В соавторстве с каким ученым м траверс открыл ксенон
Обновлено: 05.07.2024
Всем такой известный, нашумевший и мега популярный ксенон также имеет свои источники и начало в истории, но мало кто об этом знает. Пожалуй, лучший метод разобраться в подобном приспособлении, как ксеноновые лампы, — это узнать все о ней. Следовательно, начинать нужно именно с ее источников.
Современные технологии безопасности для водителей
Существует множество открытий и нововведений, которые произошли в последние десятилетия и рассчитаны на увеличение уровня безопасности пассажиров машины при передвижении. К числу прочих можно отнести и подушки безопасности, которые являются неотъемлемой частью современных авто, и те же кондиционеры, спасающие в жаркую погоду и не дающие водителю потерять бдительность.
Но абсолютной безопасности можно достичь лишь в том случае, если понять причину большинства аварий и негативных дорожно транспортных происшествий. Известно, что большая часть ДТП случается именно по причине плохой видимости. Следовательно, недостаточный обзор и плохой свет не дают водителям вовремя реагировать на опасность.
Более того, именно в ночное время и происходят наиболее крупные аварии, на них отводится 60%. Именно поэтому наиболее главным и внушительным средством безопасности можно назвать лампу.
Если провести еще несколько исследований, то можно узнать и еще более откровенные факты, которые свидетельствуют, что качественные лампы просто необходимы. Так 60-летнему человеку, для того чтобы видеть на уровне молодой особы, необходима особо сильная яркость света, а именно в 10 раз больше. А какие лампы могут дать подобный свет? Правильно – только ксеноновые.
Особенности ксенона
Мало кто знает, что на самом деле, чем мощнее лампа ксеноновая, тем меньше ресурсов она потребляет. Так лампочки аж на целых 40% меньше мощности будут потреблять, и это при условии, что лампа 35-Ватная. Для сравнения, галоген в стандартном своем виде, составляет 55 Вт.
Немного истории – полезно знать
Ксенон – это ни что иное, как специальный газ — инертный. Его открытие отводится на 1898 год. Английские ученные Рамзаем и Траверс открыли ксенон, но не в чистом виде, а как некую примесь к криптону.
Уже в 1962 г. ученому Бартлетту удалось получить устойчивое соединение, которое, кстати, было проведено при комнатной температуре.
Для того чтобы увидеть и оценить современные ксеноновые лампы вам стоит пройти по ссылке на данный сайт.
Ксенон, химический элемент из аргонной группы; вместе с криптоном и неоном открыт 1895-96 Рамзаем в воздухе в ничтожном количестве.
Химический знак и атомный вес Xe = 128, Kr = 82, Ne = 20. Плотность ксенона = 5,85 кг/м 3 .
Рамзай Уильям (1852- 1916) (правильнее Рэмзи; Ramsay) английский химик и физик. Профессор Бристольского университета (с 1880) и университетского колледжа в Лондоне (1887-1913). Ранние работы Р. относятся к молекулярной физике (исследовал броуновское движение, критическое состояние вещества). В 1884 определил атомный вес цинка. В 1887 синтезировал пиридин из ацетилена и цианистого водорода.
В 1893 предложил способ определения молекулярного веса жидкости по величине её поверхностного натяжения. В 1894 Р., совместно с Дж. Рэлеем, открыл аргон; в 1895 получил гелий; в 1898, совместно с М. Траверсом, открыл криптон, ксенон и неон.
За эти работы Р. был удостоен Нобелевской премии (1904). В 1910 изобрёл микровесы, позволяющие взвешивать тела объёмом 0,1 мм3 с точностью до 0,5-10-9 г. Последние работы относились к радиоактивным превращениям элементов. Почётный член Петербургской АН (1913).
История открытия ксенона начинается еще в 1785 году. Ученый Генри Кавендиш исследовал состав воздуха и, при пропускании через него разряда, пришел к любопытному факту: после удаления окиси азота и избытка кислорода, примерно 1/120 исходного объема оставалась и ни в какие соединения не вступает. Он предположил, что в атмосфере содержится еще какой-то неизвестный газ.
Описания именно этих опытов и прочел Уильям Рамзай. Особо углубляться в эту проблему он не стал, но внимание обратил (надо сказать, что к концу 19 века состав атмосферы считался изученным полностью и наличие новых элементов в нем казалось абсурдом).
Через некоторое время начать выделение нового газа из атмосферного воздуха его подтолкнул некий Джон Рэлей.
Этот английский физик занимался определением плотностей основных газов в атмосфере нашей планеты. Он неожиданно обнаружил, что вес 1 литра азота полученным химическим путем – 1, 2505 грамма, а выделенного из воздуха - 1, 2572 грамма. Получалось, что азот в атмосфере тяжелее на 0, 0067 грамм.
Стало понятно, что в воздухе есть еще неизвестный газ. Рамзай, совместно с Уильямом Моррисом Траверсом (1872-1961) начал работы по поиску этого газа. Эти два английских ученых совершили настоящий подвиг: никогда еще не приходилось учеными работать со стольким количеством исходного материала, искать газ в ничтожно малых количествах, да еще к тому же и не вступающим в химические реакции.
Поначалу казалось, что эти газы вообще не вступают во взаимодействие ни с какими элементами. Только в начале 1960-х гг. выяснилось, что представление об инертных газах как о химических "мертвецах" несостоятельно. Удалось получить фториды, оксиды и другие соединения ксенона, криптона, а позднее и радона. Лишь для легких благородных газов возможности образования сколько-нибудь устойчивых соединений исключены.
Выписки из словарей:
Ксенон (Словарь иностранных слов с латинскими выражениями) Xenos - чужой (впервые был найден как примесь к криптону) химический элемент из группы инертных газов, символ Xе (лат. xenonum).
Ксенон - первый инертный газ, для которого удалось получить химическое соединение.
ксеноновые газоразрядные лампы - самые сильные источники света, используются в мощных прожекторах и кинопроекторах.
Большой Энциклопедический словарь
КСЕНОН (лат. Xenon) --- Xe, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 54, атомная масса 131,29, относится к благородным газам. Название от греческого xenos - чужой (открыт как примесь к криптону). Плотность 5,851 г/л, tкип 108,1 °С. Первый благородный газ, для которого получены химические соединения (напр., XePtF6). Ксеноновая лампа применяется в прожекторах, кинопроекторах. Фториды XeF2, XeF4 - мощные окислители и фторирующие агенты.
Словарь С. И. Ожегова
Ксенон - химический элемент, инертный газ ксенон без цвета и запаха, применяемый в мощных осветительных приборах.
Ксенон - химический элемент, один из инертных газов, применяющийся в электротехнике и газосветных лампах.
Ксеноновая лампа (Большой Энциклопедический словарь)
КСЕНОНОВАЯ ЛАМПА --- газоразрядный источник света высокого и сверхвысокого давления, в котором дуговой разряд происходит в атмосфере. Представляет собой заполненную кварцевую колбу (трубчатую или шаровую) с герметически встроенными электродами. Характеризуется спектром излучения, близким к солнечному. Применяется в прожекторах, кинопроекторах, автомобильные лампы ксенона.
В 1898 году англичане Уильям Рамзай и Уильям Моррис Траверс открыли миру инертный (редкий ) газ – ксенон. Сегодня, спустя более ста лет, ксенон мы видим повсюду, этот газ используется, в частности, в лампах, что пришли на смену вакуумным и галогеновым. Ксеноновый свет - чистый белый, максимально по спектру близкий солнечному. Ксенон – основа одноимённых ламп, вместе со смесью других инертных газов – неоном и криптоном. Также эти лампы допускают в своём составе соли металлов. Ксеноновые лампы бывают синими, голубыми и белыми. Они заметно безопасней, экономичней, комфортней обычной вакуумной и галогеновой ламп.
Термин биксенон встречается в одном ряду с ксеноном. Биксенон, в свою очередь, - тот же ксеноновый свет, только как для ближнего, так и для дальнего использования. Би-ксенон = два ксенона, двойной ксенон. Вот и вся разница. Причём, этот ‘двойной ксенон’ устанавливаться на различные машины может по-разному. Бывает, у машины две разные лампочки в фаре для ближнего и дальнего света: в таком случае устанавливаются отдельные газоразрядные блоки и лампы. Но здесь минус: стоить такая установка будет как двойной комплект ксенона. Если же в машине одна лампочка на оба света, ближний и дальний, то можно установить лампу со ‘шторкой’ внутри. В качестве такая установка уступает. И, наконец, можно установить биксеноновые линзы, двигающиеся вверх-вниз (Lexus, Volkswagen, BMW…) Последний вариант наиболее удачен и цена довольно приемлемая.
Рассмотрим преимущества ксенона перед обычными лампами накаливания.
Во-первых, яркость ксенонового света. Ксеноновые лампы светят с яркостью 3200 люменов, тогда как галогеновые лампы достигают лишь 1500 люменов. Яркость света на дороге является одним из важных критериев оценки, так как чем чётче водитель будет видеть предметы впереди, тем лучше он будет среди них ориентироваться и, значит, тем безопаснее движение.
Несмотря на то, что в яркости ксеноновые лампы больше, чем в 2 раза превосходят галогеновые, они в то же время не ослепляют водителей встречных машин, что также очень важно. Ксеноновые лампы встраиваются в обычные фары, а края линзы обтачивают так, чтобы спектр цветов в ней был ближе к синему, ведь синий, как известно, наименьший раздражитель для человеческого глаза. Это второй положительный момент рассматриваемых ксеноновых ламп.
В-третьих, цвет ксеноновых ламп. Он может быть голубым, синим или белым. И это не ограниченный список. Тогда как лампы галогеновые светят только жёлтым.
В-четвёртых, ксеноновые лампы в фарах сохраняют здоровье вашим глазам. Так как по своим характеристикам ксеноновый свет близок к свету солнечному (стандартная галогеновая лампа – 2800 К, ксеноновая лампа – 4000-12000 К, цветовая температура солнца – 6000 К). А в туман или дождь ксеноновые лампы, в отличие от галогеновых, не создадут перед глазами ‘световую стену’, то есть освещать будут непосредственно дорогу, не отражаясь от частиц воды в воздухе. Эдакий ‘эффект противотуманных фар’ – только противотуманки, как известно, берут не проницательностью, а хитростью: светят не на предмет, а под него, тем самым избегая отражения.
В-пятых, надёжность и так называемая стрессоустойчивость. Ксеноновые лампы не приходят в негодность от ударов и сотрясений, можно не переживать, что в них порвётся нить накаливания, т.к. её просто нет. Можно смело по кочкам!
В-шестых, долговечность. Ксеноновые лампы служат около 3000 часов или более 2 лет. Обычная галогеновая лампа этим похвастаться, увы, не может. Её хватает часов на 300-400.
В-седьмых, ксеноновая лампа выигрывает и в энергопотреблении. Затрачивая всего 35 Вт. энергии, ксеноновая лампа отдаёт в атмосферу тепла около 6%. Для сравнения, галогеновая лампа потребляет 55 Вт. и на тепло у неё уходит около 40% энергии. И на этом преимущества ксеноновых ламп в рамках данного пункта не заканчиваются: благодаря тому, что ксеноновая лампа меньше энергии потребляет, - она бережёт двигатель. Следовательно, износ генератора, замена его и денежные затраты машине с ксеноновыми лампами грозят реже.
Ну и наконец, внимание. Нельзя не заметить машину, оснащённую ксеноновыми фарами. Ксенон устанавливается на новые и дорогие автомобили. Ксенон – символ престижа в наше время.
Есть у ксеноновых ламп и ряд недостатков. Мигать ими на дороге, к примеру, не получится. Так как в скорости включения они заметно уступают ‘галогенкам’. Ксеноновой лампе требуется несколько секунд, после чего она становится ярче и ярче. Стоят ксеноновые лампы в несколько раз дороже галогеновых, и если выйдет из строя одна лампочка, заменять надо обе. Но, несмотря на эти недостатки, думаю, вы сделаете правильный выбор и не будете рисковать своим здоровьем и здоровьем своих близких.
После того как были открыты гелий, неон, аргон и криптон, завершающие четыре первых периода таблицы Менделеева, уже не вызывало сомнений, что пятый и шестой периоды тоже должны оканчиваться инертным газом. Но найти их удалось не сразу. Это и неудивительно: в 1 м 3 воздуха 9,3 л аргона и всего лишь 0,08 мл ксенона.
Но к тому времени стараниями ученых, прежде всего англичанина Траверса, появилась возможность получать значительные количества жидкого воздуха. Стал доступен даже жидкий водород. Благодаря этому Рамзай совместно с Траверсом смог заняться исследованием наиболее труднолетучей фракции воздуха, получающейся после отгонки гелия, водорода, неона, кислорода, азота и аргона. Остаток содержал сырой (то есть неочищенный) криптон. Однако после откачки его в сосуде неизменно оставался пузырек газа. Этот газ голубовато светился в электрическом разряде и давал своеобразный спектр с линиями в областях от оранжевой до фиолетовой. В поисках нового элемента и для изучения его свойств Рамзай и Траверс переработали около ста тонн жидкого воздуха. Индивидуальность ксенона как нового химического элемента они установили, оперируя всего 0,2 см 3 этого газа. Необычайная для того времени тонкость эксперимента!
Синтез первых соединений ксенона поставил перед химиками вопрос о месте инертных газов в периодической системе. Прежде благородные газы были выделены в отдельную нулевую группу, что вполне отвечало представлению об их валентности. Но, когда ксенон вступил в химическую реакцию, когда стал известен его высший фторид, в котором валентность ксенона равна восьми (а это вполне согласуется со строением его электронной оболочки), инертные газы решили перенести в VIII группу. Нулевая группа перестала существовать.
Свойства ксенона
Ксенон, как и все инертные газы VIII группы таблицы Менделеева, состоит из одноатомных молекул, не имеет ни запаха, ни цвета, не горит и не поддерживает горение, не взрывоопасен, слабо растворяется в воде и очень быстро выделяется из организма через легкие.
Как инертный газ он благороден, никакой биотрансформации в организме не подвергается, не вступает ни в какие химические реакции. Инертность Хе обусловлена насыщенностью внешней электронной оболочки, электронные конфигурации его предельно замкнуты и максимально прочны. Порядковый номер Хе — 54, молекулярный вес —131,29. Плотность при 0 °С и 1 Ата составляет 5,89 кг/м 3 , что в 4 раза выше, чем у воздуха и в З,2 раза выше, чем у N2О.
Ксенон в природе
Ксенон находится в земной атмосфере в крайне незначительных количествах, 0.087±0.001 миллионной доли (μL/L), а также встречается в газах, испускаемых некоторыми минеральными источниками. Некоторые радиоактивные виды ксенона, например, 133 Xe и 135 Xe , получаются как результат нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах.
Ксенон относительно редок в атмосфере Солнца, на Земле, в составе астероидов и комет. Концентрация ксенона в атмосфере Марса аналогична земной: 0,08 миллионной доли, хотя содержание 129 Xe на Марсе выше, чем на Земле или Солнце. Поскольку данный изотоп образуется в процессе радиоактивного распада, полученные данные могут свидетельствовать о потере Марсом первичной атмосферы, возможно, в течение первых 100 миллионов лет после формирования планеты. У Юпитера, напротив, необычно высокая концентрация ксенона в атмосфере — почти в два раза выше, чем у Солнца.
Получение ксенона
Основным источником промышленного производства ксенона является воздух, где в 1000 м 3 содержится 86 см 3 ксенона. В России и странах СНГ уровень годового промышленного производства чистого ксенона составляет около 1500 м 3 .
В промышленности ксенон получают как побочный продукт разделения воздуха на кислород и азот. После такого разделения, которое обычно проводится методом ректификации, получившийся жидкий кислород содержит небольшие количества криптона и ксенона. Дальнейшая ректификация обогащает жидкий кислород до содержания 0,1–0,2% криптоноксеноновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией. Как заключение, ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделен дистилляцией на криптон и ксенон.
Основными поставщиками сырья (криптон-ксенонового концентрата) являются крупные промышленные центры металлургической промышленности России. Для получения чистого ксенона используется криптон-ксеноновый концентрат, который подвергается криогенной ректификации на газоразделительных установках, обеспечивающих получение ксенона высокой чистоты (99,999%). Из-за своей малой распространенности ксенон гораздо дороже более легких инертных газов.
Ксенон на практике
Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев. Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания).
Радиоактивные изотопы (127 Xe , 133 Xe , 137 Xe и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках. Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия-133, является высокоэффективным рабочим телом для электрореактивных (главным образом — ионных и плазменных) двигателей космических аппаратов.
С конца XX века ксенон стал применяться как средство для общего наркоза (достаточно дорогой, но абсолютно нетоксичный, точнее — не вызывает химических последствий — как инертный газ). Первые диссертации о технике ксенонового наркоза в России появились в 1993 г. В качестве лечебного наркоза ксенон эффективно применяется для снятия острых абстинентных состояний и лечения наркомании, а также психических и соматических расстройств.
Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а также в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.
В изотопе ксенон-129 возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами — состояния, называемого гиперполяризацией.
Читайте также: