كيف تستخدم الغازات النبيلة في الإضاءة. الغازات النبيلة هي عناصر غير تفاعلية نسبيًا، في الواقع، هي أقل العناصر تفاعلية في هذا الجدول الدوري لأنها تحتوي على غلاف تكافؤ كامل وليس لديها ميل تقريبًا إلى اكتساب أو فقد الإلكترونات، وقد صاغها إردمان. قدرة تفاعلية منخفضة بين هذه العناصر، لذا فإن دورها أقل تفاعلاً من المعادن الأخرى من المعادن النادرة.
ما هي الغازات النبيلة؟
- تشكل الغازات النبيلة جزءًا من المجموعة 18 عنصرًا في الجدول الدوري وهي الأكثر استقرارًا من بين جميع العناصر الكيميائية.
- الغازات النبيلة عديمة اللون والطعم والرائحة وغير قابلة للاشتعال.
- الذي يصنف تقليديا على أنه صفر في الجدول الدوري لأنه وجد أنه لا يمكن الارتباط مع ذرات أخرى لعقود.
- أي أن ذراته لا يمكن أن تتحد مع ذرات عناصر أخرى لتكوين مركبات.
- حتى عندما تم اكتشاف وتحديد المجموعة الثامنة عشرة من العناصر، اعتقد الناس أنها نادرة للغاية.
- إلى جانب كونها خاملة كيميائيًا، فإنها تسمى بالغازات النادرة أو النبيلة.
- لكن الآن يعرف الناس أن العديد من هذه العناصر موجودة بكثرة في الأرض، والكون بأسره، وكل شيء آخر.
- وبالتالي، فإن التسمية النادرة مضللة ومضللة، تمامًا كما أن استخدام المصطلح الخامل معيب كيميائيًا أيضًا.
- لأنه يشير إلى السلبية الكيميائية التي تسمى في النهاية غازًا نبيلًا.
تتضمن المجموعة الثامنة عشرة من الجدول الدوري العناصر التالية:
- رادون؛
- أغنيسان
- الكريبتون
- زينون
- الهيليوم.
- نيون؛
- الأرجون.
انظر أيضًا: نسب الغازات في الغلاف الجوي بالتفصيل
صفات الغازات النبيلة
الغازات النادرة أو النبيلة هي عناصر غير نشطة نسبيًا. في الواقع، هم العناصر الأقل تفاعلًا في الجدول الدوري.
هذا لأن لديهم غلاف تكافؤ كامل ولديهم ميل ضئيل لاكتساب أو فقدان الإلكترونات في عام 1898 م.
صاغ هوغو إردمان مصطلح “الغاز النادر” ليعكس التفاعل المنخفض بين هذه العناصر.
لذا فإن تفاعلها مع المعادن النادرة يكون أقل من تفاعلها مع المعادن الأخرى، وتحتوي الغازات النادرة على العديد من العناصر المميزة المهمة، منها:
- إنها مكونات غير تفاعلية إلى حد كبير.
- يكمل الإلكترون مداره النهائي.
- طاقة تأين عالية.
- هناك القليل جدا من الكهرباء.
- نقطة غليان منخفضة.
- في ظل الظروف العادية، يكون عديم اللون والرائحة والمذاق.
- غير قابل للاشتعال.
- اتصال منخفض الجهد.
لماذا تستخدم الغازات النبيلة في الإضاءة؟
في الواقع، هناك عدة أسباب لاستخدام الغازات النادرة في الإضاءة، وهي:
- لأنه ينبعث منه ألوان زاهية وهو خامل كيميائيًا.
- لأنه حتى لو كان على شكل بلازما، فإنه لن يتفاعل مع الفتيل الموجود في الأنبوب.
- أو جدار لمبة زجاجي لإطالة عمر المصباح.
- لأنها غير قابلة للاشتعال.
الغازات النبيلة في المصابيح
تمتلئ بعض المصابيح بالغاز، ويختلف نوع الغاز حسب نوع المصباح لأن الغاز موجود داخل المصباح.
سيؤدي ذلك إلى إطالة عمر المصباح عن طريق إبطاء تبخر خيوط التنجستن، ويمكن العثور على عدة أنواع من الغاز في المصباح، مثل:
الأرجون
- هو الغاز المستخدم في المصابيح المتوهجة العادية، ويخلط الأرجون أحيانًا بالنيتروجين.
زينون أو غاز الهالوجين
- تحتوي بعض المصابيح على غاز زينون أو هالوجين.
الكريبتون
- يوجد العديد من المصابيح الكهربائية.
قد تكون مهتمًا أيضًا بـ: مقال عن الغازات الخاملة
استخدام الغازات النبيلة
- يشيع استخدام الغاز الخامل لإنشاء روابط كيميائية خاملة، مثل اللحام القوسي، أو لمنع التفاعلات الكيميائية للعينات.
- أو كعامل كيميائي لأضواء النيون وأضواء K وأضواء الليزر.
- يستخدم الهيليوم في البالونات وصهاريج تخزين الهواء في أعماق البحار والمغناطيسات شديدة النفاذية.
- على الرغم من أن كثافة الهيليوم تقارب ضعف كثافة الهيدروجين، إلا أنه يحتوي على حوالي 98٪ من طاقة الأكسجين وهو غير قابل للاشتعال.
- لذلك، فهو أكثر أمانًا من الأكسجين ويمكن استخدام النيون في أي أنبوب زجاجي لإنتاج الضوء.
- عندما تمر شحنة كهربائية عبر أنبوب مملوء بغاز النيون، فإنها تضيء وتضيء الأنبوب والفضاء المحيط به.
- بدلاً من ذلك، تمتلئ اللمبة المتوهجة بالأرجون لتكوين غاز خامل كيميائيًا.
كيف تحصل على غازات نبيلة من الهواء؟
- يمكن الحصول على غاز الرادون عن طريق الاضمحلال الإشعاعي.
- لكن الرادون ليس هو الغاز الوحيد الذي يمكن إنتاجه بهذه الطريقة، حيث يعمل الإشعاع المشحون على تجريد ذرات الهيليوم من الإلكترونات بشكل فعال.
- تمر العديد من الغازات النادرة من خلال التحكم في درجة حرارة الهواء والغازات المصاحبة.
- تتحول حالة الغاز إلى سائل، بحيث يتم تخفيف الهواء وتقطيره.
- بحيث يمكن الوصول إلى نقطة غليان كل غاز خامل، لذا فإن هذه الطريقة هي إحدى الطرق الأولى لإنتاج غاز خامل.
- يمكن الحصول على النيون والأرجون وك-غاز والزينون من الهواء في وحدة فصل الهواء عن طريق طرق تسييل الغاز والتجزئة.
- يمكن استخدام تقنية فصل الغازات المبردة العميقة لإنتاج الهيليوم.
- حقول الغاز الطبيعي التي تحتوي على تركيزات عالية من الهيليوم.
تابعونا: ما هي خواص الغاز الطبيعي؟
كيف يتم استخدام الغازات الخاملة في الإضاءة؟
- الفكرة العامة لجميع المصابيح هي إنشاء قوس من خلال الغاز عند ضغط منخفض أو مرتفع.
- تحتوي معظم هذه المصابيح على نوعين من الغازات الخاملة داخل المصباح الأول، وهو غاز سريع التأين.
- يُطلق على غاز البادئ اسم غاز البادئ، والذي يتطلب ضغطًا مرتفعًا لبدء التشغيل، ويتم تحفيز الغاز الثاني بواسطة الذرات عندما تصطدم بالإلكترونات المنبعثة.
- ينبعث قطب المصباح (التنجستن عادة) ويصاحبه انبعاث لخطوط طيفية مميزة لهذه الذرات.
- لذلك، سيتغير اللون المنبعث من هذه المصابيح اعتمادًا على الغاز الثاني الموجود فيها.
- هذا هو اسم الغاز (الصوديوم والنيون والزئبق) وعادة ما يسمى المصابيح.
- سيخلق القوس في الغاز الثاني تيارًا كبيرًا بشكل خاص.
- نظرًا لأن مقاومة القوس سالبة، أي أن مقاومة القوس ستنخفض مع زيادة التيار، وبالتالي ستزيد القيمة الحالية بثبات.
- وظيفة أخرى لملف الصابورة هي الحفاظ على جهد ثابت للمصباح بأكمله خلال فترة التشغيل بأكملها وبفضل وجود هذه الملفات.
- نظرًا للطاقة المنخفضة لهذا النوع من المصابيح، من الضروري استخدام مكثف لتحسين معامل القدرة.
- وتجدر الإشارة هنا إلى أن ملف الصابورة له وظيفة أخرى يتم إجراؤها فقط عند بدء التشغيل.
- نظرًا لأنه يساعد بشكل أساسي في توليد الجهد العالي المطلوب لعملية البدء، عند توصيله كهربائيًا بدائرة المصباح، يحمل المبدئ تيارًا صغيرًا يمر عبر ملف الصابورة.
- هذا يخلق مجالًا كهربائيًا صغيرًا في الملف، لكن المبدئ ينفصل بسرعة وينقطع التيار.
كيف يتم استخدام الغازات الخاملة في الإضاءة؟
- هنا نستخدم محاثة أعلى تمثل الملف.
- لأن الملف سيحاول الاحتفاظ بالتيار بالداخل ومنعه من الانهيار (عندما يزداد التيار فإنه سيحاول منع التيار من الزيادة، وعندما يسقط التيار سيحاول منعه من الزيادة).
- حاول ألا تنقصه. هذه القاعدة تسمى قاعدة لينز.
- هذه الميزة مفيدة للغاية لأن الملف الذي يحاول منع التيار من السقوط سيؤدي إلى جهد عالٍ مؤقت بين طرفي الملف.
- سيتم تطبيق جهد عالي على المصباح، مما يؤدي إلى إتلاف عزل الغاز الداخلي، مما يؤدي إلى تسرب الغاز.
- تصبح موصلة عندما تصبح درجة الحرارة الداخلية مناسبة، وقد يستغرق الأمر عدة محاولات لتحقيق التوصيل المستمر.
- هذه الفكرة الأساسية متأصلة في جميع أنواع مصابيح تفريغ الغاز تقريبًا.
- باستثناء مصابيح الفلورسنت، لا تستخدم مصابيح تفريغ الغاز في المنازل.
- في هذه الحالة، يبدو لون الشيء مختلفًا تمامًا عن اللون الطبيعي، على الرغم من أنه يتمتع بعمر خدمة أطول.
- ينبعث منها ضوء أكثر لكل واط من الطاقة وأكثر كفاءة في هذا الصدد من المصابيح المتوهجة.
ناقشنا في مقالنا ما هي الغازات النبيلة وما هي غازات خاملة، وكيف يتم الحصول عليها من الكون المحيط بها، وما هي خصائصها، ولماذا وكيف يتم استخدامها في صناعة المصابيح المتوهجة؟ نأمل أن تكون هذه المعلومات المقدمة في مقالتنا مفيدة لك.