霓虹燈里的“主人”

高長(zhǎng)江

夜幕降臨，很多店鋪門(mén)口的霓虹燈閃爍著五顏六色的光芒，形成一道亮麗的風(fēng)景線。霓虹燈是如何發(fā)出各種不同顏色的彩光呢?

原來(lái)，霓虹燈里“住”了幾位特殊的“主人”，它們有一種奇特的本領(lǐng)，能使霓虹燈發(fā)出各種各樣的光來(lái)。這幾位“主人”就是氖、氬、氦和水銀蒸氣。氖可以使霓虹燈發(fā)出紅光，氬可以使它發(fā)出淺藍(lán)色的光，氦可以叫它發(fā)出淡紅色的光，水銀蒸氣能使它發(fā)出綠紫色的光，有時(shí)候人們把它們混合在一起裝在霓虹燈中，就可以叫它們發(fā)出五顏六色的光來(lái)。這里先談?wù)勀屎蜌濉?/p>

氖氣的來(lái)歷

氖是在1898年由英國(guó)化學(xué)家拉姆塞發(fā)現(xiàn)的，它的拉丁文意思是“新”，即氖是一種從空氣中發(fā)現(xiàn)的新氣體。那為何要用“新”來(lái)為氖命名呢?

那時(shí)，人們以為空氣的成份不過(guò)是氮、氧、二氧化碳和水蒸氣而已。而憑空出現(xiàn)的氖氣讓人們驚訝萬(wàn)分，便以“新”來(lái)為之命名。

氖是一種無(wú)色氣體，在空氣中的含量很少，每一立方米空氣只有18立方厘米的氖氣。氖是一種十分“懶惰”的氣體，它見(jiàn)了誰(shuí)都“不理不睬”的，平時(shí)，人們幾乎見(jiàn)不到它的化合物。

在電場(chǎng)的激發(fā)下，氖能射出紅色的光。霓虹燈就是利用氖的這個(gè)特性制成的。在霓虹燈的兩端，裝著兩個(gè)用鐵、銅、鋁或鎳制成的電極，燈管里裝著氖氣。通電時(shí)，氖氣受到電場(chǎng)的激發(fā)，放出紅色的光。它的這種紅光在空氣中的透射力很強(qiáng)，甚至可以穿過(guò)濃霧。因此，氖燈常出現(xiàn)在港口、機(jī)場(chǎng)、水陸交通線的燈標(biāo)上。

氬氣的出世

有句成語(yǔ)叫“差之毫厘，謬之千里”，氬氣的出世恰好證明了這句成語(yǔ)的準(zhǔn)確性。

事情要從1890年說(shuō)起，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為，空氣是由氮?dú)狻⒀鯕?、二氧化碳和水蒸氣四種氣體組成的。然而，英國(guó)科學(xué)家雷萊在測(cè)定氮?dú)饷芏葧r(shí)卻發(fā)現(xiàn)了一件怪事：他設(shè)法除掉了空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣，按理來(lái)說(shuō)剩下的氣體都是氮?dú)饬??？墒?，測(cè)定下來(lái)的結(jié)果卻是每升氮?dú)庵?.2572克。

為了證實(shí)這個(gè)結(jié)果是否可靠，他又從氨氣中分離出了氮?dú)猓贉y(cè)定一下，結(jié)果竟然是1.2501克，比上面測(cè)量的結(jié)果輕了0.071克。這可真是怪了，分明都是氮?dú)?，怎么?huì)出現(xiàn)這么大的誤差呢?

雷萊決心重新做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。他異常小心地不放走一個(gè)小氣泡。結(jié)果呢?還是每升相差0.071克。他想，不妨再?gòu)钠渌暮衔镏兄瞥龅獨(dú)鈦?lái)，多實(shí)驗(yàn)幾次?？山Y(jié)果和從氨氣中取得的氮?dú)庖粯樱可彩窍嗖钋Х种呖恕?/p>

這是什么原因呢?雷萊百思不得其解。1892年，他在一家著名的雜志上發(fā)表了一封信，征求其他科學(xué)家的幫助。然而，他沒(méi)有收到回信。

直至1894年的夏天，雷萊的朋友、化學(xué)家萊姆塞表示愿意和他一起探索這個(gè)秘密。

他們?cè)敿?xì)地研究了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，最后萊姆塞想到，也許從空氣中分離來(lái)的氮?dú)獠⒉患儍?，其中含有某種密度大于氮的氣體，因而造成了這個(gè)微小的誤差。

于是，雷萊和萊姆塞分頭進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)夜以繼日的努力，他倆都制得了少量的特殊氣體。這種化學(xué)性質(zhì)奇“懶”的氣體，他們還是頭一回碰到。他們就把它取名為“氬”，拉丁文的意思是“懶惰、不活潑”。

雖然誤差只有千分之七，可是雷萊和萊姆塞抓住不放，打破砂鍋“尋”到底，終于把氬氣這個(gè)“懶家伙”從空氣中“揪”了出來(lái)。這千分之七的誤差雖然很小，卻說(shuō)明了1890年時(shí)人們對(duì)空氣的認(rèn)識(shí)是十分片面的。這真是“差之毫厘，謬之千里”呀!

氬氣后來(lái)又有了不少特殊的用途。它是一種無(wú)色氣體，密度比空氣重一半，它在空氣中的含量將近百分之一，雖然不大，但比起別的惰性氣體來(lái)，卻要多得多。除了制造五光十色的霓虹燈外，氬氣還用來(lái)填充普通的白熾電燈。因?yàn)闅鍤馐嵌栊詺怏w家族中在空氣中含量最多的一位成員，比較易得，而且氬分子的運(yùn)動(dòng)速度特別小，導(dǎo)熱性差，把它裝在電燈泡中，可以大大延長(zhǎng)燈泡的使用壽命。

氬氣還是各種金屬在焊接時(shí)的“保護(hù)神”。比如，鋁、鎂等金屬在空氣中焊接時(shí)，很容易氧化和燃燒，難以焊牢。如果向焊縫表面吹一層氬氣，把金屬和空氣隔開(kāi)，這樣在氬氣的安全保護(hù)下，它們就很容易焊牢?！霸渝仩t”的核燃料钚，在空氣中也會(huì)迅速氧化，同樣需要在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行機(jī)械加工。