霓虹燈里的“主人”

高長江

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

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

氖氣的來歷

氖是在1898年由英國化學家拉姆塞發現的，它的拉丁文意思是“新”，即氖是一種從空氣中發現的新氣體。那為何要用“新”來為氖命名呢?

那時，人們以為空氣的成份不過是氮、氧、二氧化碳和水蒸氣而已。而憑空出現的氖氣讓人們驚訝萬分，便以“新”來為之命名。

氖是一種無色氣體，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，它見了誰都“不理不睬”的，平時，人們幾乎見不到它的化合物。

在電場的激發下，氖能射出紅色的光。霓虹燈就是利用氖的這個特性制成的。在霓虹燈的兩端，裝著兩個用鐵、銅、鋁或鎳制成的電極，燈管里裝著氖氣。通電時，氖氣受到電場的激發，放出紅色的光。它的這種紅光在空氣中的透射力很強，甚至可以穿過濃霧。因此，氖燈常出現在港口、機場、水陸交通線的燈標上。

氬氣的出世

有句成語叫“差之毫厘，謬之千里”，氬氣的出世恰好證明了這句成語的準確性。

事情要從1890年說起，當時人們認為，空氣是由氮氣、氧氣、二氧化碳和水蒸氣四種氣體組成的。然而，英國科學家雷萊在測定氮氣密度時卻發現了一件怪事：他設法除掉了空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣，按理來說剩下的氣體都是氮氣了。可是，測定下來的結果卻是每升氮氣重1.2572克。

為了證實這個結果是否可靠，他又從氨氣中分離出了氮氣，再測定一下，結果竟然是1.2501克，比上面測量的結果輕了0.071克。這可真是怪了，分明都是氮氣，怎么會出現這么大的誤差呢?

雷萊決心重新做這個實驗。他異常小心地不放走一個小氣泡。結果呢?還是每升相差0.071克。他想，不妨再從其他的含氮化合物中制出氮氣來，多實驗幾次。可結果和從氨氣中取得的氮氣一樣，每升也是相差千分之七克。

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表了一封信，征求其他科學家的幫助。然而，他沒有收到回信。

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

他們詳細地研究了實驗過程，最后萊姆塞想到，也許從空氣中分離來的氮氣并不純凈，其中含有某種密度大于氮的氣體，因而造成了這個微小的誤差。

于是，雷萊和萊姆塞分頭進行了實驗。經過夜以繼日的努力，他倆都制得了少量的特殊氣體。這種化學性質奇“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“懶家伙”從空氣中“揪”了出來。這千分之七的誤差雖然很小，卻說明了1890年時人們對空氣的認識是十分片面的。這真是“差之毫厘，謬之千里”呀!

氬氣后來又有了不少特殊的用途。它是一種無色氣體，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，卻要多得多。除了制造五光十色的霓虹燈外，氬氣還用來填充普通的白熾電燈。因為氬氣是惰性氣體家族中在空氣中含量最多的一位成員，比較易得，而且氬分子的運動速度特別小，導熱性差，把它裝在電燈泡中，可以大大延長燈泡的使用壽命。

氬氣還是各種金屬在焊接時的“保護神”。比如，鋁、鎂等金屬在空氣中焊接時，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，這樣在氬氣的安全保護下，它們就很容易焊牢。“原子鍋爐”的核燃料钚，在空氣中也會迅速氧化，同樣需要在氬氣的保護下進行機械加工。