稀有气体(氦氖氪氙)的广泛应用
氦:氦气很轻,是除氢以外最轻的元素。它的重量只有同体积空气的1/7。由于氦不象氢那样
会燃烧,使用非常安全。因此人们便用氦气来代替氢气填充气球或飞艇的气囊。用氦气填装的
飞艇的上升能力,大约等于同体积用氢气填装的飞艇的93%。氦最近还被人们混在塑料、人造
丝、合成纤维中,制成非常轻盈的泡沫塑料、泡沫纤维。
氦又是极难溶于水的气体,100个体积的水在0 ℃时大约只能溶解1个体积的氦。在医学上,便
利用氦的这一特性来防止“潜水病”。过去当潜水员潜入海底时,由于深海压力很大,吸进体
内的空气中的氮气随着压力的增加大量溶解在血液中,而当潜水员出海时压力猛然下降,原先
溶在血液中的氮气便纷纷跑了出来,以致使血管阻塞而造成死亡,这种病叫作“潜水病”,现
在人们利用氦气与氧气混合,制成“人造空气”(79%的氦气,21%的氧气)来供给潜水员呼
吸,由于氦在血液中溶解很少,因此,潜水员即使潜入海中100米以下,也不会再得“潜水病
”。这种“人造空气”也常用来医治支气管气喘和窒息等病。因为它的密度只有空气的1/3,
因此呼吸时要比吸空气轻松的多,可以减少病人的呼吸困难。
氦是最难液化的气体,曾被认为是“永久气体”,直到1908年才终于被液化。一方面它在-25
0℃节流膨胀时才自身开始冷却,另一方面它的临界温度最低,只有先用液氢预冷后才可以被
液化。氦在-267.9 ℃以下才能变成液体,在-272.2 ℃以下才会变成“氦冰”。现在,在低温
工业上,液氦常被用作冷却剂。
由于氦的性质与理想气体接近(绝对零度为-273.16 ℃),所以是精密气体温度计理想的填充
材料。氦具有极高的激发电势,在电子管工业上,常用氦作填充气体。也可用来作辉光灯、验
极器,高压指示器等。氦由于化学性质极不活泼,几乎不与别的元素相化合。在工业上焊接金
属Mg、Al、Ti和不锈钢时作为保护气体,隔绝空气以防金属在焊接时被氧化。氦在大气中的含
量很少,按体积计算仅占百万分之五,但在天然气中含量较多,达2~6%。现在工业上大都是
从天然气中来制取氦。
氖:氖的导电性比空气大75倍。在放电管内,在电场的激发下,氖能射出红色的光,霓虹灯便
是利用氖的这一特性制成的。在霓虹灯的两端,装着两个用Fe、Cu、Al或Ni制成的电极,灯管
里装着氖气,一通电氖气受到电场的激发,放出红色的光。这种红光在空气中的透射性能很强,
可以穿过浓雾,因此氖灯还常用在港口、机场、水陆交通线的标灯上。
氖在空气中的含量极少,1 m3的空气中只含氖气18 cm3。现在人们用分馏液态空气的方法制
取氖。
氪:氪气是一种无色、无臭、无味的惰性气体,比空气约重2倍。十分不活泼,不能燃烧也不
助燃。氪气在空气中的含量极少,每1m3空气中仅含氪气1.14ml。
氪气在电光源上有着重要的应用,它可以充填高级电子管、实验室用的连续紫外光灯。氪气灯
不仅省电,寿命长,发光率高,体积小,它还是矿井中的重要光源。不仅如此,氪气还能制成
不需要电的原子灯。由于氪气灯的透射率非常高,还可作野战中越野战车的照射灯,飞机跑道
灯等。氪气还常用于高压水银灯、钠灯、闪光灯、电压管等。
氪气在医疗、科研上也有着广泛应用。氪的放射性同位素可以作显踪剂在医疗上应用。氪气可
用于气体激光器和等离子流中,还可用于填充游离室,以测量高度射线,并用作X射线工作是的
遮光材料。
氙:氙气在电场的激发下,能射出类似于太阳光的连续光谱,高压长弧氙灯就是利用这一特性
制成的。氙灯是60年代才发展起来的新光源之一,这种灯的灯管是耐高温、耐高压的石英做成
的。两端各装入一个钨电极,管内充入高压氙气,压强可达到几十个大气压。通电后,氙气受
激发,射出强烈的白光,一盏六万W的氙灯的亮度,相当于九百只100支光的普通灯泡。高压
长弧氙灯可用于电影摄影、舞台照明、放映、纺织和油漆工业的照光以及广场、运动场的照明
用。一盏氙灯一般可照明1000多个h,氙灯能放出紫外线,因此在医疗上也得到应用。
氙也大量被用来填充光电管,利用在真空技术上,用氙制造的照相闪光灯,可以连续使用几千
次。而普通的镁光灯只能使用一次。
在原子能工业上,氙可以用来检验高速粒子、γ粒子、介子等的存在,氙的同位素还可以代替
X射线来探测金属内部的伤痕。
氙还具有一定的麻醉作用,它能溶于细胞汁的油脂中而引起细胞的膨胀和麻醉,从而使神经末
梢作用暂时停止。人们曾使用80%氙和20%的氧组成混合气体,作为无副作用的麻醉剂。
虽然氙是一种稀有气体,但在1962年首次人工合成了第一个具有化学键的化合物六氟铂酸氙
XePtF6以后,又先后合成了许多氙的化合物。1972年人们又合成了第一个氙与金属形成的新
型化合物,为氙的使用开辟了新的途径。
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