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正确的化学:霓虹灯历史之旅

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2022-06-21 10:53:00【

 它始于 1785 年,亨利卡文迪许发现,当从大气空气样本中去除氮和氧时,会残留少量气体。

 

让蒙特利尔人说出这座城市的标志性地标,您可能会听说圣约瑟夫大教堂、施瓦茨熟食店、奥林匹克体育场和五朵玫瑰霓虹灯。大约 70 年来,这个标志一直是城市天际线的一部分,直到 1977 年,“Flour”这个词被删除了,因为它实际上是英文,所以它实际上是“Farine 五玫瑰面粉”的一部分。但是,这个带有 15 英尺高的字母的标志,每晚仍然发出鲜红色的光,并提示您穿越霓虹灯的历史。

 

这段旅程始于 1785 年,当时科学家被称为“自然哲学家”亨利·卡文迪许,他发现当从样品中去除“燃素空气”(氮气)和“脱燃空气”(氧气)后,会残留少量气体大气的空气。卡文迪什无法识别这种气体,并且在接下来的 100 年里它一直是个谜,直到威廉拉姆齐和瑞利勋爵对这个问题感兴趣。他们让空气通过炽热的铜,以氧化铜的形式去除氧,然后通过热的镁,以氮化镁的形式去除氮。少量的气体,大约是原来的百分之一,仍然存在,它具有一种奇怪的特性。它不会进行任何化学反应!他们将这种残留物命名为“氩”,来自希腊语,意为“不活跃”或“懒惰”。

 

这些被证明是一系列新元素,他们将希腊语中的氖、氪和氙分别命名为“新的”、“隐藏的”和“陌生人”。他们后来被称为“贵气”,因为和贵族一样,他们没有与平民交往的倾向。

 

在拉姆齐发现稀有气体之前大约 40 ,当他对安装在管子末端的电极施加高压时,管子内部开始发光。当时没有解释这种现象,这实际上是管中存在微量气体的结果。在现代量子理论中可以找到一个基本原理,它描述了原子中的电子如何以不同的能量状态存在。当它们吸收电能时,它们会被激发,并且在返回基态时,它们会以可见光的形式释放吸收的能量。如果管中存在微量的氮气,则发出的光是粉红色的,如果有二氧化碳,则发出的光是白色的,微量的汞蒸气会产生蓝绿色光。20世纪初,前爱迪生员工丹尼尔·摩尔利用这一观察结果,将“摩尔荧光灯”商业化。

 

惰性气体是看不见的,但拉姆齐发现,当密封在盖斯勒管中并通电时,氖气会产生明亮的橙红色光,他在 1904 年诺贝尔奖的获奖感言中兴奋地描述了这种光气体。然而,商业应用必须等到氖气可以大规模生产。这就是被称为“法国爱迪生”的乔治克劳德出现的时候。他的目标是液化空气,然后将其分馏以产生制造钢铁所需的氧气。克劳德设法在工业规模上做到了这一点,这也意味着现在可以大量生产副产品惰性气体,尤其是氖。受摩尔荧光灯管的启发,克劳德能够生产霓虹灯管。他在 1910 的巴黎车展上首次展出了这些产品,并于 1912 在巴黎的一家理发店安装了首个商业霓虹灯广告牌,为世界各地城市的霓虹灯广告闪电战开辟了道路。纽约时代广场成为一个霓虹灯盛会,其标志通过巧妙地打开和关闭各种形状的霓虹灯管,给人一种运动的错觉。大多数这些标志现在已被巨大的电视屏幕和更高效、更环保的 LED 照明所取代。

 

威廉拉姆齐接着确定了另一种惰性气体。当时,与放射性物质打交道的危险性尚不清楚,毫无疑问,结束他生命的鼻癌是由氡气排放引起的。虽然乔治·克劳德在霓虹灯方面的工作值得称赞,但他生活的另一个方面并不那么光彩照人。他公开支持法国与纳粹合作,为此他在战后受审并被判处无期徒刑。

 

随着计算机时代的到来,霓虹灯换上了另一件外衣。微型霓虹灯管在数字电路中用作二进制开关,第一台电子台式计算器具有大型霓虹灯读数。这些现在是历史遗迹,霓虹灯开关和读数被半导体芯片和 LED 显示器取代。但这并不意味着霓虹灯已被解雇。恰恰相反。这种“准分子”激光器依靠氩气与氟的反应产生一个瞬态的氟化分子,然后随着发射的紫外线在镜子之间来回反射产生激光束,该分子会弛豫回氩和氟. 这里的物理非常复杂,

 

这源于乌克兰是小麦和钢铁的主要生产国。小麦需要氨基肥料,生产需要氮,而炼钢需要氧气。这两种都是由液态空气产生的,氖是一种副产品。由于目前的战争,两家公司都停产了,让半导体芯片行业陷入了狂热。