Edelgase haben ein so breites Anwendungsspektrum.

Selten Gase Edelgase sind ein Oberbegriff für Gase wie Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr), Xenon (Xe) und Radon (Rn). Früher glaubte man, dass diese Gase nicht mit anderen Stoffen reagieren, daher wurden sie auch als „Edelgase“ bezeichnet.

Obwohl diese Gase in der Luft nur einen geringen Anteil ausmachen, sind sie in unserem modernen Leben unverzichtbar. In dieser Ausgabe wird Jiayuan über ihre gängigen Anwendungen berichten.

1. Als Schutzgas

Da Edelgase chemisch sehr reaktionsträge sind, wird Argon oft als Schutzgas verwendet, um die Luft beim Schweißen von Präzisionsteilen oder aktiven Metallen (wie Magnesium und Aluminium) abzuschirmen und so zu verhindern, dass das Metall bei hohen Temperaturen mit anderen Substanzen reagiert.

Iridium, der Kernbrennstoff von Kernreaktoren, der an der Luft schnell oxidiert, muss ebenfalls unter Argon-Schutz bearbeitet werden.

Um die Lebensdauer der Glühbirne zu verlängern, kann durch Zugabe von Argongas in die Glühbirne die Verdampfung des Wolframdrahts verringert und die Oxidation des Wolframdrahts verhindert werden.

2. Als elektrische Lichtquelle

Edelgase emittieren Licht in verschiedenen Farben, wenn Strom angelegt wird. Die weltweit erste Neonröhre bestand aus Neon. Das rote Licht von Neon ist in der Luft sehr lichtstark und durchdringt selbst dichten Nebel. Daher werden Neonröhren häufig als Leuchtfeuer an Flughäfen, Häfen sowie auf Wasser- und Landverkehrswegen eingesetzt. Wird die Röhre mit Argon oder Helium gefüllt, emittiert sie bei Stromzufuhr hellblaues oder hellrotes Licht. Durch das Einfüllen eines Helium-, Neon- und Argongemisches in unterschiedlichen Anteilen in die Röhre lassen sich farbige Neonröhren erzeugen.

Die gebräuchlichste Leuchtstofflampe besteht aus einer Lampenröhre, die mit einer kleinen Menge Quecksilber und Argon gefüllt und deren Innenwand mit einem Leuchtstoffmaterial (z. B. Calciumhalogenphosphat) beschichtet ist. Beim Einschalten erzeugt die Entladung des Quecksilberdampfs ultraviolette Strahlen in der Röhre, welche das Leuchtstoffmaterial zur Emission von sichtbarem Licht, ähnlich dem Sonnenlicht, anregen. Daher wird sie auch als Leuchtstofflampe bezeichnet.

Eine mit Xenon gefüllte Hochspannungs-Bogenlampe erzeugt im Betrieb ein Licht, das zehntausendfach heller ist als das einer Leuchtstofflampe. Daher wird sie auch als „künstliche kleine Sonne“ bezeichnet und findet Anwendung in der Beleuchtung von Plätzen, Stadien, Flughäfen und anderen Orten. Neonröhren, Krypton und Xenon werden zudem in der Lasertechnologie eingesetzt.

3. Medizinische Behandlung

Xenonlampen emittieren starke ultraviolette Strahlung und werden in der Medizintechnik eingesetzt. Xenongas löst sich im Zellöl, was zu einer Betäubung und Schwellung der Zellen führt und somit die Funktion der Nervenenden vorübergehend hemmt und eine Narkose bewirkt. Als nebenwirkungsfreies Narkosemittel wurde eine Mischung aus 80 % Xenon und 20 % Sauerstoff erprobt.

Auch zur Messung der Hirndurchblutung usw. werden Isotope von Krypton und Xenon verwendet.

4. Herstellung künstlicher Luft

Helium und Sauerstoff werden zu künstlicher Atemluft gemischt, die Taucher atmen können. In der Tiefsee herrscht ein höherer Druck, und beim Atmen mit normaler Luft löst sich vermehrt Stickstoff im Blut. Beim Aufstieg aus der Tiefe und der allmählichen Wiederherstellung des normalen Körperdrucks entweicht der im Blut gelöste Stickstoff und bildet Blasen, die die Blutgefäße verstopfen und zu einer Gasstauung führen. Helium ist im Blut deutlich weniger löslich als Stickstoff. Tritt dieses Phänomen nicht auf, wird die normale Luft durch ein Helium-Sauerstoff-Gemisch (künstliche Atemluft) ersetzt.

5. Inflation

Helium ist neben Wasserstoff das leichteste Gas. Wasserstoff ist brennbar und explosiv, Helium hingegen ist ein farbloses, geruchloses und inertes Gas. Es ist chemisch reaktionsträge und reagiert im Allgemeinen nur schwer mit anderen Stoffen. Helium wurde daher früher anstelle von Wasserstoff zum Befüllen von Ballons und Luftschiffen verwendet.

6. Kann eine Vielzahl von Mischgaslasern erzeugen

Der Helium-Neon-Laser ist ein Beispiel dafür. Ein Helium-Neon-Gasgemisch wird in einem speziellen Quarzrohr eingeschlossen. Unter Anregung durch einen externen Hochfrequenzoszillator kommt es zu inelastischen Stößen zwischen den Atomen des Gasgemisches. Dabei findet ein Energieaustausch zwischen den angeregten Atomen statt, der zu elektronischen Übergängen führt und die Emission von stimulierter Strahlung sowie Nahinfrarotlicht, das den Übergängen entspricht, zur Folge hat. Helium-Neon-Laser können für Mess- und Kommunikationsanwendungen eingesetzt werden.

7. Niedrige Temperatur

Der Siedepunkt von flüssigem Helium liegt bei -269 °C und ist damit der am schwersten zu verflüssigende aller Gase. Mit flüssigem Helium lassen sich extrem niedrige Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (-273,15 °C) erreichen. Flüssiges Helium ist eine gewöhnliche Flüssigkeit mit den entsprechenden Eigenschaften. Unterhalb von 2.200 K ist flüssiges Helium jedoch ein Suprafluid mit vielen ungewöhnlichen Eigenschaften. Beispielsweise weist es Supraleitung und eine sehr niedrige Viskosität auf. Seine Viskosität beträgt nur 1 % der Viskosität von Wasserstoff. Flüssiges Helium kann an der Innenwand eines Behälters nach oben fließen und anschließend langsam an der Außenwand entlang nach unten. Dieses Phänomen ist von großer Bedeutung für die Erforschung und Bestätigung der Quantentheorie.

Im Zeitalter des rasanten technologischen Fortschritts finden Edelgase aufgrund ihrer einzigartigen und hervorragenden Eigenschaften in vielen Bereichen breite Anwendung. Ob in der Beleuchtungsindustrie, wo sie helle und energiesparende Lichtquellen liefern; in der Chipfertigung, wo sie als wichtige Schutz- und Ätzgase zur Herstellung hochpräziser Chips beitragen; in der Medizin, wo sie in speziellen Diagnose- und Behandlungsverfahren unverzichtbar sind; oder in Spitzentechnologien wie der Luft- und Raumfahrt, wo sie den stabilen Betrieb verschiedener Präzisionsinstrumente und -geräte gewährleisten. Edelgase sind allgegenwärtig und von unschätzbarem Wert. Wenn Sie mehr über Edelgasprodukte erfahren und deren Anwendungstrends verstehen möchten, laden wir Sie herzlich zu einem ausführlichen Gespräch in unser Unternehmen ein. Unser Unternehmen verfügt über ein professionelles Team mit langjähriger Branchenerfahrung und bietet Ihnen umfassende und detaillierte Informationen zu Edelgasprodukten.