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稀有氣體的發現和用途

時間:2017/3/24 9:53:55  作者:  點擊量:

二百多年前,人們已經知道,空氣里除了少量的水蒸氣、二氧化碳外,其余的就是氧氣和氮氣。

1785年,英國科學家卡文迪許②通過實驗發現,把不含水蒸氣、二氧化碳的空氣除去氧氣和氮氣后,仍有很少量的殘余氣體存在。這種現象在當時并沒有引起化學家的重視。一百多年后,英國物理學家雷利③測定氮氣的密度時,發現從空氣里分離出來的氮氣每升質量是1.2572克,而從含氮物質制得的氮氣每升質量是1.2505克。經多次測定,兩者質量相差仍然是幾毫克。可貴的是雷利沒有忽視這種微小的差異,他懷疑從空氣分離出來的氮氣里含有沒被發現的較重的氣體。于是,他查閱了卡文迪許過去寫的資料,并重新做了實驗。

1894年,他在除掉空氣里的氧氣和氮氣以后,得到了很少量的極不活潑的氣體。與此同時,雷利的朋友、英國化學家拉姆塞①用其它方法從空氣里也得到了這樣的氣體。經過分析,判斷該氣體是一種新物質②。由于這氣體極不活潑,所以命名為氬(拉丁文原意是“懶惰”)。

以后幾年里,拉姆塞等人又陸續從空氣里發現了氦氣、氖氣、氪氣和氙氣。氦、氖、氬、氪、氙等氣體總稱稀有氣體,這些氣體都是沒有顏色,沒有氣味的。過去,人們認為這些氣體不跟其它物質發生化學反應,曾把它們叫做惰性氣體。但隨著科學技術的發展,已經發現,在一定的條件下,有些稀有氣體也能跟某些物質發生化學反應,生成其它物質。

由于稀有氣體的特殊性質,它在生產和科學研究中有廣泛的應用。

人們利用稀有氣體一般不跟其它物質發生化學反應的這種性質,在一些工業生產中,常常把它們用作保護氣。例如,用電弧焊接火箭、飛機、輪船、導彈等用的不銹鋼、鋁或鋁合金等時,可以用氬氣來隔絕空氣,防止金屬在高溫下跟其它物質起反應。還可以把氬氣和氮氣混合充入燈泡里,使燈泡經久耐用。

稀有氣體在通電時會發出有色的光。因此,它們在電光源中有特殊的應用。燈管里充入氬氣,通電時會發出紫藍色光;充入氦氣,通電時會發出粉紅色光;充入氖氣,通電時會發出紅光,這種光能穿透濃霧,所以氖燈可用作航空、航海的指示燈。五光十色的霓虹燈就是利用稀有氣體的這種性質制成的。在石英玻璃管里充入氙氣的氙燈,通電時能發出比熒光燈強幾萬倍的強光,因此叫做“人造小太陽”。這種燈可用于廣場、體育場、飛機場等的照明。

氖氣、氪氣、氙氣還可用于激光技術等方面。氦氣在原子反應堆技術中可用作冷卻劑。作為麻醉劑,氙氣在醫學上也很受重視。

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