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化学元素趣闻--零族元素

来源:未知作者:王宗峰 点击:所属专题: 化学元素简介 零族
太阳的元素——氦 1868年德国天文学家詹逊和英国物理学家乐耶尔,在用光谱分析法研究太阳光谱时,发现了一种新元素。由于这种元素当时在地球上还未发现过,因此他们把它命名为“氦”,按照拉丁文原意,就是“太阳”的意思。其实,地球上也有氦,1895年英国化学家拉姆赛

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太阳的元素——氦

1868年德国天文学家詹逊和英国物理学家乐耶尔,在用光谱分析法研究太阳光谱时,发现了一种新元素。由于这种元素当时在地球上还未发现过,因此他们把它命名为“氦”,按照拉丁文原意,就是“太阳”的意思。其实,地球上也有氦,1895年英国化学家拉姆赛,在分析钇铀矿时便发现了氦。后来,人们在大气中、水中,以至陨石和宇宙线中也发现了氦。

氦是一种无色、无味、无臭的惰性气体。它和其他惰性气体一样,都是单原子分子。在大气中,它的含量很少,按体积计算,仅占百万分之五。不过,从地下冒出的天然气中,氦的含量较多,达2—6%。现在,工业上都是利用天然气来制取氦的。

氦很轻。在所有的元素中,除了氢外,就数氦最轻了,它的重量只有同体积的空气的七分之一。由于氦不象氢那样会燃烧,使用非常安全,因此,人们便用氦来代替氢气,填充气球和飞艇的气囊。用氦气填装的飞艇的上升能力,大约等于同体积的用氢气填装的飞艇的93%。不过,氦比较贵。充填一个现代化的飞艇,约需20万立方米的氦。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体积的水在0℃时,大约只能溶解1体积的氦。在医学上,便利用氦的这一特性来医治“潜水病”。过去,当潜水员潜入海底时,由于深海压力很大,吸进体内的空气的氦气,随着压力的增加大量溶解在血液里;而当潜水员出水时,压力猛然下降,原先溶在血液里的氮气纷纷跑出来,以致使血管阻塞而造成死亡。这种病叫做“潜水病”。现在,人们利用氦气和氧气混合,制成“人造空气”来供给潜水员呼吸。由于氦起在血液中溶解很少,因此,潜水员即使沉降到离水面一百米以下的水底,也不会再患“潜水病”。这种“人造空气”也常被用来医治支气管气喘和窒息等病,因为它的密度只及空气的三分之一,因此呼吸时要比呼吸空气轻松的多,可以减少病人呼吸的困难。

氦是最难液化的气体,曾经被认为是“永久气体”,意思是说,氦是永远不能被变成液态的。直到1908年才终于被液化。氦在-286℃以下才变成液态,在-272.2℃以下才会变成“氦冰”——固态氦。现在,在低温工业上,液态氦常被用作冷却剂。

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。氦也被用来制造精密温度计、辉光灯、验极器、高压指示器等。

氦的化学性质极不活泼,几乎不和别的元素相化合,是惰性气体之一。在工业上,当焊接金属时,常用氦作保护气体,隔绝空气,防止金属在焊接时被氧化。

化学元素趣闻--零族元素


(很多氦气球就可以带你实现飞天梦想)
 

 住在霓虹灯里的气体——氖和氩

霓虹灯是法国化学家克劳德在1910年发明的,它的英文原意是“氖灯”的意思。这是因为世界上第一盏霓虹灯是填充氖气制成的。

氖是1898年被英国化学家拉姆赛发现的,它的希腊文原意是“新”,意即从空气中发现的新气体。

氖是一种无色的气体,在-246℃会变成液体,温度降到-249℃,才变成白色的结晶体。

氖是惰性气体,化学性质极不活泼,几乎不与别的元素化合。在空气中,氖的含量极少,一立方米的空气中,也只有18立方厘米的氖。现在,人们用分馏液态空气的办法制取氖。

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,装着两个用铁、铜、铝、镍制成的电极,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。氖灯射出的红光,在空气中透射力很强,可以穿过浓雾。因此,氖灯还常用在港口、机场、水陆交通线的灯标上。

化学元素趣闻--零族元素


最早发现的惰性气体----氩


       
氩,是最早发现的惰性气体,1894年拉姆赛和雷拉就发现了它,它的希腊文原意是“不活泼”的意思。

在空气中,氩的含量并不太少,按体积计算,约占0.93%——将近百分之一,比起别的惰性气体来,氩是空气中含量最多的了。

氩也是无色的气体,但比较重。在一个大气压和0℃时,1升氩气重1.7837克,几乎比空气重50%。在电场激发下,氩会射出浅蓝色的光。因此,它被用来填充在霓虹灯管里。除了装氖和氩以外,还有的霓虹灯里是充进氦气,射出淡红色的光;有的充进水银蒸气,射出绿紫色的光。也有的是装着氖、氩、氦、水银蒸气等四种气体(或三种、二种)的混合物。由于各种气体的比例不同,便能得到五光十色的各种霓虹灯。

除了制造霓虹灯外,氩气还用来填充普通的白炽电灯泡。因为氩是空气中含量最多的一种惰性气体,比较易得,而且氩分子运动速度相当小,导热性差,用氩来填充电灯泡,可以大大延长灯泡的寿命和增加亮度。在焊接金属时,常用氩作保护气体,焊接一些化学性质非常活泼的金属,如镁、铝等,这样可防止这些金属在高温中氧化。原子能反应堆的核燃料钚,在空气中也会迅速氧化,同样需在氩气保护下进行机械加工。现在,我国许多工厂都已采用氩弧焊接技术。

在低温下,可以用铝硅酸钠作“分子筛”,它能吸附氧而使氩穿过,也就是把氧留在“筛”上,使氩“筛”过去,这样,可以制得纯度为99.996%的氩气。

化学元素趣闻--零族元素

                             

(让人心生欢喜的霓虹灯)

“小太阳”里的“居民”——氙

“人造小太阳”,就是高压长弧氙灯的俗称。高压长狐氙灯的“主角”便是氙气。

氙是在1898年被英国化学家拉姆赛和特拉威尔斯发现的。它在空气中的含量极少,仅占总体积的一亿分之八,因此,它的希腊文原意便是“生疏”的意思。现在,人们使用分馏液态空气的方法来制取氙。

氙气是一种无色的气体,比同体积的空气重三倍多。在-108℃时,氙会变成无色液体,当温度降到-110.5℃时,会变成白色结晶体。

氙也是一种惰性气体,化学性质及不活泼,一向被认为是“懒惰”的元素,是“永远不与任何东西相化合”的元素。然而,经过人们长期的努力,终于突破了氙“永远不与任何东西相化合”的形而上学的观点。1962年,加拿大一位化学家,用六氟化铂与氙作用,首先制成了一种黄色的六氟化氙固体化合物。紧接着,人们又陆续制得了二氟化氙、四氟化氙、二氧化氙、三氟氧化氙、四氟氧化氙等化合物。1972年,人们还合成了第一个氙与金属形成的新型化合物。

氙在电场的激发下,能射出类似于太阳光的连续光谱。高压长弧氙灯便是利用氙的这一特性制成的。氙灯是六十年代才发展起来的新光源之一。这种灯的灯管是用耐高温、耐高压的石英管做成的,两头焊死,各装入一个钨电极,管内充入高压氙气。有的高压氙灯内,氙气的压力高达几十个大气压。通电后,氙气受激发,射出强烈的白光。一只六万瓦的氙灯的亮度,相当于九百只一百支光的普通灯泡!高压长狐氙登科用于电影摄影、舞台照明、放映、纺织和油漆工业照明以及广场、运动场的照明用。一盏氙灯,一般可照明一千多小时。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和用在真空技术上。用氙制造的照相闪光灯,可以连续时用几千次,而普通的镁光灯,却只能使用一次。

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。

有趣的是,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。人们曾试用80%氙和20%氧组成的混合气体,作为麻醉剂。只不过由于氙比较少,因此目前还不能广泛使用它作麻醉剂。

化学元素趣闻--零族元素

(英国化学家威廉.拉姆赛发现惰性气体并确定他们在元素周期表中的位置,获得1904年的诺贝尔化学奖)

(责任编辑:化学自习室)
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