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常見(jiàn)的稀有氣體家庭成員各有什么本領(lǐng)

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2023-11-21

隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，稀有氣體已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、尖端科學(xué)技術(shù)中，同時(shí)，它們也深入的應(yīng)用到我們的日常生活里，與我們?cè)阶咴浇?

氦氣 He Helium

氦氣很輕，是除氫以外最輕的元素。它的重量只有同體積空氣的1/7。由于氦不像氫那樣會(huì)燃燒，使用非常安全。因此人們便用氦氣來(lái)代替氫氣填充氣球或飛艇的氣囊。用氦氣填裝的飛艇的上升能力，大約等于同體積用氫氣填裝的飛艇的93%。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個(gè)體積的水在0℃時(shí)大約只能溶解1個(gè)體積的氦。在醫(yī)學(xué)上，便利用氦的這一特性來(lái)防止“潛水病”。過(guò)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)的空氣中的氮?dú)怆S著壓力的增加大量溶解在血液中，而當(dāng)潛水員出海時(shí)壓力猛然下降，原先溶在血液中的氮?dú)獗慵娂娕芰顺鰜?lái)，以致使血管阻塞而造成死亡，這種病叫作“潛水病”，現(xiàn)在人們利用氦氣與氧氣混合，制成“人造空氣”（79%的氦氣，21%的氧氣）來(lái)供給潛水員呼吸，由于氦在血液中溶解很少，因此，潛水員即使?jié)撊牒Ｖ?00米以下，也不會(huì)再得“潛水病”。這種“人造空氣”也常用來(lái)醫(yī)治支氣管氣喘和窒息等病。因?yàn)樗拿芏戎挥锌諝獾?/3，因此呼吸時(shí)要比吸空氣輕松的多，可以減少病人的呼吸困難。

氦是最難液化的氣體，曾被認(rèn)為是“永久氣體”，直到1908年才終于被液化。一方面它在-250℃節(jié)流膨脹時(shí)才自身開(kāi)始冷卻，另一方面它的臨界溫度最低，只有先用液氫預(yù)冷后才可以被液化。氦在-267.9℃以下才能變成液體，在-272.2℃以下才會(huì)變成“氦冰”?，F(xiàn)在，在低溫工業(yè)上，液氦常被用作冷卻劑。

由于氦的性質(zhì)與理想氣體接近（絕對(duì)零度為-273.16℃），所以是精密氣體溫度計(jì)理想的填充材料。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。也可用來(lái)作輝光燈、驗(yàn)極器，高壓指示器等。氦由于化學(xué)性質(zhì)極不活潑，幾乎不與別的元素相化合。在工業(yè)上焊接金屬M(fèi)g、Al、Ti和不銹鋼時(shí)作為保護(hù)氣體，隔絕空氣以防金屬在焊接時(shí)被氧化。氦在大氣中的含量很少，按體積計(jì)算僅占百萬(wàn)分之五，但在天然氣中含量較多，達(dá)2～6％?，F(xiàn)在工業(yè)上大都是從天然氣中來(lái)制取氦。

氬氣 Ar Argon gas

氬氣是一種無(wú)色、無(wú)味的單原子氣體，相對(duì)原子質(zhì)量為39.948。一般由空氣液化后，用分餾法制取氬氣。氬氣的密度是空氣的1.4倍，是氦氣的10倍。氬氣是一種惰性氣體，在常溫下與其他物質(zhì)均不起化學(xué)反應(yīng)，在高溫下也不溶于液態(tài)金屬中，在焊接有色金屬時(shí)更能顯示其優(yōu)越性。

氬氣在鋁業(yè)上用來(lái)替代空氣或氮?dú)?，在鋁的制造過(guò)程中產(chǎn)生惰性氣氛；在脫氣過(guò)程中幫助去除不需要的可溶氣體；以及去除熔鋁中溶解氫氣和其他顆粒。

在煉鋼產(chǎn)業(yè)中用于置換氣體或蒸氣并防止工藝流程中的氧化；用于攪拌鋼水來(lái)保持恒定的溫度和同一的成分；在脫氣過(guò)程中幫助去除不需要的可溶氣體；作為載體氣體，氬可以用層析法來(lái)確定樣品的成分；氬還能用于不銹鋼精煉中使用的氬氧脫碳工藝(AOD)，目的是去除一氧化碳和減少鉻的損失。在金屬加工上，氬在焊接中用作惰性保護(hù)氣；在金屬和合金的退火及輥軋中提供無(wú)氧無(wú)氮保護(hù)；以及用于沖洗熔化金屬以消除鑄件中的氣孔。

氬氣在焊接過(guò)程中作為保護(hù)氣體，可以避免合金元素的燒損以及由此而產(chǎn)生的其他焊接缺陷，從而使焊接過(guò)程中的冶金反應(yīng)變得簡(jiǎn)單而易于控制，以確保焊接的高質(zhì)量。通過(guò)對(duì)HT250灰鑄鐵進(jìn)行激光重熔試驗(yàn),研究了不同氣氛保護(hù)條件下試樣重熔區(qū)氣孔的產(chǎn)生機(jī)理。研究結(jié)果表明,在氬氣保護(hù)條件下,重熔區(qū)中的氣孔為析出性氣孔；在開(kāi)放條件下,重熔區(qū)的氣孔為析出性氣孔和反應(yīng)性氣孔。

在電子領(lǐng)域?yàn)槌儼雽?dǎo)體中使用的鍺和硅晶體提供保護(hù)氣氛和熱傳導(dǎo)。照明用于白枳燈和熒光燈泡的充氣；在氖燈中制造藍(lán)光。

氖氣 Ne Neon

氖的導(dǎo)電性比空氣大75倍。在放電管內(nèi)，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Fe、Cu、Al或Ni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。這種紅光在空氣中的透射性能很強(qiáng)，可以穿過(guò)濃霧，因此氖燈還常用在港口、機(jī)場(chǎng)、水陸交通線的標(biāo)燈上。

氖在空氣中的含量極少，1m³的空氣中只含氖氣18cm³?，F(xiàn)在人們用分餾液態(tài)空氣的方法制取氖。

氪氣 Kr Krypton

氪氣是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的惰性氣體，比空氣約重2倍。十分不活潑，不能燃燒也不助燃。氪氣在空氣中的含量極少，每1m³空氣中僅含氪氣1.14ml。

氪氣在電光源上有著重要的應(yīng)用，它可以充填高級(jí)電子管、實(shí)驗(yàn)室用的連續(xù)紫外光燈。氪氣燈不僅省電，壽命長(zhǎng)，發(fā)光率高，體積小，它還是礦井中的重要光源。不僅如此，氪氣還能制成不需要電的原子燈。由于氪氣燈的透射率非常高，還可作野戰(zhàn)中越野戰(zhàn)車的照射燈，飛機(jī)跑道燈等。氪氣還常用于高壓水銀燈、鈉燈、閃光燈、電壓管等。

氪氣在醫(yī)療、科研上也有著廣泛應(yīng)用。氪的放射性同位素可以作顯蹤劑在醫(yī)療上應(yīng)用。氪氣可用于氣體激光器和等離子流中，還可用于填充游離室，以測(cè)量高度射線，并用作X射線工作是的遮光材料。

氙氣 Xe Xenon

氙氣在電場(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)弧氙燈就是利用這一特性制成的。氙燈是60年代才發(fā)展起來(lái)的新光源之一，這種燈的燈管是耐高溫、耐高壓的石英做成的。兩端各裝入一個(gè)鎢電極，管內(nèi)充入高壓氙氣，壓強(qiáng)可達(dá)到幾十個(gè)大氣壓。通電后，氙氣受激發(fā)，射出強(qiáng)烈的白光，一盞六萬(wàn)W的氙燈的亮度，相當(dāng)于九百只100支光的普通燈泡。高壓長(zhǎng)弧氙燈可用于電影攝影、舞臺(tái)照明、放映、紡織和油漆工業(yè)的照光以及廣場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的照明用。一盞氙燈一般可照明1000多個(gè)h，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，利用在真空技術(shù)上，用氙制造的照相閃光燈，可以連續(xù)使用幾千次。而普通的鎂光燈只能使用一次。

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。

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)褂?0%氙和20%的氧組成混合氣體，作為無(wú)副作用的麻醉劑。

雖然氙是一種稀有氣體，但在1962年首次人工合成了第一個(gè)具有化學(xué)鍵的化合物六氟鉑酸氙XePtF6以后，又先后合成了許多氙的化合物。1972年人們又合成了第一個(gè)氙與金屬形成的新型化合物，為氙的使用開(kāi)辟了新的途徑。