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Relación oxígeno-argón

En química , la relación oxígeno-argón de una muestra (o relación oxígeno/argón ) es una comparación entre las concentraciones de oxígeno (O 2 ) y el gas noble argón (Ar), ya sea en el aire o disuelto en un líquido como el agua de mar. Los dos gases tienen propiedades físicas muy similares, como la solubilidad y la difusividad , así como una dependencia similar de la temperatura, lo que hace que sea fácil compararlos. [1] [2]

Aplicaciones

Actividad biológica en el agua de mar

Esta relación permite medir la productividad primaria del océano. La concentración de oxígeno disuelto en el agua de mar varía en función de procesos biológicos ( fotosíntesis y respiración ) y físicos (intercambio de gases entre el aire y el mar, cambios de temperatura y presión, mezcla lateral y difusión vertical). Las concentraciones de argón, en cambio, varían únicamente en función de procesos físicos. [3]

Esta técnica fue utilizada por primera vez por Craig y Hayward (1987) cuando separaron las sobresaturaciones de oxígeno en un componente biológico y uno físico. [4] Esta sobresaturación de O 2 /Ar se puede definir como

∆(O 2 /Ar)=(c(O 2 )/c(Ar)) / (c sat (O 2 )/(c sat (Ar))) -1

donde (∆O 2 )/Ar es la diferencia entre la producción de O 2 mediante la fotosíntesis y la eliminación mediante la respiración, c es la concentración de gas disuelto y c sat es la concentración saturada del gas en el agua a una temperatura, salinidad y presión específicas. [3]

Las concentraciones de oxígeno y argón se pueden comparar utilizando muestras de sistemas de agua a bordo de barcos utilizando un espectrómetro de masas de entrada de membrana (MIMS) [3] o un espectrómetro de masas de entrada de equilibrador (EIMS). [5] Las mediciones se pueden utilizar junto con los valores de intercambio de gases aire-mar para calcular los flujos de O2 aire-mar inducidos biológicamente y la producción neta de la comunidad.

Determinación de tasas de fuga en envases sellados

Debido a que el oxígeno y el argón se filtran a través del material de embalaje a diferentes velocidades, comparar las proporciones dentro de un paquete puede determinar si se ha filtrado aire del exterior y con qué rapidez. [6]

Fabricación

Las características del acero, en particular el contenido de carbono y cromo, se pueden controlar ajustando la relación oxígeno/argón durante el proceso de fabricación. [7] La ​​relación oxígeno/argón también es importante en la creación de películas delgadas utilizadas en la fabricación de baterías de iones de litio. [8]

Referencias

  1. ^ Spitzer, WS y WJ Jenkins (1989). "Tasas de mezcla vertical, intercambio de gases y nuevas estimaciones de producción a partir de ciclos de gas estacionales en la capa superior del océano cerca de Bermudas". J. Mar. Res . 47 (1): 169–196. doi :10.1357/002224089785076370. hdl : 1912/5389 .
  2. ^ Benson, BB (1965). "Algunas reflexiones sobre los gases disueltos en los océanos | en Proc. Symp. on Mar. Geochem. DR Schink y JT Corless, eds., Univ. of Rhode Island Occasional Pub. No.3": ​​91–107. {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  3. ^ abc Reuer, MK; Barnett, B.; Bender, ML (2005). "Estimaciones de productividad marina a partir de mediciones continuas de la relación O‐2/Ar mediante espectrometría de masas de entrada de membrana". Geophys. Res. Lett . 32 (19): n/a. Bibcode :2005GeoRL..3219605K. doi : 10.1029/2005GL023459 .
  4. ^ Craig, H.; Hayward, T. (1987). "Sobresaturaciones de oxígeno en el océano: contribuciones biológicas frente a físicas". Science . 235 (4785): 199–202. Bibcode :1987Sci...235..199C. doi :10.1126/science.235.4785.199. PMID  17778634. S2CID  40425548.
  5. ^ Cassar, N.; Barnett, BA; Bender, ML; Kaiser, J.; Hamme, RC; Tilbrooke, B. (2009). "Medidas continuas de alta frecuencia de O2/Ar disuelto mediante espectrometría de masas de entrada del equilibrador". Anal. Chem . 81 (5): 1855–1864. doi :10.1021/ac802300u. PMID  19193192.
  6. ^ Greenhouse, Hal (5 de octubre de 2011). Hermeticidad de los paquetes electrónicos. William Andrew. p. 292. ISBN 978-1-4377-7878-6.
  7. ^ Beddoes, J.; Bibby, M. (28 de mayo de 1999). Principios de los procesos de fabricación de metales. Butterworth-Heinemann. pág. 276. ISBN 978-0-08-053955-3.
  8. ^ Surampudi, Subbarao (2000). Baterías de litio: Actas del Simposio Internacional. The Electrochemical Society. pág. 610. ISBN 978-1-56677-248-8.