لماذا تستخدم الغازات النبيلة في الإضاءة ؟

الغازات النبيلة هي مجموعة من العناصر الكيميائية الموجودة في المجموعة 18 من الجدول الدوري، وتتميز هذه الغازات بخصائص فريدة، مثل الاستقرار الكيميائي بسبب امتلاء غلافها الإلكتروني الخارجي، مما يجعلها غير تفاعلية بشكل كبير مع العناصر الأخرى. بفضل هذه الخصائص، تُعتبر الغازات النبيلة مثالية للاستخدام في عدة تطبيقات تقنية وعلمية، من أبرزها الإضاءة. وفي هذا المقال في موقع مفاهيم نتعرف على إجابة سؤال لماذا تستخدم الغازات النبيلة في الإضاءة ؟

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

جدول المحتويات

• ما هي الغازات النبيلة؟
• توزيع الغازات النبيلة
• لماذا سميت العناصر النبيلة بهذا الاسم؟
• ما فوائد الغازات النبيلة؟
• خصائص الغازات النبيلة
• استخدامات الغازات النبيلة
• لماذا تستخدم الغازات النبيلة في الإضاءة ؟
• هل الهيدروجين من الغازات النبيلة؟
• لماذا تستخدم الغازات النبيلة في اللوحات الإعلانية؟

ما هي الغازات النبيلة؟

الغازات النبيلة بالإنجليزية: Noble Gases هي مجموعة من العناصر الكيميائية الموجودة في الجدول الدوري رقم 18 والتي تتسم بخصائص معينة، مثل أنها غير تفاعلية بشكل عام بسبب امتلاء الغلاف الخارجي للإلكترونات في الذرة، وتضم الغازات النبيلة العناصر التالية:

• الهيليوم (He)
• النيون (Ne)
• الأرجون (Ar)
• الكريبتون (Kr)
• الزينون (Xe)
• الرادون (Rn)

تتميز الغازات النبيلة بأنها عديمة اللون والرائحة والطعم في حالتها الغازية، كما أنها توجد عادة في الغلاف الجوي بكميات ضئيلة. بسبب استقرارها الكيميائي، فإنها تستخدم في تطبيقات عديدة مثل المصابيح الفلورية، والليزر، وتطبيقات الفضاء.

توزيع الغازات النبيلة

توزيع الغازات النبيلة في الجدول الدوري يتم كما يلي:

• الهيليوم (He): يقع في المجموعة 18 (أقصى يمين الجدول الدوري) في الدورة 1.
• النيون (Ne): يقع في المجموعة 18 في الدورة 2.
• الأرجون (Ar): يقع في المجموعة 18 في الدورة 3.
• الكريبتون (Kr): يقع في المجموعة 18 في الدورة 4.
• الزينون (Xe): يقع في المجموعة 18 في الدورة 5.
• الرادون (Rn): يقع في المجموعة 18 في الدورة 6.

لماذا سميت العناصر النبيلة بهذا الاسم؟

• سُميت العناصر النبيلة بهذا الاسم بسبب خصائصها الكيميائية الفريدة، حيث كانت تُعتبر "نبيلة" أو "مُلكية" لأنها غير تفاعلية أو نادرة التفاعل مع العناصر الأخرى. هذا يشبه خصائص المعادن الثمينة أو "النبلاء" التي لا تتفاعل بسهولة أو تتأثر بالعوامل الخارجية.
• في الماضي، كان العلماء يعتقدون أن هذه العناصر كانت "مثالية" أو "كاملة" لأن غلافها الإلكتروني الخارجي مكتمل، مما يجعلها غير قابلة للتفاعل بسهولة، وبالتالي شبيهة بخصائص العناصر الثمينة التي كانت تُعتبر "نبيلة" في المجتمع.

ما فوائد الغازات النبيلة؟

الغازات النبيلة لها العديد من الفوائد والخصائص التي تجعلها مفيدة في مجالات متنوعة، وتشمل:

1. الإضاءة والتطبيقات الكهربائية:

• تستخدم الغازات النبيلة في المصابيح الفلورية ومصابيح النيون التي تنتج ضوءًا مختلفًا حسب نوع الغاز، مثل الضوء الأحمر لمصابيح النيون والضوء الأزرق لمصابيح الأرجون. ويتم استخدامها في المصابيح الفلاش في الكاميرات والأجهزة الأخرى، حيث توفر ضوءًا قويًا ومؤقتًا.

2. التطبيقات في الفضاء:

• يتم استخدام الهيليوم في المركبات الفضائية لأنه خفيف وغير قابل للاحتراق، مما يساعد في تبريد المعدات الفضائية والأجهزة الإلكترونية في الفضاء.

3. الطب:

• الهيليوم يستخدم في العلاج بالتنفس الاصطناعي في حالات معينة حيث يساعد في تحسين تدفق الأوكسجين إلى الرئتين.
• الزينون يستخدم في بعض علاجات التخدير بسبب خصائصه في التأثير على الجهاز العصبي.

4. التطبيقات الصناعية:

• يستخدم الأرجون في لحام المعادن والقطع بالليزر حيث يوفر بيئة غير تفاعلية تمنع الأوكسجين والنيتروجين من التفاعل مع المعادن أثناء عملية اللحام.
• الكريبتون والزينون يستخدمان في تطبيقات الليزر والعلاج بالليزر الطبي.

5. المجال الطبي في التصوير:

• الزينون يُستخدم في الأجهزة الطبية للتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، حيث يساعد في تحسين جودة الصور بشكل كبير.

6. الاستقرار الكيميائي:

• الغازات النبيلة تُعد غير تفاعلية، مما يجعلها آمنة للاستخدام في العديد من التطبيقات حيث لا تتفاعل مع المواد الأخرى بسهولة، ما يقلل من مخاطر التفاعل الكيميائي في بيئات مثل المصابيح الكهربائية، أنظمة التبريد، وغازات التنفس الاصطناعي.

خصائص الغازات النبيلة

الغازات النبيلة تتميز بعدة خصائص فريدة تجعلها مميزة عن باقي العناصر الكيميائية، وإليك أبرز خصائصها:

• الغازات النبيلة تتمتع بغلاف إلكتروني كامل (ثماني إلكترونات في الغلاف الخارجي) مما يجعلها غير تفاعلية تقريبًا.
• غازات غير قابلة للاحتراق.
• إجراء التفريغ الكهربائي في المصابيح.
• عديمة اللون والطعم والرائحة.
• وزن خفيف، مثل الهيليوم.
• استخدامات متنوعة في الإضاءة، اللحام، التبريد، والطب.
• الغازات النبيلة توجد بكميات قليلة جدًا في الغلاف الجوي، مثل الهيليوم الذي يشكل أقل من 0.0005% من غازات الغلاف الجوي.

استخدامات الغازات النبيلة

الغازات النبيلة لها العديد من الاستخدامات في مجالات متعددة، وذلك بفضل خصائصها الكيميائية والفيزيائية الفريدة، وإليك بعض أبرز الاستخدامات:

1. الإضاءة: الهيليوم والنيون والأرجون تُستخدم في المصابيح الفلورية ومصابيح النيون لإنتاج ضوء ملون مثل الأحمر من النيون أو الأزرق من الأرجون، وتُستخدم أيضًا في المصابيح ذات الفلاش في الكاميرات وأجهزة الإضاءة الخاصة.
2. الفضاء: يُستخدم الهيليوم في مركبات الفضاء وأجهزة التبريد الخاصة بالفضاء بفضل خفته وقدرته على تبريد الأجهزة دون التفاعل مع المواد الأخرى.
3. التطبيقات الطبية: الهيليوم يُستخدم في بعض العلاجات التنفسية والتخدير، والزينون يُستخدم في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وبعض تقنيات التخدير.
4. الصناعة: الأرجون يُستخدم في لحام المعادن والقطع بالليزر بفضل خصائصه غير التفاعلية التي تمنع تأكسد المعادن أثناء عملية اللحام، والكريبتون والزينون يُستخدمان في تطبيقات الليزر.
5. الاستكشاف الجوي والبحري: الهيليوم يُستخدم في المنطاد والبالونات عالية الارتفاع.
6. تكنولوجيا المعلومات: الزينون يُستخدم في أجهزة الكمبيوتر والتكنولوجيا الحديثة لتحسين الأداء.

لماذا تستخدم الغازات النبيلة في الإضاءة ؟

تستخدم الغازات النبيلة للإضاءة لأنها تتوهج بألوان براقة لأنها نشطة وذلك بسبب خصائصها الكيميائية والفيزيائية المميزة، مثل:

1. استقرارها الكيميائي: الغازات النبيلة تمتلك غلافاً إلكترونياً ممتلئاً مما يجعلها غير تفاعلية تقريبًا. هذا يعني أنها لا تتفاعل مع المواد الأخرى بسهولة، وبالتالي فهي آمنة للاستخدام في مصابيح الإضاءة دون أن تتسبب في تفاعلات كيميائية قد تؤثر على أداء المصباح.
2. التفريغ الكهربائي: عند تطبيق تيار كهربائي على الغازات النبيلة داخل المصباح، فإن الإلكترونات تتصادم مع الذرات وتؤدي إلى إثارة الذرات. عند عودة الذرات إلى حالتها الطبيعية، تصدر ضوءًا. هذا الضوء يمكن أن يكون ذو ألوان مختلفة حسب الغاز المستخدم: الهيليوم: ضوء أبيض أو زهري، النيون: ضوء أحمر مشرق، والأرجون: ضوء أزرق، والكريبتون والزينون: ضوء أبيض أو أزرق باهت.
3. عمر طويل: الغازات النبيلة لا تتفاعل مع المواد الأخرى في المصباح، مما يقلل من تعرض المصباح للتلف ويطيل عمره مقارنةً بالمصابيح الأخرى.
4. سهولة الاستخدام في المصابيح المتخصصة: الغازات النبيلة تستخدم في تطبيقات مختلفة مثل المصابيح الفلورية، مصابيح النيون، وبعض أنواع المصابيح الفائقة اللمعان مثل مصابيح الفلاش والتجهيزات الخاصة في مجالات الفضاء، حيث توفر ألوانًا متوهجة وجاذبية في الإضاءة.

هل الهيدروجين من الغازات النبيلة؟

الهيدروجين هو عنصر ينتمي إلى المجموعة 1 في الجدول الدوري، وهو عنصر غير نبيل لأنه تفاعلي بشكل أكبر مقارنةً بالغازات النبيلة. على عكس الغازات النبيلة، فإن الهيدروجين لا يمتلك غلافًا إلكترونيًا كاملًا، وبالتالي يميل إلى التفاعل مع عناصر أخرى لتكوين مركبات.