稀有气体的分离和应用_化学知识点-查字典化学网

稀有气体在分离塔中的分布：

氖、氦、氪、氙和氧、氮的沸点不同，它在液体空气中的数量也不同，因此在精馏塔中它们汇集在不同的部位中。氖、氦气的沸点较氮低得多（氖-245.9 ℃，氦-268.9 ℃），当液体空气进入下塔在精馏过程中，大部分氖、氦和氮混合进入冷凝蒸发器管内，氮气冷凝后沿着管壁流下，但氖、氦气不能冷凝，因而汇集在冷凝器的顶部，从液体空气中提取氖、氦气从这里引出。氪、氙的沸点高（氪-151.7 ℃，氙-109.1 ℃），当液体空气进入下塔以后，氪、氙均冷凝在底部的液空中，经节流后送入上塔，汇集在液氧中和氧气中，从空分塔取氪、氙混合物，一般从氧气中取得。

氩在液体空气中含量为0.932%，由于氩的沸点介于氧、氮之间，在上塔中，氩气对于氧是易蒸发的组分，对于氮是不易蒸发的组分，因此在上塔中部地区的氩富集区，可抽气（含氩8～9%）进行提纯。

氩的物理性质及用途：

氩气也是目前工业上一种重要的工业气体，它在工业、科学研究和国防工业上得到广泛的应用。

氩是稀有气体，无色，不活泼，不能燃烧，也不支持燃烧。

由于氩气具有惰性、光通量大、导热性小等性质，所以广泛地在灯泡照明及电子工业中得到应用。

氩气在飞机制造、造船、原子能工业和机械制造工业方面应用也很普遍，特别是用作铝、镁、铬、镍等合金焊接的保护气。

现代工业的发展，对氩气的需要量大大增长，氩气最大消耗是用在金属冶炼上，用氩气作为单晶硅、钛、钨等稀有金属及特种钢材的冶炼保护气体。最近发展可以用氩来炼钢。

氩气的主要来源有空气、天然气和合成氨尾气。氩在空气中的含量为0.932%，从空气液化分离的副产品中提取氩，是当前生产氩的主要方法之一。为了大量而又经济地提取氩气，现在也有从氩含量7～8%的合成氨尾气中来提取氩。

氦的物理性质：

氦是一种重要工业气体，它在工业、科学研究和国防工业上有着重要的用途。

由于氦的沸点很低（-268.9℃），是低温工程中最理想的致冷剂，在负压液氦的温度下，绝热退磁可达接近绝对零度的低温，随着科学技术的发展，氦除在色谱分析中作为载气外，还用于等离子工业、气体激光器、超导雷达探测及摄影等尖端技术方面。

利用氦具有很强的扩散性，氦可用为压力容器和真空系统的检漏指示剂。另外，将氦气和氧气配成混合气，可供深海潜水人员的呼吸，避免昏眩及智力丧失，以保证潜水人员在深海中的正常工作。

另外，利用氦的惰性和良好的导热性，氦可作为高级合金的焊接、切割和冶炼钛、铑、硅等时的保护气体，同时在气冷或原子能反应堆中可用氦作为载热体，在火箭和导弹中作为燃料的压送剂。

氦元素是在1868年日全蚀时在太阳的日珥上偶然发现的，因此以前把氦称为“太阳物质”。氦在希腊文里就是“太阳”的意思。过了27年（1895年）才在地球上从钇铀矿里找到了氦。直到1908年才第一次成功地将氦液化。

一般说氦的来源有：空气、天然气、含放射性元素矿石及某些矿泉水中。目前工业规模的提氦来源有两个：一是从空气中；二是从含氦的天然气中。但是由于液体空气中含氦很少（5ppm左右），只能作为空气液化分离的副产品，要大量提取氦，目前几乎全部是用含有氦的天然气进行分离的。1 m3氦气仅占有1 ppm

普通氦气在常压下的密度是0.1785 kg/m3（0 ℃），其液体是一种容易流动的无色液体。

氖的物理性质：

氖是低沸点的稀有气体，在液体空气中的含量只占0.0018%（体积），同体积液体蒸发时，从液氖获得的冷量比从液氢所获得的冷量多2.3倍，用将液氖上部抽空的方法，很易使液氖变成固态，因为三相点温度比标准沸点只低2.7 ℃，利用熔化潜热可使氖有效产冷量增20%。

氖的最大优点是具有惰性，因而氖的液化和在冷却系统中应用都十分安全。通常用氖作为低温试验室的安全冷却剂（-245.89℃）。氖的另一方面用途是作指示灯的光源，纯氖在真空下通电能发红光，这是与别的稀有气体所不同的。而红光透视力较强，因此用作港口、机场和水陆交通线的灯标，把氖和氩混合充进霓虹灯管能产生美丽的蓝光。氖还用于充填萤光灯、水银灯、钠蒸气灯及电压保护装置的灯泡等。

近年来，氖还被用于研究基本粒子轨迹的火花室中作充填介质。

氪的物理性质：氪气和氙气是空气中最稀有而贵重的气体，它们在空气中的含量分别为：0.0001139%和0.0000086%，含量极稀，提取困难，售价昂贵，曾被称为“黄金气体”。氪氙混合气充填电子管和灯泡，比相同功率的氩气灯泡省电20～25%，寿命可延长2～3倍，发光率可以提高，而体积可大大缩小。

氪气可充填高级电子管，实验室用的连续紫外光灯。测量宇宙辐射时用氪来充填游离室，还可以用于制成不需要电能的原子灯。氪灯的透射率特别高，因而可用于夜战中越野战车上的灯光。

氙的物理性质：氙气是空气中五种稀有气体里含量最少的一种。其含量仅为0.0000086%。但它的相对原子质量和发光强度，在五种稀有气体中却为最大，因而氙比氪更为重要。氙的发光强度能超过太阳光的发光强度。一只300W的长弧氙灯，其亮度就像一个“小太阳”。

利用氙气的极高的发光强度可用于充填闪光管、闪光电灯以及有雾航空的导航灯。高压氙灯还具有高度的紫外光辐射，可用于医疗杀菌消毒。将氙与20%的氧气混合使用，可作无副作用的深度麻醉剂；氙在激光器装置中做重要的受激光源等。

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