كيفية استخدام الغازات النبيلة في الإضاءة

كيفية استخدام الغازات النبيلة في الإضاءة، الغازات النبيلة هي عناصر غير تفاعلية نسبيًا، في الواقع هي أقل العناصر تفاعلية في الجدول الدوري هذا لأن لها غلاف تكافؤ كامل وليس لديها ميل تقريبًا لاكتساب أو فقدان الإلكترونات، صاغ إردمان مصطلح “غاز نادر” لتعكس التفاعل المنخفض بين هذه العناصر، لذا فإن دورها أقل تفاعلاً من المعادن الأخرى من المعادن النادرة.

ما هي الغازات النبيلة؟

  • الغازات النبيلة هي كل عناصر المجموعة 18 بالجدول الدوري وهي الأكثر استقرارًا من بين جميع العناصر الكيميائية، والغازات النبيلة هي غازات عديمة اللون والطعم والرائحة وغير قابلة للاشتعال.
  • والتي تُصنف تقليديًا على أنها في الجدول الدوري صفر، لأنها تم اكتشاف أنها لم تكن قادرة على الارتباط مع ذرات أخرى لعقود، أي أن ذراتها لا يمكن أن تتحد مع ذرات عناصر أخرى لتشكيل مركبات.
  • حتى لو تم اكتشاف وتحديد المجموعة الثامنة عشرة من العناصر، يعتقد الناس أنها نادرة للغاية بالإضافة إلى كونها خاملة كيميائيًا، لذلك يطلق عليها اسم الغازات النادرة أو النبيلة، ولكن الناس الآن يعرفون أن العديد من هذه العناصر غنية بالأرض والكون كله والباقي.
  • لذا فإن التسمية النادرة مضللة وخاطئة، وبالمثل فإن استخدام المصطلح الخامل له عيوب كيميائية أيضًا لأنه يشير إلى السلبية الكيميائية والتي تسمى أخيرًا 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 نسبيًا في الواقع، هي أقل العناصر تفاعلًا في الجدول الدوري، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن لديهم غلاف تكافؤ كامل ولديهم ميل طفيف لاكتساب أو فقدان الإلكترونات في عام 1898 م صاغ هوغو إردمان (هوغو إردمان) مصطلح “الغاز النادر” ليعكس التفاعل المنخفض بين هذه العناصر، بحيث يكون تفاعلها مع المعادن النادرة أقل من 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 ظل 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 ينبعث منه ألوان زاهية وخامل كيميائيًا.
  • لأنه حتى لو كان على شكل بلازما فلن يتفاعل مع الفتيل الموجود في الأنبوب أو الجدار الزجاجي للمصباح لذا فهو يساعد على إطالة عمر المصباح.
  • لأنها غير قابلة للاشتعال.

الغازات النبيلة الموجودة بالمصابيح

تمتلئ بعض المصابيح بالغاز ويختلف نوع الغاز وفقًا لنوع المصباح لأن الغاز الموجود داخل المصباح سوف يطيل عمر المصباح عن طريق إبطاء عملية تبخر خيوط التنجستن ويمكن لعدة أنواع من الغاز العثور عليها في اللمبة مثل:

الأرجون

  •  إنه الغاز المستخدم في المصابيح المتوهجة الشائعة، وفي بعض الأحيان يتم خلط الأرجون بالنيتروجين.

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

  • عادةً ما يستخدم الغاز الخامل لتوليد روابط كيميائية خاملة مثل اللحام بالقوس أو لمنع التفاعلات الكيميائية للعينات، أو كعامل كيميائي لأضواء النيون وأضواء K وأضواء الليزر.
  • يستخدم الهيليوم في البالونات وصهاريج تخزين هواء أعماق البحار وكتلة مغناطيسية التبريد فائقة النفاذية، على الرغم من أن كثافة الهيليوم تقارب ضعف كثافة الهيدروجين إلا أنه يحتوي على حوالي 98٪ من طاقة الأوكسجين وهو غير قابل للاشتعال، لذلك فهو أكثر أمانًا من الأكسجين ويمكن استخدام النيون في أي أنبوب زجاجي للحصول على الضوء.
  • وعندما تمر شحنة كهربائية عبر أنبوب مملوء بغاز النيون فإنها تتوهج يضيء الأنبوب والمساحة المحيطة به، وبدلاً من ذلك تمتلئ اللمبة المتوهجة بالأرجون للحصول على غاز خامل كيميائياً.

كيفية استخراج الغازات النبيلة من الهواء؟

  • يمكن أن يتم الحصول على غاز الرادون من خلال الاضمحلال 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 المصاحبة، يتم تغيير حالة الغاز إلى سائل بحيث يتم تمييع الهواء وتقطيره بحيث يمكن الوصول إلى نقطة غليان كل غاز خامل لذلك تعتبر الطريقة من أولى الطرق للحصول على الغاز الخامل.
  • يمكن الحصول على النيون والأرجون وغاز k و xenon من الهواء في محطة فصل الهواء باستخدام طرق إسالة الغاز والتجزئة، يمكن استخدام تقنية فصل الغازات المبردة العميقة للحصول على الهيليوم من حقول الغاز الطبيعي التي تحتوي 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 خلال الغاز عند ضغط منخفض أو مرتفع، في معظم هذه المصابيح يوجد غازان خاملان داخل المصباح الأول هو غاز مؤين سريعًا يسمى غاز البداية والذي يتطلب ضغطًا مرتفعًا عند البدء، ويتحمس الغاز الثاني بواسطة الذرات عن طريق الاصطدام بالإلكترونات المنبعثة، ينبعث قطب المصباح (عادة ما يكون مصنوعًا من التنجستن) ويرافقه انبعاث خطوط طيفية خاصة بهذه الذرات، وبالتالي فإن اللون المنبعث من هذه المصابيح سيتغير وفقًا للغاز الثاني الموجود فيه، وعادة ما يستخدم هذا الاسم من الغاز (الصوديوم، النيون، الزئبق) لاستدعاء المصباح.
  • سيولد القوس الموجود في الغاز الثاني تيارًا عاليًا خاصةً لأن مقاومة القوس سالبة أي أن مقاومة القوس ستنخفض مع زيادة التيار، وبالتالي ستزيد القيمة الحالية بشكل مطرد.
  • لفائف الصابورة وظيفة أخرى وهي الحفاظ على فرق الجهد للمصباح بأكمله ثابتًا خلال فترة العمل بأكملها وبسبب وجود هذه الملفات نظرًا للطاقة المنخفضة لهذا النوع من المصابيح من الضروري استخدام مكثفًا لتحسين معامل القدرة.
  • وتجدر الإشارة هنا إلى أن ملف الصابورة له وظيفة أخرى تحدث فقط عند بدء التشغيل لأنها تساعد بشكل أساسي على توليد الجهد العالي المطلوب لعملية بدء التشغيل عند توصيله كهربائيًا بدائرة المصباح يقوم الذي يبدأ بتوصيل تيار صغير يتدفق عبر ملف الصابورة، مما يولد مجالًا كهربائيًا صغيرًا في الملف، لكن المبدئ ينطفئ بسرعة وينقطع التيار.
  • هنا نستفيد من الحث العالي الذي يمثل الملف لأن الملف سيحاول الحفاظ على التيار بالداخل ويمنعه من الانهيار (إذا زاد التدفق الحالي، فسيحاول منع التيار من الزيادة إذا انخفض التيار سيحاول منعه من الزيادة)، حاول منعه من التناقص هذه هي القاعدة التي تسمى قاعدة لينز، هذه الوظيفة مفيدة للغاية لأن الملف الذي يحاول منع حدوث انخفاض في التيار سوف يتسبب في حدوث جهد عالٍ مؤقت بين طرفي الملف.
  • وسوف يتأثر المصباح بهذا الجهد العالي مما يؤدي إلى إتلاف عزل الغاز الداخلي مما يتسبب في الغاز للهروب ويصبح موصلًا عندما تصبح درجة الحرارة الداخلية مناسبة، قد يستغرق الأمر عدة محاولات لتحقيق التوصيل الدائم، هذه الفكرة الأساسية شائعة في جميع أنواع مصابيح التفريغ تقريبًا.
  • باستثناء مصابيح الفلورسنت لا تستخدم مصابيح تفريغ الغاز في المنازل، وفي هذه الحالة يبدو لون الأشياء مختلفًا عن اللون الطبيعي إلى حد كبير على الرغم من أن لها عمرًا أطول وتنبعث منها المزيد من الضوء لكل واط من الطاقة وفي هذا الصدد فهي أكثر كفاءة من المصابيح المتوهجة.

قد تناولنا في مقالنا ماهية الغازات النبيلة وأنها غازات خاملة، وكيفية استخراجها من الكون حولنا، وماهي خصائصها، ولماذا وكيف يتم استخدامها في صناعة المصابيح المضيئة؟، ونرجو أن تكونوا قد استفدتم أعزاءنا من هذه المعلومات المقدمة بمقالنا.

مقالات ذات صلة