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发现之旅

每当夜幕降临的时候，酒吧、商店等的门前就开始闪烁起美丽的霓虹灯，这不仅帮酒吧、商店的老板吸引了更多的顾客，同时也为城市的夜晚增添了光彩。

面对着这么美丽的霓虹灯，你是否想过为什么霓虹灯能发出彩色的光，而我们家里用来照明的灯发出的是白色的光？

今天就带大家一起来探索霓虹灯的奥秘！

深入思考

我们知道，空气中有一种成分叫做稀有气体，氦（He）氖（Ne）氩（Ar）氪（Kr）氙（Xe）氡（Rn）合称为稀有气体，是由“零”族元素He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn六种元素组成的。稀有气体都是无色无臭的，并由单原子分子组成。由于稀有气体分子间的范德华引力很微弱，所以他们的熔点、沸点以及临界温度都很低，并随着相对原子质量的增加而增高。它们在水中的溶解度随着从氦到氡的顺序而迅速增加。在0℃时，100个体积的水中溶解一个体积的He，6个体积的Ar，50个体积的Rn。从稀有气体的原子结构来看，在它们的价电子层上都有2个或8个电子，为“稳定结构”。因而在化学性质上是极不活泼的，在一般的情况下不能彼此相化合，也不与其他元素相化合（但这并不是绝对的，见后面稀有元素化合物）。

稀有气体

    稀有气体虽然只占空气的0.94%，但是由于它的特殊性质，它在生活、生产和科学研究中也有很多的用途。制造霓虹灯就是其中一种。
    将城市的夜晚打扮得流光溢彩的是霓虹灯，是一种气体放电灯。稀有气体在通电时，会发出有颜色的光，因此可以用来制造霓虹灯。在制作霓虹灯时，首先将封装有电极的细长玻璃管内的气体抽出，然后充入情性气体（氦气、氖气、氮气）或水银蒸气。这样，当霓虹灯的电极被加上高电压后，电极中的电子在电场的作用下逸出并撞击气体原子，大量的气体原子被激发和电离，从而“充满”能量。这些能量以光辐射的形式被释放，霓虹灯就会发出光了。
    充入的稀有气体不同，发出的光的颜色就不同。如：充氩气时会发出紫色光，充氖气则发出红光，充氦气会发出粉红色光。
    氩Ar——氩也是无色气体，但比较重，在一个大气压和0℃时，1L氩重1.7837g，几乎比空气重50%。在电场的激发下，氩会发出浅蓝色的光，因此它被用来填充在霓虹灯管里。

充入氩气的灯管

氖Ne——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。

充入氖气的灯管

氦气He——氦很轻，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。

充入氦气的灯管

另外有的霓虹灯里充入水银蒸气射出绿紫色的光，也有的装着He、Ne、Ar、Hg蒸气等四种气体（或者其中两种或三种）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。
除了用于制作霓虹灯以外，填充了稀有气体的灯管还有别的用途。如：氖灯射出的红光透射力很强，能穿透浓雾，可用作航空、航海的指示灯；氙灯通电时可发出比荧光灯强上万倍的强光(俗称人造小太阳)，可用作广场、体育场、飞机场的照明灯。氙灯还具有高度的紫外光辐射，可用于医疗技术方面。

稀有气体的用途

随着工业生产和科学技术的发展，稀有气体越来越广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术以至日常生活里。作为麻醉剂，氙气在医学上很受重视。氦气是除了氢气以外最轻的气体，可以代替氢气装在飞船里，不会着火和发生爆炸。利用液态氦可获得接近绝对零度(-273.15℃)的低温。氪能吸收X射线。可用作X射线工作时的遮光材料。

学有所用

惰性气体改称稀有气体　　

惰性气体分子是由单原子构成的。除氦外，其他元素的原子，最外电子层都有八个电子（氦是二个），具有稳定的结构。过去，人们认为惰性气体根本不可能跟其他物质发生化学反应生成化合物。事实上，并非所有惰性气体都是这样。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，人们又制得了氙跟氟或氧的化合物，如二氟化氙（XeF₂）。此外，还得到了氪跟氟的化合物四氟化氪（KrF₄）等等。但到现在为止，人们还没有制得氖和氦的化合物。鉴于惰性气体的“惰性”只是相对而言的，又因为它们在自然界储量极少，所以，1991年，全国自然科学名词审定委员会公布的《化学名词》中正式规定，把惰性气体改称为稀有气体。

沙场练兵

1. 空气中比较固定的成分是（   ）
    A. 氮气、氧气、二氧化碳    B. 氮气、氧气、稀有气体
    C. 氮气、氧气、水蒸气      D. 氮气、氧气、一氧化碳

2. 关于对空气成分的叙述，正确的是（   ）
    A. 空气是几种单质组成的混合物
    B. 空气是几种化合物组成的纯净物
    C. 空气的成分按其质量计算大致是氧气21 ％，氮气78 ％，稀有气体0.94 ％，其他杂质气体0.06 ％
    D. 空气的成分按体积计算大致是氧气21 ％，氮气78 ％，稀有气体0.94 ％，其他杂质气体0.06 ％

3. 下列说法哪一种正确？为什么？
    (1) 按质量计算，空气中含氧气21% ，含氮气78% ，含其它气体约1%
    (2) 汽车排气形成的烟雾是城市空气污染源之一
    (3) 稀有气体的化学性质很稳定，不能与其它物质发生化学反应
    (4) 无色无味的气体一定是空气
    (5) 电灯泡内充有氩气和氮气，是为了使灯泡经久耐用

4. “一般来说，空气的成分是比较固定的”这句话的涵义是什么？为什么？