夜晚,走在灯火通明的街道上,我们常常会发现,路两边的商店门口装饰着各种各样、五颜六色的霓虹灯,看上去十分漂亮。
那么,霓虹灯为什么会发出各种颜色不同的彩光呢?
原来,霓虹灯里“住”了几位特殊的“主人”,它们有一种奇特的本领,能使霓虹灯发出各种各样的光来。这几位“主人”就是氖、氯、氦和水银蒸气。氖可以使霓虹灯发出红光,氯可以使它发出浅蓝色的光,氦可以叫它发出淡红色的光,水银蒸气能使它发出绿紫色的光,有时候人们把它们混合在一起装在霓虹灯中,就可以叫它们发出五颜六色的光来。
这里主要介绍前两个。
氖气是在1898年由英国化学家拉姆塞发现的,它的拉丁文意思是“新”,即氖气是一种从空气中发现的新气体。氖气是一种十分“懒惰”的气体,它见了谁都“不理不睬”的,平常,人们几乎见不到它的化合物。它是一种无色气体,在空气中的含量很少,每立方米空气中氖的体积含量为18.18×10-6米。在电场的激发下,氖气能射出红色的光。霓虹灯就是利用氖气的这个特性制成的。在霓虹灯的两端,装着两个用铁、铜、铝或镍制成的电极,灯管里装着氖气。通电时,氖气受到电场的激发,放出红色的光。它的这种红光在空气中的透射力很强,甚至可以穿过浓雾。因此,氖灯常用在港口、机场、水陆交通线的灯标上。
氩气是一种无色气体,密度比空气重50%,它在空气中的含量将近1%,虽然不大,但比起别的惰性气体来,却要多得多。除了制造五光十色的霓虹灯外,氩气还用来填充普通的白炽电灯。因为氩气是惰性气体家族中在空气中含量最多的一位成员,比较易得,而且氩分子的运动速度特别小,导热性差,把它装在电灯泡中,可以大大延长灯泡的使用寿命。氩气还是各种金属在焊接时的“保护神”。比如,铝、镁等金属在空气中焊接时,很容易氧化和燃烧,难以焊牢。如果向焊缝表面吹一层氩气,把金属和空气隔开,这样在氩气的安全保护下,它们就很容易焊牢。“原子锅炉”的核燃料钚,在空气中也会迅速氧化,同样需要在氩气的保护下进行机械加工。
古时有句成语叫“差之毫厘,谬之千里”,意思是说,开始稍差一点儿,结果却能造成很大的错误。氩气的出世恰好证明了这句成语的准确性。
事情要从1890年说起,当时人们认为,空气是由氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气4种气体组成的。然而,英国科学家雷莱在测定氮气密度时却发现了一件怪事:他设法除掉了空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气,按理来说剩下的气体都是氮气了。可是,测定下来的结果却是每升氮气重1.2572克。
为了证实这个结果可靠,他又从氨气中分离出了氮气,再测定一下,结果竟然是1.2501克,比上面测量的结果轻了0.0071克。这可真是怪了,分明都是氮气,怎么会出现这么大的误差呢?
雷莱决心重新做这个实验。他异常小心地不放走一个小气泡。结果呢?还是每升相差0.0071克。他想,不妨再从其他的含氮化合物中制出氮气来,多实验几次。可结果和从氨气中取得的氮气一样,每升也是相差0.0071克。
这是什么原因呢?雷莱百思不得其解。
1892年,他在一家著名的杂志上写了一封信,请求其他科学家的帮助。然而,他没有收到回信。
到了1894年的夏天,雷莱的朋友、化学家莱姆塞表示愿意和他一起探索这个秘密。
他们详细地研究了实验过程,最后莱姆塞想到,也许从空气中分离来的氮气并不纯净,其中含有某种密度大于氮的气体,因而造成了这个微小的误差。
于是,雷莱和莱姆塞分头进行了实验。经过夜以继日的努力,他俩都制得了少量的特殊气体。这种化学性质奇“懒”的气体,他们还是头一回碰到。于是他们就把它取名为“氩”,拉丁文的意思是“懒惰、不活泼”。
虽然误差只有0.0071,可是雷莱和莱姆塞抓住不放,打破砂锅“问”到底,终于把氩气这个“懒家伙”从空气中“揪”了出来。这0.0071的误差虽然很小,却说明了1890年时人们对空气的认识是十分片面的。这真是“差之毫厘,谬之千里”呀!