太陽(yáng)的元素——氦

1868年德國(guó)天文學(xué)家詹遜和英國(guó)物理學(xué)家樂耶爾，在用光譜分析法研究太陽(yáng)光譜時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種新元素。由于這種元素當(dāng)時(shí)在地球上還未發(fā)現(xiàn)過，因此他們把它命名為“氦”，按照拉丁文原意，就是“太陽(yáng)”的意思。其實(shí)，地球上也有氦，1895年英國(guó)化學(xué)家拉姆賽，在分析釔鈾礦時(shí)便發(fā)現(xiàn)了氦。后來(lái)，人們?cè)诖髿庵?、水中，以至隕石和宇宙線中也發(fā)現(xiàn)了氦。

氦是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的惰性氣體。它和其他惰性氣體一樣，都是單原子分子。在大氣中，它的含量很少，按體積計(jì)算，僅占百萬(wàn)分之五。不過，從地下冒出的天然氣中，氦的含量較多，達(dá)2—6%?，F(xiàn)在，工業(yè)上都是利用天然氣來(lái)制取氦的。

氦很輕。在所有的元素中，除了氫外，就數(shù)氦最輕了，它的重量只有同體積的空氣的七分之一。由于氦不象氫那樣會(huì)燃燒，使用非常安全，因此，人們便用氦來(lái)代替氫氣，填充氣球和飛艇的氣囊。用氦氣填裝的飛艇的上升能力，大約等于同體積的用氫氣填裝的飛艇的93%。不過，氦比較貴。充填一個(gè)現(xiàn)代化的飛艇，約需20萬(wàn)立方米的氦。氦，最近還被人們混在塑料、人造絲、合成纖維中，制成非常輕盈的泡沫塑料、泡沫纖維。

氦又是極難溶于水的氣體，100體積的水在0℃時(shí)，大約只能溶解1體積的氦。在醫(yī)學(xué)上，便利用氦的這一特性來(lái)醫(yī)治“潛水病”。過去，當(dāng)潛水員潛入海底時(shí)，由于深海壓力很大，吸進(jìn)體內(nèi)的空氣的氦氣，隨著壓力的增加大量溶解在血液里；而當(dāng)潛水員出水時(shí)，壓力猛然下降，原先溶在血液里的氮?dú)饧娂娕艹鰜?lái)，以致使血管阻塞而造成死亡。這種病叫做“潛水病”?，F(xiàn)在，人們利用氦氣和氧氣混合，制成“人造空氣”來(lái)供給潛水員呼吸。由于氦起在血液中溶解很少，因此，潛水員即使沉降到離水面一百米以下的水底，也不會(huì)再患“潛水病”。這種“人造空氣”也常被用來(lái)醫(yī)治支氣管氣喘和窒息等病，因?yàn)樗拿芏戎患翱諝獾娜种?，因此呼吸時(shí)要比呼吸空氣輕松的多，可以減少病人呼吸的困難。

氦是最難液化的氣體，曾經(jīng)被認(rèn)為是“永久氣體”，意思是說(shuō)，氦是永遠(yuǎn)不能被變成液態(tài)的。直到1908年才終于被液化。氦在-286℃以下才變成液態(tài)，在-272.2℃以下才會(huì)變成“氦冰”——固態(tài)氦?，F(xiàn)在，在低溫工業(yè)上，液態(tài)氦常被用作冷卻劑。

氦具有極高的激發(fā)電勢(shì)，在電子管工業(yè)上，常用氦作填充氣體。氦也被用來(lái)制造精密溫度計(jì)、輝光燈、驗(yàn)極器、高壓指示器等。

氦的化學(xué)性質(zhì)極不活潑，幾乎不和別的元素相化合，是惰性氣體之一。在工業(yè)上，當(dāng)焊接金屬時(shí)，常用氦作保護(hù)氣體，隔絕空氣，防止金屬在焊接時(shí)被氧化。

（很多氦氣球就可以帶你實(shí)現(xiàn)飛天夢(mèng)想）
 

 住在霓虹燈里的氣體——氖和氬

霓虹燈是法國(guó)化學(xué)家克勞德在1910年發(fā)明的，它的英文原意是“氖燈”的意思。這是因?yàn)槭澜缟系谝槐K霓虹燈是填充氖氣制成的。

氖是1898年被英國(guó)化學(xué)家拉姆賽發(fā)現(xiàn)的，它的希臘文原意是“新”，意即從空氣中發(fā)現(xiàn)的新氣體。

氖是一種無(wú)色的氣體，在-246℃會(huì)變成液體，溫度降到-249℃，才變成白色的結(jié)晶體。

氖是惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)極不活潑，幾乎不與別的元素化合。在空氣中，氖的含量極少，一立方米的空氣中，也只有18立方厘米的氖?，F(xiàn)在，人們用分餾液態(tài)空氣的辦法制取氖。

在電場(chǎng)的激發(fā)下，氖能射出紅色的光，霓虹燈便是利用氖的這一特性制成的。在霓虹燈的兩端，裝著兩個(gè)用鐵、銅、鋁、鎳制成的電極，燈管里裝著氖氣，一通電，氖氣受到電場(chǎng)的激發(fā)，放出紅色的光。氖燈射出的紅光，在空氣中透射力很強(qiáng)，可以穿過濃霧。因此，氖燈還常用在港口、機(jī)場(chǎng)、水陸交通線的燈標(biāo)上。

最早發(fā)現(xiàn)的惰性氣體----氬
氬，是最早發(fā)現(xiàn)的惰性氣體，1894年拉姆賽和雷拉就發(fā)現(xiàn)了它，它的希臘文原意是“不活潑”的意思。

在空氣中，氬的含量并不太少，按體積計(jì)算，約占0.93％——將近百分之一，比起別的惰性氣體來(lái)，氬是空氣中含量最多的了。

氬也是無(wú)色的氣體，但比較重。在一個(gè)大氣壓和0℃時(shí)，１升氬氣重1.7837克，幾乎比空氣重50％。在電場(chǎng)激發(fā)下，氬會(huì)射出淺藍(lán)色的光。因此，它被用來(lái)填充在霓虹燈管里。除了裝氖和氬以外，還有的霓虹燈里是充進(jìn)氦氣，射出淡紅色的光；有的充進(jìn)水銀蒸氣，射出綠紫色的光。也有的是裝著氖、氬、氦、水銀蒸氣等四種氣體（或三種、二種）的混合物。由于各種氣體的比例不同，便能得到五光十色的各種霓虹燈。

除了制造霓虹燈外，氬氣還用來(lái)填充普通的白熾電燈泡。因?yàn)闅迨强諝庵泻孔疃嗟囊环N惰性氣體，比較易得，而且氬分子運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)小，導(dǎo)熱性差，用氬來(lái)填充電燈泡，可以大大延長(zhǎng)燈泡的壽命和增加亮度。在焊接金屬時(shí)，常用氬作保護(hù)氣體，焊接一些化學(xué)性質(zhì)非常活潑的金屬，如鎂、鋁等，這樣可防止這些金屬在高溫中氧化。原子能反應(yīng)堆的核燃料钚，在空氣中也會(huì)迅速氧化，同樣需在氬氣保護(hù)下進(jìn)行機(jī)械加工?，F(xiàn)在，我國(guó)許多工廠都已采用氬弧焊接技術(shù)。

在低溫下，可以用鋁硅酸鈉作“分子篩”，它能吸附氧而使氬穿過，也就是把氧留在“篩”上，使氬“篩”過去，這樣，可以制得純度為99.996%的氬氣。

（讓人心生歡喜的霓虹燈）

“小太陽(yáng)”里的“居民”——氙

 “人造小太陽(yáng)”，就是高壓長(zhǎng)弧氙燈的俗稱。高壓長(zhǎng)狐氙燈的“主角”便是氙氣。

氙是在1898年被英國(guó)化學(xué)家拉姆賽和特拉威爾斯發(fā)現(xiàn)的。它在空氣中的含量極少，僅占總體積的一億分之八，因此，它的希臘文原意便是“生疏”的意思?，F(xiàn)在，人們使用分餾液態(tài)空氣的方法來(lái)制取氙。

氙氣是一種無(wú)色的氣體，比同體積的空氣重三倍多。在-108℃時(shí)，氙會(huì)變成無(wú)色液體，當(dāng)溫度降到-110.5℃時(shí)，會(huì)變成白色結(jié)晶體。

氙也是一種惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)及不活潑，一向被認(rèn)為是“懶惰”的元素，是“永遠(yuǎn)不與任何東西相化合”的元素。然而，經(jīng)過人們長(zhǎng)期的努力，終于突破了氙“永遠(yuǎn)不與任何東西相化合”的形而上學(xué)的觀點(diǎn)。1962年，加拿大一位化學(xué)家，用六氟化鉑與氙作用，首先制成了一種黃色的六氟化氙固體化合物。緊接著，人們又陸續(xù)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，人們還合成了第一個(gè)氙與金屬形成的新型化合物。

氙在電場(chǎng)的激發(fā)下，能射出類似于太陽(yáng)光的連續(xù)光譜。高壓長(zhǎng)弧氙燈便是利用氙的這一特性制成的。氙燈是六十年代才發(fā)展起來(lái)的新光源之一。這種燈的燈管是用耐高溫、耐高壓的石英管做成的，兩頭焊死，各裝入一個(gè)鎢電極，管內(nèi)充入高壓氙氣。有的高壓氙燈內(nèi)，氙氣的壓力高達(dá)幾十個(gè)大氣壓。通電后，氙氣受激發(fā)，射出強(qiáng)烈的白光。一只六萬(wàn)瓦的氙燈的亮度，相當(dāng)于九百只一百支光的普通燈泡！高壓長(zhǎng)狐氙登科用于電影攝影、舞臺(tái)照明、放映、紡織和油漆工業(yè)照明以及廣場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的照明用。一盞氙燈，一般可照明一千多小時(shí)。氙燈能放出紫外線，因此在醫(yī)療上也得到應(yīng)用。

氙也大量被用來(lái)填充光電管和用在真空技術(shù)上。用氙制造的照相閃光燈，可以連續(xù)時(shí)用幾千次，而普通的鎂光燈，卻只能使用一次。

在原子能工業(yè)上，氙可以用來(lái)檢驗(yàn)高速粒子、γ粒子、介子等的存在。氙的同位素還可以代替Ｘ射線來(lái)探測(cè)金屬內(nèi)部的傷痕。

有趣的是，氙還具有一定的麻醉作用——它能溶于細(xì)胞汁的油脂中而引起細(xì)胞的膨脹和麻醉，從而使神經(jīng)末梢作用暫時(shí)停止。人們?cè)囉?0％氙和20％氧組成的混合氣體，作為麻醉劑。只不過由于氙比較少，因此目前還不能廣泛使用它作麻醉劑。

（英國(guó)化學(xué)家威廉.拉姆賽發(fā)現(xiàn)惰性氣體并確定他們?cè)谠刂芷诒碇械奈恢?，獲得1904年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）