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【正确的化学:霓虹灯历史之旅】

它始于 1785 年,亨利卡文迪许发现,当从大气空气样本中去除氮和氧时,会残留少量气体。

让蒙特利尔人说出这座城市的标志性地标,您可能会听说圣约瑟夫大教堂、施瓦茨熟食店、奥林匹克体育场和五朵玫瑰霓虹灯。大约 70 年来,这个标志一直是城市天际线的一部分,直到 1977 年,“Flour”这个词被删除了,因为它实际上是英文,所以它实际上是“Farine 五玫瑰面粉”的一部分。但是,这个带有 15 英尺高的字母的标志,每晚仍然发出鲜红色的光,并提示您穿越霓虹灯的历史。

这段旅程始于 1785 年,当时科学家被称为“自然哲学家”亨利·卡文迪许,他发现当从样品中去除“燃素空气”(氮气)和“脱燃空气”(氧气)后,会残留少量气体大气的空气。卡文迪什无法识别这种气体,并且在接下来的 100 年里它一直是个谜,直到威廉拉姆齐和瑞利勋爵对这个问题感兴趣。他们让空气通过炽热的铜,以氧化铜的形式去除氧,然后通过热的镁,以氮化镁的形式去除氮。少量的气体,大约是原来的百分之一,仍然存在,它具有一种奇怪的特性。它不会进行任何化学反应!他们将这种残留物命名为“氩”,来自希腊语,意为“不活跃”或“懒惰”。

拉姆齐和同事莫里斯·特拉弗斯设法通过冷却来液化这种残留物,并发现当它被缓慢加热时,微量的其他气体会蒸发掉。这些被证明是一系列新元素,他们将希腊语中的氖、氪和氙分别命名为“新的”、“隐藏的”和“陌生人”。他们后来被称为“贵气”,因为和贵族一样,他们没有与平民交往的倾向。

在拉姆齐发现稀有气体之前大约 40 年,德国玻璃吹制工海因里希·盖斯勒(Heinrich Geissler)设法使用真空泵将玻璃管的一部分抽空。当他对安装在管子末端的电极施加高压时,管子内部开始发光。当时没有解释这种现象,这实际上是管中存在微量气体的结果。在现代量子理论中可以找到一个基本原理,它描述了原子中的电子如何以不同的能量状态存在。当它们吸收电能时,它们会被激发,并且在返回基态时,它们会以可见光的形式释放吸收的能量。如果管中存在微量的氮气,则发出的光是粉红色的,如果有二氧化碳,则发出的光是白色的,微量的汞蒸气会产生蓝绿色光。20世纪初,前爱迪生员工丹尼尔·摩尔利用这一观察结果,将“摩尔荧光灯”商业化。

惰性气体是看不见的,但拉姆齐发现,当密封在盖斯勒管中并通电时,氖气会产生明亮的橙红色光,他在 1904 年诺贝尔奖的获奖感言中兴奋地描述了这种光气体。然而,商业应用必须等到氖气可以大规模生产。这就是被称为“法国爱迪生”的乔治克劳德出现的时候。他的目标是液化空气,然后将其分馏以产生制造钢铁所需的氧气。克劳德设法在工业规模上做到了这一点,这也意味着现在可以大量生产副产品惰性气体,尤其是氖。受摩尔荧光灯管的启发,克劳德能够生产霓虹灯管。他在 1910 年的巴黎车展上首次展出了这些产品,并于 1912 年在巴黎的一家理发店安装了首个商业霓虹灯广告牌,为世界各地城市的霓虹灯广告闪电战开辟了道路。纽约时代广场成为一个霓虹灯盛会,其标志通过巧妙地打开和关闭各种形状的霓虹灯管,给人一种运动的错觉。大多数这些标志现在已被巨大的电视屏幕和更高效、更环保的 LED 照明所取代。

威廉拉姆齐接着确定了另一种惰性气体氡。当时,与放射性物质打交道的危险性尚不清楚,毫无疑问,结束他生命的鼻癌是由氡气排放引起的。虽然乔治·克劳德在霓虹灯方面的工作值得称赞,但他生活的另一个方面并不那么光彩照人。他公开支持法国与纳粹合作,为此他在战后受审并被判处无期徒刑。

随着计算机时代的到来,霓虹灯换上了另一件外衣。微型霓虹灯管在数字电路中用作二进制开关,第一台电子台式计算器具有大型霓虹灯读数。这些现在是历史遗迹,霓虹灯开关和读数被半导体芯片和 LED 显示器取代。但这并不意味着霓虹灯已被解雇。恰恰相反。这种气体是用于制造计算机芯片的激光器的关键成分。这种“准分子”激光器依靠氩气与氟的反应产生一个瞬态的氟化氩分子,然后随着发射的紫外线在镜子之间来回反射产生激光束,该分子会弛豫回氩和氟. 这里的物理非常复杂,

世界上使用的所有半导体级氖气中约有一半是由两家乌克兰公司生产的。这源于乌克兰是小麦和钢铁的主要生产国。小麦需要氨基肥料,生产需要氮,而炼钢需要氧气。这两种都是由液态空气产生的,氖是一种副产品。由于目前的战争,两家公司都停产了,让半导体芯片行业陷入了狂热。

也许现在您可以以更深刻的洞察力和钦佩的眼光看待五朵玫瑰标志。

#京彩首图# #荐书# 《我的生活不可能那么坏》
这是一本来自霓虹国的脑洞、解压漫画集。

你也许正在经历或曾经经历这样的生活,被闹钟吵醒、坐上拥挤的地铁、纠结每天的午饭、做着午后的白日梦、偶尔回忆起某个时刻……不得不承认,生活正是由那些微不足道的细节组成,无论那是开心的、痛苦的还是尴尬的。

生活远没有我们想象得那么好,但也没有那么坏。Keigo君用画笔记录下这些寻常生活里的尴尬时刻,再加上一点比常人更大的脑洞。

如果你正遭遇种种不幸与暗算,请阅读这本小书,然后你会发现,生活并没有发生改变……


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