Edelgas Es macht 0 934 des Volumens der Atmosphare ohne Wasserdampf aus und ist damit nach Stickstoff und Sauerstoff der dritthaufigste Atmospharenbestandteil 15 Die Zusammensetzung des terrestrischen Argons unterscheidet sich erheblich von derjenigen des primordialen Argons im Weltall Es besteht zu uber 99 aus dem Isotop 40Ar das durch Zerfall des Kaliumisotops 40K entstanden ist Die primordialen Isotope sind dagegen nur in geringen Mengen vorhanden Da das Argon durch den Kaliumzerfall in der Erdkruste entsteht findet man es auch in Gesteinen Beim Schmelzen von Gesteinen im Erdmantel gast das Argon aber auch das bei anderen Zerfallen entstehende Helium aus Es reichert sich daher vorwiegend in den Basalten der ozeanischen Erdkruste an 16 Aus den Gesteinen wird das Argon an das Grundwasser abgegeben Daher ist in Quellwasser vor allem wenn es aus grosserer Tiefe kommt Argon gelost 17 Gewinnung und Darstellung BearbeitenDie Gewinnung des reinen Argons erfolgt ausschliesslich aus der Luft in der Regel im Rahmen der Luftverflussigung im Linde Verfahren Das Argon wird dabei nicht in der Haupt Rektifikationskolonne des Verfahrens von den Hauptluftbestandteilen getrennt sondern in einer eigenen Argon Kolonne In dieser wird durch Rektifikation zunachst Rohargon hergestellt das noch etwa 3 5 Sauerstoff und 1 Stickstoff enthalt Anschliessend wird das Rohargon in weiteren Stufen gereinigt Das Gasgemisch wird zunachst auf Raumtemperatur erwarmt und auf 4 6 bar verdichtet Um den restlichen Sauerstoff zu entfernen wird danach Wasserstoff eingespritzt der an Edelmetall Katalysatoren mit dem Sauerstoff zu Wasser reagiert Nachdem dieses entfernt wurde wird in einer weiteren Kolonne das Argon das sich am unteren Ende der Kolonne anreichert vom restlichen Stickstoff getrennt so dass Argon mit einer Reinheit von 99 9999 Argon 6 0 produziert werden kann 18 Weitere Quellen fur die Gewinnung von Argon sind die Produktion von Ammoniak im Haber Bosch Verfahren sowie die Synthesegasherstellung etwa zur Methanolproduktion Bei diesen Verfahren die Luft als Ausgangsstoff nutzen reichern sich Argon und andere Edelgase im Produktionsprozess an und konnen aus dem Gasgemisch isoliert werden Wie beim Linde Verfahren werden auch hier die verschiedenen Gase durch Adsorption oder Rektifikation voneinander getrennt und so reines Argon gewonnen 18 Eigenschaften BearbeitenPhysikalische Eigenschaften Bearbeiten nbsp Ein 2 cm langes Stuck festes Argon Am linken Rand sind Tropfen schmelzenden Argons zu sehen nbsp Kubisch dichteste Kugelpackung von festem Argon a 526 pmArgon ist bei Normalbedingungen ein einatomiges farbloses und geruchloses Gas das bei 87 15 K 186 C kondensiert und bei 83 8 K 189 3 C erstarrt Wie die anderen Edelgase ausser dem Helium kristallisiert Argon in einer kubisch dichtesten Kugelpackung mit dem Gitterparameter a 526 pm bei 4 K 19 Wie alle Edelgase besitzt Argon nur abgeschlossene Schalen Edelgaskonfiguration Dadurch lasst sich erklaren dass das Gas stets einatomig vorliegt und die Reaktivitat gering ist Mit einer Dichte von 1 784 kg m3 bei 0 C und 1013 hPa ist Argon schwerer als Luft es sinkt also ab Im Phasendiagramm liegt der Tripelpunkt bei 83 8 K und 689 hPa 20 der kritische Punkt bei 150 86 K 48 960 hPa sowie einer kritischen Dichte von 0 536 g cm3 17 In Wasser ist Argon etwas loslich In einem Liter Wasser konnen sich bei 0 C und Normaldruck maximal 53 6 ml Argon losen 21 Chemische Eigenschaften Bearbeiten Als Edelgas reagiert Argon fast nicht mit anderen Elementen oder Verbindungen Bislang ist nur das experimentell dargestellte Argonfluorohydrid HArF bekannt das durch Photolyse von Fluorwasserstoff in einer Argonmatrix bei 7 5 K gewonnen wird und anhand neuer Linien im Infrarotspektrum identifiziert wurde Oberhalb von 27 K zersetzt es sich 22 Nach Berechnungen sollten weitere Verbindungen des Argons metastabil sein und sich verhaltnismassig schwer zersetzen diese konnten jedoch experimentell bislang nicht dargestellt werden Beispiele hierfur sind das Chloranalogon des Argonfluorohydrides HArCl aber auch Verbindungen bei denen das Proton durch andere Gruppen ersetzt ist etwa FArCCH als organische Argonverbindung und FArSiF3 mit einer Argon Silicium Bindung 23 Argon bildet einige Clathrate in denen es physikalisch in Hohlraume eines umgebenden Kristalls eingeschlossen ist Bei 183 C ist ein Argon Hydrat stabil jedoch ist die Geschwindigkeit der Bildung sehr langsam da eine Umkristallisierung stattfinden muss Ist das Eis mit Chloroform gemischt bildet sich das Clathrat schon bei 78 C 24 Stabil ist auch ein Clathrat von Argon in Hydrochinon 25 Isotope BearbeitenInsgesamt sind 23 Isotope sowie ein weiteres Kernisomer von Argon bekannt Von diesen sind drei namlich die Isotope 36Ar 38Ar und 40Ar stabil und kommen in der Natur vor Dabei uberwiegt bei weitem 40Ar mit einem Anteil von 99 6 am naturlichen irdischen Isotopengemisch 36Ar und 38Ar sind mit einem Anteil von 0 34 beziehungsweise 0 06 selten Von den instabilen Isotopen besitzen 39Ar mit 269 Jahren und 42Ar mit 32 9 Jahren die langsten Halbwertszeiten Alle anderen Isotope besitzen kurze Halbwertszeiten im Bereich von unter 10 ps bei 30Ar bis 35 04 Tagen bei 37Ar 26 40Ar wird fur die Altersbestimmung von Gesteinen genutzt Kalium Argon Datierung Dabei wird ausgenutzt dass instabiles 40K das in diesen enthalten ist langsam zu 40Ar zerfallt Je mehr Kalium zu Argon zerfallen ist desto alter ist das Gestein 27 Das kurzlebige Isotop 41Ar kann zur Uberprufung von Gasleitungen verwendet werden Durch das Durchleiten von 41Ar kann die Leistungsfahigkeit einer Beluftung oder Dichtigkeit einer Leitung festgestellt werden 17 39Ar wird hingegen fur die Altersbestimmung von Grund See und Ozeanwasser sowie von Gletschereis verwendet So lange das Wasser Kontakt zur Atmosphare hat lost sich Argon zu gleichen Teilen wie es in dieser vorkommt Sobald das Wasser von der Atmosphare abgeschlossen ist verringert sich der Anteil des gelosten 39Ar aufgrund seines Zerfalls mit einer Halbwertszeit von 269 Jahren Mittels Low Level Counting LLC oder Atom Trap Trace Analysis ATTA kann der verbliebene Anteil an 39Ar bestimmt und daruber das Alter berechnet werden 28 29 Liste der Argon IsotopeBiologische Bedeutung BearbeitenWie die anderen Edelgase hat Argon auf Grund der Reaktionstragheit keine biologische Bedeutung und ist auch nicht toxisch In hoheren Konzentrationen wirkt es durch Verdrangung des Sauerstoffs erstickend 30 Bei Drucken von mehr als 24 bar wirkt es narkotisierend 31 Verwendung Bearbeiten nbsp Argon Gasflaschen einer FeuerloschanlageAls gunstigstes und in grossen Mengen verfugbares Edelgas wird Argon in vielen Bereichen verwendet Die Produktion betrug 1998 weltweit etwa zwei Milliarden m bzw zwei km 18 Der grosste Teil des Argons wird als Schutzgas verwendet Es wird immer dann genutzt wenn der billigere Stickstoff nicht anwendbar ist Dazu zahlen vor allem Schweissverfahren fur Metalle die mit Stickstoff bei hohen Temperaturen reagieren etwa Titan Tantal und Wolfram Auch beim Metallinertgasschweissen und Wolfram Inertgasschweissen die etwa beim Schweissen von Aluminiumlegierungen oder hoch legierten Stahlen angewendet werden dient Argon als Inertgas Weiterhin wird es in der Metallurgie als Schutzgas etwa fur die Produktion von Titan hochreinem Silicium oder der Schmelzraffination sowie zum Entgasen von Metallschmelzen genutzt Argon ist ein Lebensmittelzusatzstoff E 938 und dient als Treib und Schutzgas bei der Verpackung von Lebensmitteln und der Weinherstellung 32 Argon wird als gasformiges Loschmittel vorwiegend fur den Objektschutz vor allem bei elektrischen und EDV Anlagen eingesetzt und wirkt dabei durch Sauerstoffverdrangung Fur diesen Zweck wird reines Argon oder ein Gasgemisch zusammen mit Stickstoff verwendet In der Analytik wird Argon als Trager und Schutzgas fur die Gaschromatographie und das induktiv gekoppelte Plasma ICP MS ICP OES verwendet 18 Gluhlampen werden haufig mit Argon Stickstoff Gemischen gefullt weil eine Gasfullung die Sublimation des Gluhfadens vermindert Argon hat dabei eine geringere Warmeleitfahigkeit als leichtere Gase ist aber preiswerter als andere schwerere und damit noch geringer warmeleitende Gase wie Krypton oder Xenon Ein Vorteil der geringeren Warmeleitfahigkeit ist eine hohere mogliche Gluhtemperatur und damit hohere Lichtausbeute Ebenfalls wegen der geringen Warmeleitfahigkeit wird es als Fullgas fur Isolierglasscheiben verwendet Auch in Gasentladungslampen dient Argon als Leuchtgas mit einer typischen violetten Farbe Wird etwas Quecksilber dazugegeben andert sich die Farbe ins Blaue Weiterhin ist Argon das Lasermedium in Argon Ionen Lasern nbsp nbsp Argon Gasentladungsrohren verschiedener Bauformen Im Bereich der Stahlerzeugung kommt Argon eine besonders wichtige Rolle im Bereich der Sekundarmetallurgie zu Mit der Argon Spulung kann die Stahllegierung entgast und gleichzeitig homogenisiert werden speziell wird dabei der unerwunschte geloste Stickstoff aus der Schmelze entfernt 33 Beim Tauchen wird Argon insbesondere bei der Nutzung des heliumhaltigen Trimix als Atemgas dazu verwendet um Trockentauchanzuge zu fullen bzw damit zu tarieren Hierbei wird ebenfalls die geringe Warmeleitfahigkeit des Gases genutzt um das Auskuhlen des Anzugtragers zu verzogern 34 Als Atemgas sind dagegen Gasgemische aus Argon und Sauerstoff Argox 35 weitgehend ungeeignet da Argon um den Faktor 2 3 narkotisierender als Stickstoff ist 36 und damit Tauchtiefen bis nur maximal etwa 15 Meter gefahrlos zu erreichen sind Die Ursache fur den nakotisierenden Effekt ist die gute Lipidloslichkeit von Argon unter Druck 37 Seit Mai 2014 ist Argon auf der Dopingliste der Welt Anti Doping Agentur WADA Durch den bei der Inhalation von Argon entstehenden Sauerstoffmangel wird offensichtlich die Bildung von korpereigenem Erythropoetin EPO aktiviert Aus demselben Grund ist auch Xenon auf der Dopingliste 38 Literatur BearbeitenP Haussinger R Glatthaar W Rhode H Kick C Benkmann J Weber H J Wunschel V Stenke E Leicht H Stenger Noble Gases In Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley VCH Weinheim 2006 doi 10 1002 14356007 a17 485 Eintrag zu Argon In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 19 Juni 2014 A F Holleman E Wiberg N Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie 102 Auflage Walter de Gruyter Berlin 2007 ISBN 978 3 11 017770 1 S 417 429 Weblinks Bearbeiten nbsp Commons Argon Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien nbsp Wiktionary Argon Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme UbersetzungenEinzelnachweise Bearbeiten Harry H Binder Lexikon der chemischen Elemente S Hirzel Verlag Stuttgart 1999 ISBN 3 7776 0736 3 a b Die Werte fur die Eigenschaften Infobox sind wenn nicht anders angegeben aus www webelements com Argon entnommen Angegeben ist der von der IUPAC empfohlene Standardwert da die Isotopenzusammensetzung dieses Elements ortlich schwanken kann ergibt sich fur das mittlere Atomgewicht der in Klammern angegebene Massenbereich Siehe IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights Standard Atomic Weights of 14 Chemical Elements Revised In Chemistry International 40 2018 S 23 doi 10 1515 ci 2018 0409 a b c d e Eintrag zu argon in Kramida A Ralchenko Yu Reader J und NIST ASD Team 2019 NIST Atomic Spectra Database ver 5 7 1 Hrsg NIST Gaithersburg MD doi 10 18434 T4W30F physics nist gov asd Abgerufen am 11 Juni 2020 a b c d e Eintrag zu argon bei WebElements www webelements com abgerufen am 11 Juni 2020 a b c Eintrag zu Argon in der GESTIS Stoffdatenbank des IFA abgerufen am 25 April 2017 JavaScript erforderlich Robert C Weast Hrsg CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC Chemical Rubber Publishing Company Boca Raton 1990 ISBN 0 8493 0470 9 S E 129 bis E 145 Werte dort sind auf g mol bezogen und in cgs Einheiten angegeben Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete masseinheitslose SI Wert a b Yiming Zhang Julian R G Evans Shoufeng Yang Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks In Journal of Chemical amp Engineering Data 56 2011 S 328 337 doi 10 1021 je1011086 William H Brock Viewegs Geschichte der Chemie Vieweg Braunschweig 1997 ISBN 3 540 67033 5 S 211 216 John Meurig Thomas Argon und das nichtinerte Paar Rayleigh und Ramsay In Angew Chem 116 2004 S 6578 6584 doi 10 1002 ange 200461824 William Ramsay The Rare Gases of the Atmosphere Nobelpreisrede 12 Dezember 1904 Fritz Von Schroter Die Bedeutung der Edelgase fur die Elektrotechnik In Naturwissenschaften 8 32 1920 S 627 633 doi 10 1007 BF02448916 A G W Cameron Abundances of the elements in the solar system In Space Science Reviews 15 1970 S 121 146 PDF P R Mahaffy H B Niemann A Alpert S K Atreya J Demick T M Donahue D N Harpold T C Owen Noble gas abundance and isotope ratios in the atmosphere of Jupiter from the Galileo Probe Mass Spectrometer In J Geophys Res 105 2000 S 15061 15071 Abstract David R Williams Earth Fact Sheet NASA Greenbelt Stand 20 Mai 2009 Chris J Ballentine Geochemistry Earth holds its breath In Nature 449 2007 S 294 296 doi 10 1038 449294a a b c Eintrag zu Argon In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 19 Juni 2014 a b c d P Haussinger R Glatthaar W Rhode H Kick C Benkmann J Weber H J 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