惰性气体有哪些神奇的应用?

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惰性气体包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)和氡(Rn)。它们原本常被称为稀有气体,但后来发现,氩气(Ar)在地球大气层的含量占0.923%,胜过二氧化碳(0.03%);而氦气(He)在地球大气层的含量确实很少,但在宇宙中,它占有23%,仅次于氢(75%)。

宇宙中的氦由氢聚变产生的,存在于各恒星的表面。所以,它们又改称为惰性气体,表示它们化学性质很稳定。这些惰性气体虽然含量极少,但是其作用却很广,让我们来了解一下它们的神奇之处。这些惰性气体大都有这些共同作用:

广泛应用于航空航天和飞机制造业,从制造到飞行的整个过程。在焊接精密零件或镁、铝等活泼金属,制造半导体晶体管的过程中,以及机械加工原子能反应堆的核燃料钚,常用惰性气体作保护气。

惰性气体还可用于准分子激光器,这是因为,它们可形成短暂存在的电子激发态受激子。这些用于激光器的受激子可能是稀有气体二聚体(如Ar2、Kr2或Xe2)。准分子激光有诸多工业、医药和科学用途:集成电路制造过程中的显微光刻法和微制造必须用到准分子激光;激光手术,例如血管再成形术和眼部手术也需用到准分子激光。

这些气体在电压下通电会发不同的光,世界上第一盏霓虹灯就是填充氖气制成的。通电时,氦气发出淡红色光,氖灯发出红光,氩气发出蓝紫光,氪发出蓝绿色光,氙发出亮白色光。有了它们,我们夜晚的城市才被装点的如此绚烂多彩。

其理由在于惰性气体的“惰性”是相对的。这里的“惰性”指的是惰性气体都是由最外层有八个电子(氦最外层两个电子已排满)的稳定结构的单原子构成。因此,长期以来人们一直认为惰性气体不可能与其它物质反应生成化合物。但事实并非如此,1962年英国化学家巴特利特(Bartlett)通过实验,得到了惰性气体的第一个化合物六氟铂酸氙(XePtF6)。以后人们又陆续制得了二氟化氙、四氟化氙、二氟化氪等等。但到现在为止,还没有制得氩、氖、氦的化合物,人们对稀有气体的研究还在继续进行。 尽管稀有气体很不活泼,但是,它们依然在工业、医学、尖端科学及日常生活中发挥着它们的特长: 1.利用稀有气体极不活泼的化学性质,在生产中做保护气。例如,在电灯泡内充入氮氩混合气体可减少钨丝的损坏,延长灯泡的使用寿命。除此以外,在半导体工业、原子反应堆的机械加工中以及制造飞机、火箭等工艺中都需用稀有气体做保护气。 2.利用稀有气体在通电时会发出有色光的性质,在电光源中有特殊的应用。例如,五光十色的霓红灯就是充入了不同比例的氖气、氩气、氦气的缘故。氖灯透雾性强,用于做码头、机场的灯标;氙灯发光强度高,被誉为“人造小太阳”。 3.氦气代替氢气填充气球或飞艇不会发生爆炸。 4.用稀有气体制成多种混合气体激光器,应用于测量和通讯。 5.用氦气代替氮气跟氧气混合成“人造空气”供潜水员呼吸,不会发生“气塞症”。 6.医学上应用氙气做麻醉剂。 稀有气体的应用十分广泛,人们还在不断研究探索,相信稀有气体还会发挥出更大作用。


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