Историю открытия аргона можно отсчитывать с 1785 года, когда английский физик и химик Генри Кавендиш, изучая состав воздуха, действовал электрическим разрядом на смесь атмосферного азота и кислорода. Реакция приводила к образованию поглощавшегося водой диоксида азота. Затем Кавендиш поглощал непрореагировавший кислород с помощью сульфида калия. Казалось бы, газообразные компоненты атмосферы на этом должны были бы кончиться, однако во всех экспериментах Кавендиш наблюдал, что остается некий не реагирующий ни с чем и не поглощаемый ничем газ, объем которого составляет около 1/120 от объема изначально взятого воздуха. Результаты эксперимента были опубликованы в 1785 году, однако природу газа, который не поглощался и не реагировал, Кавендиш объяснить не мог и просто описал наблюдаемые результаты как эмпирический факт. В скором времени об этом наблюдении Кавендиша на какое-то время забыли.
История с аргоном продолжилась в 1892 году, когда британский физик Рэлей, столкнулся с неразрешимой, как казалось, задачей - значения плотности (а значит и молекулярная масса) азота, выделенного из воздуха и полученного химическим путем, различались в четвертой значащей цифре, но это различие воспроизводилось регулярно, то есть списать феномен на ошибку эксперимента не было возможно.
Отчаявшись решить задачу с разной молекулярной массой азота самостоятельно, Рэлей опубликовал в журнале Nature письмо к ученым с просьбой дать объяснение этому факту. Помочь Рэлею вызвался известный уже в то время английский химик Уильям Рамзай. Он предположил, что азот воздуха содержит примеси неизвестного и более тяжелого газа. Параллельно с этим Джеймс Дьюар посоветовал Рэлею обратить внимание на описание опытов Кавендиша. Рамзай и Рэлей решили разделить усилия, пойдя двумя путями. Рамзай собирался найти более тяжелый газ в азоте, выделенном из воздуха, а Рэлей — посмотреть, не образуется ли при разложении солей аммония более легких газов.
Рамзай поглотил весь азот из «воздушного» образца, пропуская его над нагретым магниевым порошком. Азот с магнием прореагировали с образованием нитрида магния, однако 1% газа не реагировал ни с чем, плотность его была почти в полтора больше, чем у азота. В атомном спектре нового газа содержались новые красные и зеленые линии, что подтвердило открытие нового элемента. Сейчас очевидно, что выделенный Рамзаем образец аргона был загрязнен другими инертными газами, содержащимися в нашей атмосфере.
Рамзай и Рэлей потратили много времени на изучение реакционной способности нового газа. Но, как и следовало ожидать, пришли к выводу: их газ совершенно недеятелен. Это было ошеломляющей новостью — до той поры не было известно ни одного настолько инертного вещества. В итоге свое название аргон получил от древнегреческого слова ἀργός — «ленивый, медленный, неактивный». О «лени» этого элемента можно судить по тому, что от его открытия до получения его соединения с другими элементами прошло более ста лет.
В настоящее время известно только одно химическое соединение аргона — гидрофторид аргона (HArF). Оно было получено в 2000 году в группе финского химика Маркку Рясянена в Хельсинкском университете (Markku Räsänen, 2013. Argon out of thin air). Исследователи при температуре −265°C облучали ультрафиолетом смесь аргона и фтороводорода, находящихся на подложке из иодида цезия. Нагрев меньше чем на десять градусов — до −256°C — приводит к разрушению гидрофторида аргона на аргон и фтороводород.
Интересно, что и сам Дмитрий Иванович, и многие сторонники Периодического закона Менделеева того времени не сочли открытие аргона открытием нового химического элемента — они посчитали, что Рамзаю с Рэлеем удалось выделить из воздуха некое чрезвычайно инертное соединение, а не простое вещество. Уже бытовало мнение, что Периодическая система составлена, а в ее пустых клетках могут содержаться только элементы-металлы, и никаких новых элементов, а тем более новых групп, появляться не должно (кстати, это еще одна причина, по которой гелий так долго считали металлом). Даже последовавшее в 1895 году обнаружение гелия — второго чрезвычайно инертного в химическом отношении газа — многих не убеждало в том, что Периодическую систему нужно слегка подправить. Кто-то считал обнаруженный на Земле гелий артефактом, а кто-то — некими чудесными «эманациями», лежащими вне поля интересов химии.
#IYPT2019
