หลอดไฟโฆษณาหรือหลอดนีออน
หลอดไฟโฆษณาหรือหลอดนีออน เป็นหลอดแก้วที่ถูกลนไฟแล้วดัดให้เป็นรูปหรือตัวอักษร ไม่มีไส้หลอดแต่ที่ปลายทั้งสองข้างจะมีขั้วไฟฟ้าทำด้วยโลหะ ต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ที่มีความต่างศักย์สูงประมาณ 10,000 โวลต์ ภายในหลอดสูบอากาศออกจนหมดแล้วใส่ก๊าซบางชนิดที่ให้แสงสีต่างๆออกมาเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน เช่นก๊าซนีออนให้แสงสีแดงหรือส้ม ก๊าซฮีเลียมให้แสงสีชมพู ความต่างศักย์ที่สูงมากๆ จะทำให้ก๊าซที่บรรจุไว้ในหลอดเกิดการแตกตัวเป็นอิออน และนำไฟฟ้าได้ เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านก๊าซเหล่านี้จะทำให้ก๊าซร้อนติดไฟให้แสงสีต่างๆได้
ตัวอย่างก๊าซชนิดต่างๆ ที่บรรจุในหลอดโฆษณา
ก๊าซนีออน ให้แสงสีแดง
ก๊าซฮีเลียม ให้แสงสีชมพู
ก๊าซอาร์กอน ให้แสงสีขาวอมน้ำเงิน และถ้าใช้ก๊าซต่างๆ ผสมกันก็จะได้สีต่างๆ ออกไป
ก๊าซเฉื่อยหรือก๊าซมีตระกูล (Inert gas or noble gas)
ก๊าซเฉื่อยหรือก๊าซมีตระกูล หมายถึง ธาตุที่ไม่ทำปฏิกิริยากับธาตุอื่น ๆ ไม่เกิดสารประกอบคลอไรด์ ออกไซด์ และซัลไฟด์ จากการศึกษาสมบัติของ 20 ธาตุแรก พบว่าธาตุที่จัดว่าเป็นก๊าซเฉื่อยได้แก่ He , Ne และ Ar ซึ่งเป็นธาตุที่เป็นก๊าซแลไม่ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยา การที่ก๊าซเฉื่อยไม่ทำปฏิกิริยากับธาตุอื่น ๆ เนื่องจากโครงสร้างของอะตอมอยู่ในภาวะที่เสถียรมาก มี 8 เวเลนซ์อิเล็กตรอน (ยกเว้น He มี 2 เวเลนซ์อิเล็กตรอน)
ก๊าซเฉื่อยมีทั้งหมด 6 ธาตุ คือ ฮีเลียม (He) นีออน (Ne) อาร์กอน (Ar) คริปทอน (Kr) ซีนอน (Xe) และ เรดอน (Ra) เป็นพวกโมเลกุลอะตอมเดี่ยว (monoatomic molecule) คือในหนึ่งโมเลกุลของก๊าซเฉื่อยจะมีเพียงหนึ่งอะตอมเท่านั้น (ก๊าซโดยทั่วไป 1 โมเลกุลจะมีมากกว่า 1 อะตอม ส่วนใหญ่จะมี 2 อะตอม เรียกว่า diatomic molecule เช่น O2 , N2 , Cl2 , H2 เป็นต้น
ในธรรมชาติมีก๊าซเฉื่อยปะปนอยู่ในอากาศน้อยมาก ประมาณ 0.937 % เท่านั้น นอกจากจะมีในอากาศแล้วยังอาจจะมีอยู่ในแหล่งอื่น ๆ เช่น ตามบ่อน้ำมัน โดยทั่ว ๆ ไปปริมาณของก๊าซเฉื่อยแต่ละชนิดจะมีค่าโดยประมาณดังนี้
He 0.036 %
Ne 0.19 %
Kr 0.12 %
Xe 0.0009 %
ก๊าซเฉื่อยสามารถเตรียมได้จากการกลั่นลำดับส่วนอากาศเหลว สำหรับในก๊าซธรรมชาติพบว่ามี He อยู่ถึงประมาณ 10 % โดยปริมาตร นอกจากนี้ He ยังอาจได้จากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีในรูปของอนุภาคแอลฟา
เดิมเคยเชื่อกันว่าก๊าซเฉื่อยไม่ทำปฏิกิริยากับธาตุอื่น ๆ จนกระทั่งประมาณปี พ.ศ. 2505 จึงได้มีการสังเคราะห์สารประกอบของก๊าซเฉื่อยขึ้นมาได้ เช่น ปฏิกิริยาระหว่าง Xe กับ F2 หรือ Kr กับ F2 ดังตัวอย่างสารประกอบดังตารางต่อไปนี้
ก๊าซเฉื่อยมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำมาก เนื่องจากมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อย
ตารงที่ 5.11 จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของก๊าซเฉื่อย
สมบัติบางประการและประโยชน์ของก๊าซเฉื่อย
ฮีเลียม (He)
เป็นก๊าซที่มีมวลโมเลกุลน้อยและไม่ติดไฟ จึงใช้บรรจุบอลลูนแทนก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งติดไฟได้ง่าย นอกจากนี้ยังใช้ผสมกับก๊าซออกซิเจนด้วยอัตราส่วน 4 ต่อ 1 โดยปริมาตร เพื่อใช้ในการหายใจสำหรับผู้ที่จะลงไปทำงานใต้ทะเล หรือสำหรับนักประดาน้ำ ทั้งนี้เนื่องจากใต้ท้องทะเลลึกมีความกดดันสูง ถ้าหายใจด้วยอากาศปกติ จะทำให้ก๊าซไนโตรเจนในอากาศละลายในโลหิต และเมื่อกลับขึ้นมาที่ความดันปกติไนโตรเจนที่ละลายอยู่ในโลหิตจะเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซปุดขึ้นมา ดันผนังเส้นโลหิต ทำให้เกิดอาการเจ็บปวดกล้ามเนื้อและทำให้เสียชีวิตในที่สุด แต่ถ้าใช้ก๊าซออกซิเจนผสมกับฮีเลียมจะไม่เกิดปรากฏการณ์ดังกล่าว เนื่องจากฮีเลียมละลายในโลหิตได้น้อยกว่า ก๊าซไนโตรเจน จึงแก้ปัญหานี้ได้ นอกจากนี้ยังใช้ฮีเลียมเหลว ซึ่งมีจุดเดือดต่ำมากเป็นสารหล่อเย็น เพื่อใช้ศึกษาสมบัติของสารที่อุณหภูมิต่ำ อย่างไรก็ตามฮีเลียมเป็นก๊าซที่เตรียมได้ยากและมีราคาแพง
อาร์กอน (Ar)
ใช้เป็นก๊าซบรรจุในหลอดไฟ เพื่อให้ไส้หลอดมีอายุการใช้งานที่นานขึ้นทั้งนี้เพราะอาร์กอนไม่ทำปฏิกิริยากับไส้หลอด ขณะที่ร้อน ถ้าบรรจุอากาศในหลอดไฟฟ้า ไส้หลอดจะทำปฏิกิริยากับก๊าซต่าง ๆ ทำให้ขาดง่าย นอกจากนี้ยังใช้อาร์กอนบรรจุในหลอดไฟโฆษณา โดยบรรจุในหลอดแก้วเล็ก ๆ ภายใต้ความดันต่ำ เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าศักย์สูงเข้าไป จะได้แสงสีมว่งน้ำเงิน นอกจากนี้ยังใช้อาร์กอนในอุตสาหกรรมการเชื่อมโลหะ
นีออน ( Ne)
ใช้บรรจุในหลอดไฟโฆษณาเช่นเดียวกับ อาร์กอน โดยให้สีแสงไฟเป็นสีส้มหรือสีส้มแดง
คริปทอน (Kr) และซีนอน (Xe)
ไม่ค่อยได้ใช้ประโยชน์มากนัก โดย Kr ใช้ในหลอดไฟแฟลช สำหรับถ่ายรูปความเร็วสูง ส่วน Xe ใช้เป็นยาสลบ แต่ราคาแพงมาก
สำหรับเรดอน (Ra) เป็นธาตุกัมมันตรังสี ใช้รักษาโรคมะเร็ง
ในปัจจุบันมีการนำกีาซเฉื่อยบางชนิด เช่น Ar และ Kr บรรจุในหลอดผลิตแสงเลเซอร์เพื่อใช้เป็นตัวกลางสำหรับสร้างความถี่ต่าง ๆ กันของแสงเลเซอร์
......................................
