【选学】稀有气体的发现和利用

1868 年法国天文学家詹森在观察日全食时，从太阳光谱中发现了一条新的谱线，从而最早发现了稀有气体，后来将这种稀有气体命名为氦（希腊文是“太阳”的意思）。

19 世纪末，英国物理学家雷利在研究氮气时，发现从空气中制得的氮气在标准状况① 下的密度略大于从含氮化合物制得的氮气的密度，前者为1.2572 克/升，后者为 1.2505 克/升，二者质量仅差几毫克，这微小的差异，

本来是实验误差所允许的，但雷利没有忽视这微小的差异，他花了足足 2 年时间，又做了多次精密的实验，反复观察验证，结果表明实验并无差错。他想可能因为在空气中还有较重的不活泼的气体没有被发现。于是他和他的朋友英国化学家拉姆赛合作，再从科学实验中寻找答案。结果终于在 1894 年揭开了这个秘密。两位科学家共同发现了一种新元素组成的气体，这就是氩，希腊文是懒惰的意思，即性质不活泼。接着在 3 年内，拉姆赛又先后发现了

氦、氖、氪、氙等气体。由于拉姆赛发现了 5 种稀有气体，为此，他获得了

1904 年诺贝尔化学奖。

稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称，由于它们的化学性质很不活泼，一般情况下不跟其它物质发生化学反应，所以人们曾称它们为“惰性气体”。其实惰性气体的“惰”性并不是绝对的，随着科学技术的发展，后来发现，在一定条件下，有些惰性气体还是能跟某些物质发生化学反应生

① 标准状况指的是温度为 0℃和压强为 1.013×105 帕时的状况。

成其它物质的。

由于稀有气体有它的特殊性质，在生产和科学研究中有着广泛的应用。在一些工业生产中，常把它们用作保护气，例如用氩气来隔绝空气，防

止金属在高温焊接时跟其它物质发生反应；又如把氩气和氮气的混合气体充入灯泡里，可使灯泡经久耐用。

氦气的密度仅次于氢气，用氦气填充气球或飞艇，要比用氢气安全得多，氦气混在塑料、人造丝、合成纤维中可制成非常轻柔的泡沫塑料、泡沫纤维。氦气还可用来代替氮气和氧气混和，作“人造空气”供深海潜水员呼吸用，防止微血管的阻塞。

氖气、氪气和氙气常用于激光技术；氪气和氙气能吸收 X 射线，可用于X 射线工作时的遮光材料；氙气在医学上还可作麻醉剂。

稀有气体还有一个特性，在通电时会发出有色的光，不同的稀有气体会发出不同颜色的光。因此，它们在电光源中能制成五光十色的霓虹灯；在石英玻璃管里充入氙气的氙灯，通电时能发出比荧光灯强几万倍的强光，因此叫做“人造小太阳”，广泛应用于广场、飞机场、体育场等的照明（图 3－5）。

氩气的发现是从几毫克的差异开始的，这对我们培养一丝不苟的学习态度是很有启迪作用的。

空气的污染和防治

一个成年人平均每天呼吸约需要 1 万升的空气，重量相当于 13.6 千克，比吃进去的食物还要重好几倍。所以，空气的质量好坏是极为重要的。

大气的成分本来是比较稳定的，即使一些有害物质进入大气，由于自然界有巨大的自净能力，仍能使空气保持清新。但是近代由于工业、交通运输业的迅速发展，大量的废物，特别是有害气体和烟尘的排放，超过了自然界的净化能力，造成了空气的污染。

空气的主要污染物和污染源

每年进入大气的污染物数量是十分惊人的，种类也很复杂，目前已被人们注意的就有 100 多种，其中对人类环境危害较大、影响范围较广的大气污染物是颗粒物质、一氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物、碳氢化合物等。一般燃料燃烧会产生大量的二氧化碳，还有一氧化碳、二氧化硫和固体微粒，汽车排出的废气中，还常含有碳氢化合物、氮的氧化物等。据资料报导，1990 年全球由于人类活动而向大气排放的硫氧化物有 9900 万吨、氮氧化物有6800 万吨，这是多么惊人的数字啊！

产生污染物的场所、设备等叫做污染源，其中人为污染源有工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源。工业污染源是目前危害最大的污染源，产生的污染物主要是在工业生产过程中排放的“三废”等；农业污染源产生的污染物，主要是农药、化肥以及动植物产品加工和它们的遗弃物腐烂后挥发到大气中的各种气体与固体微粒等；交通运输污染源产生的污染物包括泄漏的燃料、排放的废气，以及发出的噪声等；生活污染源产生的污染物包括居民生活中排出的各种污染物。

大气中的各种污染物，通过呼吸道侵入人体，损害人体的健康，影响作物的生长，造成鱼类的减少，破坏自然资源，而且还会腐蚀建筑物、仪器和设备等。

如何防治大气污染

防治大气污染，首先应减少和防止大气污染物的排放，合理利用环境自净能力。实际上大气污染的形成同许多因素有关，如工业布局、燃料结构、净化手段等。如果工业过分集中，该区域污染物的排放量大，大气自然净化不了，必将造成当地的大气污染，所以工业布局要合理。能源结构要改变，燃烧方法要改进，工艺过程要优化。对废气要采取净化措施，如排出的烟气，可经电除尘装置净化后再排入大气，汽车上要安装尾气净化装置。要积极开展绿化造林，增加植被。植物不仅具有美化环境、调节气候的作用，还具有截留粉尘、吸收大气中有害气体，使空气得到净化的功能。此外，还应建立空气监测网和警报系统，当污染严重时，就发出警报，使排污单位立即采取措施，将污染程度迅速降下来。最后还要加强环境的法制管理，严格防止新的污染源产生。

【问题讨论】

空气污染会造成哪些危害？
为什么在公共场所要提倡禁止吸烟？

【社会调查】

调查你附近某区或某工厂空气污染的情况，并了解有无防治措施？效果如何？