كيفية استخدام الغازات النبيلة في الإضاءة، الغازات النبيلة هي عناصر غير تفاعلية إلى حد ما، فهي في الواقع أقل العناصر تفاعلية في الجدول الدوري؛ ذلك لأنها تحتوي على غلاف تكافؤ كامل وليس لديها تميل تقريبا لاكتساب أو فقدان الإلكترونات، صاغ إردمان مصطلح “غاز نادر” ليعكس التفاعل المنخفض بين هذه العناصر، وبالتالي فإن دورها في التفاعلات أقل من المعادن الأخرى ومن المعادن النادرة.
ما هي الغازات النبيلة؟
- الغازات النبيلة هي العناصر التي تنتمي إلى المجموعة 18 في الجدول الدوري، وتتمتع بأكبر درجة استقرار بين جميع العناصر الكيميائية.
- والغازات النبيلة هي غازات لا لون لها ولا طعم ولا رائحة، وهي غير قابلة للاشتعال.
- والذي يصنف تقليديا على أنه في الجدول الدوري صفر، لأنه تم اكتشاف أنه لم يكن قادرا على الترابط مع ذرات أخرى لمدة طويلة.
- أي أن ذراتها لا يمكن أن تتحد مع ذرات عناصر أخرى لتشكيل مركبات.
- حتى إذا تم اكتشاف وتعريف المجموعة الثامنة عشرة من العناصر، يعتقد الناس أنها نادرة جدا.
- بالإضافة إلى أنها غير فاعلة كيميائيا، لذلك يطلق عليها اسم الغازات النادرة أو النبيلة.
- لكن الناس الآن يعلمون أن العديد من هذه العناصر غنية بالأرض والكون بأكمله والبقية.
- لذلك، فإن تسمية نادرة مضللة وغير صحيحة، وبنفس الطريقة، استخدام المصطلح الخامل له أيضا عيوب كيميائية.
- لأنه يشير إلى التفاعل الكيميائي السلبي المعروف أخيرا بالغاز النبيل.
وتضم المجموعة الثامنة عشر من الجدول الدوري العناصر التالية:
- الرادون.
- الأوغانيسون
- الكريبتون.
- الزينون
- الهيليوم.
- النيون.
- الأرجون.
شاهد أيضًا: نسب الغازات في الغلاف الجوي بالتفصيل
صفات الغازات النبيلة
الغازات النادرة أو النبيلة هي عناصر غير نشطة نسبيا في الواقع، وتعتبر أقل العناصر تفاعلية في الجدول الدوري.
ويرجع ذلك إلى حقيقة أن لديهم قشرة تكافؤ كاملة ولديهم ميل طفيف لاكتساب أو فقدان الإلكترونات في عام 1898.
اقتبس هوغو إردمان مصطلح “الغاز النادر” ليعكس التفاعل المنخفض بين هذه العناصر.
حتى يكون تفاعلها مع المعادن النادرة أقل من التفاعل الذي يحدث مع المعادن الأخرى، وتحتوي الغازات النادرة على العديد من العناصر المميزة المهمة، بما في ذلك:
- إنها مكونات غير تفاعلية إلى حد كبير.
- يكتمل الإلكترون في مداره النهائي.
- طاقة تأين عالية.
- الكهربية منخفضة جداً.
- نقطة غليان منخفضة.
- في الظروف العادية، ليس له لون أو رائحة أو طعم.
- غير قابل للاشتعال.
- توصيل الجهد المنخفض.
لماذا يتم استخدام الغازات النبيلة في الإضاءة؟
في الواقع هناك عدة أسباب لاستخدام الغازات النادرة في الإضاءة وهي:
- لأنه ينتج ألوانا زاهية وغير مؤثرة كيميائيا.
- حتى لو كان على شكل بلازما، فلن يتفاعل مع الفتيل الموجود في الأنبوب.
- أو على الجدار الزجاجي للمصباح، وبالتالي يساعد على زيادة عمر المصباح.
- لأنها غير قابلة للاشتعال.
الغازات النبيلة الموجودة بالمصابيح
تمتلئ بعض المصابيح بالغاز ويختلف نوع الغاز وفقا لنوع المصباح لأن الغاز الموجود داخل المصباح يختلف.
سيؤدي تباطؤ عملية تبخر خيوط التنجستن إلى زيادة عمر المصباح، ويمكن أن يتواجد العديد من أنواع الغازات في المصباح مثل:
الأرجون
- إنه الغاز المستخدم في المصابيح المتوهجة الشائعة، وفي بعض الأحيان يتم خلط الأرجون مع النيتروجين.
غاز الزينون أو الهالوجين
- تحتوي بعض المصابيح على غاز الزينون أو غاز الهالوجين.
الكريبتون
- تواجد ببعض المصابيح الكهربائية.
قد يهمك: موضوع عن الغازات الخاملة
استخدامات الغازات النبيلة
- عادة ما يستخدم الغاز المخمد لتكوين روابط كيميائية غير نشطة مثل لحام القوس أو لمنع تفاعلات العينات الكيميائية.
- أو كعامل كيميائي لأضواء النيون وأضواء الكي وأضواء الليزر.
- يتم استخدام الهيليوم في البالونات وصهاريج تخزين الهواء في أعماق البحار وفي تقنية التبريد بالمغناطيسية الفائقة.
- على الرغم من أن كثافة الهيليوم تقارب ضعف كثافة الهيدروجين، إلا أنه يحتوي على حوالي 98٪ من طاقة الأوكسجين وهو غير قابل للاشتعال.
- لذلك، النيون أكثر أمانا من الأكسجين ويمكن استخدامه في أي أنبوب زجاجي لإنتاج الضوء.
- عندما يمر تيار كهربائي عبر أنبوب مملوء بغاز النيون، يتوهج ويضيء الأنبوب والمنطقة المحيطة به.
- بدلا من ذلك، يتم ملء المصباح المتوهج بالأرجون للحصول على غاز غير نشط كيميائيا.
كيفية استخراج الغازات النبيلة من الهواء؟
- يمكن الحصول على غاز الرادون عن طريق التحلل الإشعاعي.
- ولكن غاز الرادون ليس الغاز الوحيد الذي يمكن الحصول عليه بهذه الطريقة، بالإشعاع المشحون في الواقع محروم من ذرات الهيليوم بواسطة الإلكترونات.
- تمر العديد من الغازات النادرة عن طريق التحكم في درجة حرارة الهواء والغازات المرافقة.
- يتم تحويل الغاز إلى سائل من خلال تمييع الهواء وتقطيره.
- يتم الوصول إلى نقطة غليان كل غاز غير فعال من خلال هذه الطريقة، ولذا تعتبر واحدة من أفضل الطرق للحصول على الغاز الخامل.
- يمكن الحصول على النيون والأرجون وغاز الكايتون والزينون من الهواء في محطة فصل الهواء باستخدام طرق تقطير الغاز وتجزئته.
- يمكن استخدام تقنية تبريد الغازات العميقة لاستخراج الهيليوم.
- تحتوي حقول الغاز الطبيعي على تركيزات عالية من الهيليوم.
تابع معنا: ما هي خصائص الغاز الطبيعي؟
كيفية استخدام الغازات الخاملة في الإضاءة؟
- الفكرة العامة لجميع المصابيح هي إنشاء قوس من الغاز عند ضغطه بشدة أو ضعفه.
- في معظم هذه المصابيح يوجد غازان غير نشطين داخل المصباح الأول هو غاز مؤكسج بسرعة.
- يطلق عليه اسم غاز البداية، وهو يتطلب ضغطا مرتفعا في البداية، ويتفاعل الغاز الثاني مع الذرات عن طريق التصادم مع الإلكترونات المنبعثة.
- ينبعث قطب المصباح (وعادة ما يكون مصنوعا من التنجستن) ومعه يترافق انبعاث خطوط طيفية خاصة بهذه الذرات.
- وبالتالي سيتغير اللون المشع من هذه اللمبات وفقا للغاز الثاني الموجود فيها.
- عادة ما يستخدم هذا الاسم للإشارة إلى المصابيح التي تعمل بالغازات كالصوديوم والنيون والزئبق.
- سيتولد التيار العالي بفعل القوس الموجود في الغاز الثاني بشكل خاص.
- نظرا لأن المقاومة الكهربائية للقوس هي سالبة، فإنها تنخفض مع زيادة التيار، وبالتالي يزداد التيار الحالي بشكل مستمر.
- لفائف الصابورة لها وظيفة أخرى وهي الحفاظ على فرق الجهد في المصباح بأكمله ثابتا خلال فترة العمل، وذلك بسبب وجود هذه اللفائف.
- نظرا لقلة استهلاك هذا النوع من المصابيح، يجب استخدام مكثف لتحسين معامل القدرة.
- وتلاحظ هنا أن للصابورة وظيفة أخرى تنشأ فقط عند بدء التشغيل.
- بمجرد توصيله كهربائيا بدائرة المصباح، يساعد الشوفان بشكل أساسي على توليد الجهد العالي المطلوب لعملية بدء التشغيل، حيث يتم تمرير تيار صغير عبر ملف الصابورة.
- يتم إنتاج مجال كهربائي صغير في الملف، ولكن ينطفئ المبدء بسرعة وينقطع التيار.
كيفية استخدام الغازات الخاملة في الإضاءة؟
- هنا نستفيد من التنشيط العالي الذي يمثل الملف.
- يهدف هذا الملف إلى الحفاظ على تدفق التيار الكهربائي ومنعه من الانهيار (فإذا زاد التيار الحالي، سيحاول منع زيادته، وإذا انخفض التيار، سيحاول منعه من النقصان).
- حاول منعه من الانخفاض، وهذا هو المبدأ المعروف بقاعدة لينز.
- هذه الوظيفة ذات فائدة كبيرة لأن الملف الذي يحاول منع انخفاض التيار سيسبب جهدا عاليا ومؤقتا بين طرفي الملف.
- سيتأثر المصباح بهذا الجهد العالي مما يؤدي إلى تلف العزل الداخلي للغاز وتسربه.
- عندما تصل درجة الحرارة الداخلية إلى المستوى المناسب، يمكن أن يتم التوصيل بشكل دائم، ولكن قد يلزم عدة محاولات لتحقيق ذلك.
- هذه الفكرة الأساسية شائعة في معظم أنواع مصابيح التفريغ تقريبا.
- باستثناء مصابيح الفلورسنت، لا تستخدم مصابيح تفريغ الغاز في المنازل.
- وفي هذه الحالة، يظهر لون الأشياء بشكل مختلف عن اللون الطبيعي إلى حد كبير، على الرغم من أنها تكون لها عمرا أطول.
- تنبعث منها مزيدا من الضوء لكل واط من الطاقة، وفي هذا السياق فهي أكثر كفاءة من المصابيح المتوهجة.
تناولنا في مقالنا تعريف الغازات النبيلة وأنها غازات غير نشطة، وكيفية استخراجها من الكون المحيط بنا، وخصائصها، وسبب استخدامها في صناعة المصابيح المضيئة، ونأمل أن تستفيدوا من هذه المعلومات القيمة التي قدمناها في مقالنا.
