Перенасыщение тканей газами. Переключение с неона на гелий
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 14.12.2024
Если имеется в виду свечение газов вообще, то тут правы Евгений Юрьевич и Kompozitz свечение - есть излучение энергии при переходе электрона с одного энергетического подуровня на другой - чистая физика. Для каждого электрона таких подуровней много и самих электронов в атоме - тоже, потому и получается картинка изображенная Kompozitz"ом. Естественно, в каких-то условиях одни переходы более вероятны, другие - менее, потому одни линии ярче, другие - слабее, так что цвет (некая средняя величина по многим линиям) даже цвет свечения одного газа может существенно меняться в зависимости от условий. Если же имеется в виду тлеющий разряд в неоновых лампах, то тут такая ситуация: Гелий: Бело-оранжевый; при некоторых условиях может иметь серый, зеленовато-голубой или голубой оттенок, Неон: Красно-оранжевый, Аргон: Фиолетово-голубой, Криптон: Сероватый тусклый грязно-белый. Может быть зеленоватым. В разрядах высокого напряжения яркий синевато-белый, Ксенон: Сероватый или синевато-серый тусклый белый, в разрядах высокого напряжения в высоких пиковых потоках, очень яркий синевато-зелёный. Азот: Аналогично аргону, тусклее, с оттенком розового. В разрядах высокого напряжения, яркий сине-белый, белее аргона, Кислород: Бледный фиолетово-лиловый, тусклее аргона, Водород: Бледно-лиловый в разрядах низкого напряжения, розовато-красный пр разрядах более 10 миллиампер, Водяной пар: Аналогично водороду. Менее яркое свечение, Диоксид азота: Слабый синевато-белый, в разрядах низкого напряжения ярче ксенона, Пары ртути: Светло-голубой; интенсивное ультрафиолетовое излучение, Пары Натрия: Ярко жёлтый. Взято отсюда.
Я любил делать разряд в парах воды. При малом токе разряд светит слабо, на катоде вспыхивают разноцветные точки (катод из меди был, а позже из алюминия - у него ниже работа выхода и гореть начинает при 1100В (учетверитель сетевого напряжения). при разряде емкости в 2.5 мкФ с напряжением 1200В яркая розовая вспышка как розовая фотовспышка (отличный подарок на ДР эмо)
давление при этом было около 20мм рт ст (насыщенный пар воды).
Я думал тогда, в 1993-м, что пары воды использовать может только сумасшедший, но оказалось, что это хороший источник жесткого ультрафиолета около 150нм. Правда там давление 0.3-0.4 мм. рт. ст
Насколько я помню, используются в-основном инертные газы: неон, криптон, ксенон и аргон.
Неон (обычно в смеси с гелием) - красный, аргон - синий, ксенон - зелёный, криптон - жёлтый
Огорчу Вас, но химия здесь не причем. Этим занимается атомная физика. Любой газ способен светится. Про цвет не может быть и речи т. к. спектр излучения всех газообразных веществ (любой элемент и может находиться в газообразном состоянии) имеет линейчатый характер. И спектральные линии располагаются от инфракрасной области до ультрафиолета. А цвет это всего лишь субъективное восприятие. (Газ может представлять собой как отдельные атомы какого-либо вещества или же целые молекулы, как органические так и не органические).
А какая именно светимость интересует?
И какой газ?
А вообще есть такое понятие, как спектральная светимость и спектральный анализ - атомарные спектры (поглощения или испускания) получают переведением вещества в парообразное состояние путем нагревания пробы до 1000—10000 °C. В качестве источников возбуждения атомов при эмиссионном анализе токопроводящих материалов применяют искру, дугу переменного тока, при этом пробу помещают в кратер одного из угольных электродов. Для анализа растворов широко используют пламя или плазму различных газов.
Вот это например оптический линейчатый эмиссионный спектр азота.
В общем Вы скорее всего имели в виду электролюминесценцию газов. Тога всё эависит от конкретного газа (его химического состава).
Каким цветом светится смесь из неона, аргона и паров ртути?
синим
голубым
фиолетовым
скорее всего тот газ будет светиться, у которого потенциал ионизации ниже - ртуть. Но тут надо понять - если при обычной температуре, то сначала загорается аргон а неон ему помогает - ионизации аргона при 15.7 эВ, а у неона на 16.56 эВ метастабильный уровень и рядом первый потенциал возбужения. Поэтому сначала свет будет синеватый, потом когда ртуть испарится, начнет гореть она, 10.4 эВ у нее ионизации, а возбуждение при 4.9 и 6.7 эв. начнется дуговой разряд с ярким свечением. Так работает лампа ДРТ и ДРЛ
Обычно вопрос возникает относительно инертных (по -низкий поклон-) Менделееву или благородных - в теперяшней школьно-колледжевской терминологии.
Химия - наука точная и добавить к простому, но исчерпывающему ответуКрюкова нечего
Оптимальные параметры гелий-неоновых лазеров
Таким образом, использование буферного газа — гелия — позволяет осуществить селективное заселение только 2s и 3s состояний неона. Так как время жизни этих состояний приблизительно на порядок больше времени жизни 2p и 3p (t2s2 » 1,5 × 10 -7 с, t3s2 » 2 × 10 -7 с, t2p4 » 1,5 × 10 -8 с), то между и состояниями неона образуется инверсная заселенность.
С уровней 3p4 и 2p4 атомы спонтанно переходят на метастабильный уровень 1s.
Последний освобождается только за счет соударений атомов со стенками (диффузия к стенкам), если в газовой смеси нет иных примесей.
Оптимальные параметры гелий-неоновых лазеров
| Фактор | Характер влияния | Оптимальная величина |
| Давление газа в трубке | Уменьшение выходной мощности при р >1 мм рт. ст. связано с понижением энергии и длины свободного пробега электронов и с уменьшением их эффективной концентрации. Кроме того, замедляется диффузия к стенкам | » 1 мм рт. ст. |
| Соотношение парциальных давлений компонент | Влияет на условия инверсной заселенности | He : Ne @ 10 : 1 для 0,6328 мкм |
| Величина разрядного тока | Уменьшение выходной мощности при больших разрядных токах обусловлено заселением нижних рабочих состояний и уровня 1s | » 40 мА |
| Геометрия трубки | Конкуренция таких факторов: рабочий объем, диффузия к стенкам и электронная температура | Диаметр » 8 мм |
Мощность генерации лазера на смеси He-Ne зависит от величины разрядного тока, общего давления газовой смеси, соотношения между компонентами газовой смеси, диаметра газоразрядной трубки (табл. 2). Качественно зависимости мощности от перечисленных параметров одинаковы для всех трех лазерных переходов (1.15, 3.39, 0.63 мкм) и могут быть пояснены следующим образом.
Мощность генерации лазера на смеси He-Ne с увеличением разрядного тока сначала растет, но при очень больших величинах разрядного тока падает. Повышение мощности объясняется тем, что с увеличением тока растет плотность электронов в плазме газового разряда и, следовательно, увеличивается число возбужденных атомов Ne в состояниях 2s и 3s за счет процессов, связанных с прямым электронным возбуждением. При больших плотностях тока начинает играть роль ступенчатое возбуждение уровней 3p и 2p, т. е. нижних уровней рабочих переходов. Скорость возбуждения этих уровней примерно пропорциональна квадрату концентрации электронов, а скорость прямого электронного возбуждения верхних рабочих уровней примерно линейно зависит от концентрации электронов. В результате при больших величинах разрядного тока инверсная населенность рабочих переходов снижается и мощность генерации падает.
Зависимость выходной мощности лазера от общего давления газовой смеси также связана с двумя факторами. Сначала с повышением общего давления газовой смеси растет общее число атомов He и Ne и, следовательно, число возбужденных состояний атома Ne. Поэтому при малых общих давлениях газовой смеси мощность генерации увеличивается с ростом давления смеси. Но затем начинает играть роль другой фактор - уменьшение эффективной электронной температуры в плазме газового разряда с ростом общего давления газовой смеси. Уменьшение эффективной электронной температуры ведет к резкому уменьшению числа электронов, участвующих в создании инверсной заселенности. В результате мощность генерации при больших величинах общего давления газовой смеси падает.
Мощность генерации лазера на смеси He-Ne существенно зависит также от парциальных давлений He и Ne в газовой смеси, ибо в создании инверсии населенностей рабочих уровней большое значение имеет процесс передачи возбуждений от атома He к атому Ne. Чем больше парциальное давление He, тем более вероятен такой процесс. Однако слишком большое парциальное давление He в газовой смеси допускать нельзя, т. к. это связано с увеличением общего давления газовой смеси и, следовательно, с уменьшением электронной температуры газоразрядной плазмы и инверсии населенности рабочих уровней. Оптимальное соотношение парциальных давлений Ne и He находится в пределах от 1:5 до 1:15.
Рассмотрим влияние диаметра газоразрядной трубки на мощность генерации. Здесь также имеются два фактора, действующие в противоположных направлениях. С одной стороны, увеличение диаметра трубки увеличивает объем газовой смеси (при неизменном давлении), что приводит к росту мощности генерации. С другой стороны, увеличение диаметра трубки уменьшает электронную температуру в плазме разряда, что должно приводить к уменьшению инверсии населенностей рабочих уровней и, следовательно, к уменьшению мощности лазера. Существует некоторый оптимальный диаметр газоразрядной трубки, при котором мощность лазера на He-Ne максимальна. Для газоразрядной трубки длиной 1 м оптимальный диаметр составляет 7¸9 мм.
В заключение отметим, что мощности, достигнутые в настоящее время в лазере на смеси He-Ne, невелики: 0.1 Вт - для излучения с длиной волны l = 1.15 мкм и 1 Вт - для излучения с длиной волны l = 0.63 мкм.
Типовые значения выходных параметров гелий-неоновых лазеров в оптимальном режиме приведены в табл. 3.
Инертные душегубы или “токсичность” привычных газов
…для людей вдыхание инертного газа может иметь мгновенные серьезные последствия, включая потерю сознания уже после одного или двух вдохов. В США не менее 80 человек погибли в результате случайного удушения азотом…
Агентство по химической безопасности США
Я думаю многие хотя бы раз имея на руках шарики с гелием, нет-нет да и пытались гелий этот в легкие набрать, чтобы сказать что-нибудь смешным писклявым голосом. Думаю после прочтения моей заметки — у вас на всю жизнь отпадет это желание.
Мы еще со школьных уроков химии привыкли к тому, что азот или гелий — инертные газы, а значит никак нас не касаются и ни на что не влияют. А значит и бояться их не стоит. Некоторые из читателей скорее всего даже работают с инертными газами в своих мастерских и лабораториях и навряд ли задумываются о том, какую опасность может быть скрыта в стальных баллонах.
Побудил меня написать эту заметку комментарий к недавно опубликованной статье . Читатель DmitryVS писал:
В промышленности одним из самых опасных для персонала газов оказался — азот. Если человек оказывается в азотной среде, то за считанные секунды просто мгновенно отключается. И всё. Поэтому в помещениях, где есть оборудование под азотом, ходят строго со включенным на постоянку персональным газ-детектором на кислород.
На самом деле такую же опасность представляет не только азот, но и другие физиологически инертные газы: гелий, неон, аргон, криптон, технический гексафторид серы и даже привычные “дачные” метан, пропан и бутан. Физиологически инертный — это тот, который не обладает токсичностью (не конкурирует с кислородом на клеточном уровне как угарный газ, или не уничтожает легочные альвеолы, как фосген) и не используется для анастезии, как закись азота.
Инертный газ выступает в роли своеобразного “разбавителя” и просто постепенно уменьшает содержание кислорода во вдыхаемом газе (и соответственно в крови), тем самым незаметно вводя все клетки организма в состояние гипоксии .
Среднестатистический человек делает от 12 до 20 вдохов в минуту. С каждым вдохом около 0,6 л воздуха обменивается примерно с тремя литрами активного объема легких. Атмосфера Земли состоит из 78% азота , 21% кислорода и 1% аргон+углекислый газ+другие примеси. Т.е. уже после двух или трех вдохов чистого азота концентрация кислорода в легких будет настолько низкой, что даже тот кислород, который находился в крови, весь диффундирует в легкие для выдоха. Так как инертные газы не имеют запаха или вкуса, то человек если и ощущает некоторый дискомфорт от падения уровня кислорода, то просто не успевает понять чем это вызвано, теряя сознание в течении 1 минуты (насыщение артериальной крови кислорода <60%).
При концентрации кислорода в воздухе от 4 до 6% потеря сознания происходит через 40 секунд, смерть наступает через несколько минут. Только в отличие от углекислого газа с его гиперкапнией, инертные газы не вызывают никаких болезненных ощущений.
Интересное исследование проводилось в далеком 1963 году в Институте авиационной медицины Королевских ВВС Великобритании. Испытуемым предлагали дышать азотом и сообщать о своем самочувствии. При вдыхании газа в течении 8-10 секунд человек сообщал о кратковременном снижении зрения. Если азотом дышали 15-16 секунд, у испытуемого наблюдалось общее помутнение сознания и более выраженное нарушение зрения. Немногие испытуемые, которым удавалось дышать азотом в течение 17-20 секунд, внезапно теряли сознание, и потеря часто сопровождалась судорогой.
Именно поэтому высший надзорный орган США, отвечающий за химическую безопасность и расследующий химические аварии — “Совет по химической безопасности” (англ. CSB) —
— рекомендует устанавливать на баллоны со сжатыми инертными газами специализированные знаки, предупреждающие о риске удушья (предупредительные значки сразу под заглавием статьи — это они).
Из-за недостаточной информированности населения о удушающих свойствах азота происходит множество несчастных случаем. Например в 2013 году в Мексике во время вечеринки отдыхающие решили залить в бассейн жидкий азот. Итог — 8 человек сразу же потеряли сознание, один 21-летний парень впал в кому.
В 2015 году лаборант одного из санаториев умер от удушья во время проведения криотерапии с использованием жидкого азота. Смерть от удушья гелием встречается гораздо реже, чаще всего это происходит при вдыхании газа внутри больших воздушных шаров.
По данным CSB, В США около 80 человек погибли от “удушья инертным азотом” в период 1992-2002 гг.
“гуманные” удушающие свойства инертных газов используются для безболезненного оглушения животных (кур, цыплят и т.п.). С этой же целью продающиеся в свободной продаже инертные газы (вроде баллонов с гелием, для наполнения шариков) часто некоторые отчаявшиеся люди пытаются применить для суицида или самостоятельной эвтаназиии. К сожалению, иногда эти попытки бывают успешны.
И наконец в 2015 году “азотное удушение” было предложено в качестве “гуманной” альтернативы смертельной инъекции при осуществлении смертной казни в США. В трех штатах США (Оклахома, Миссисипи и Алабама) заключенный мог потребовать замены смертельной инъекции на вдыхание газообразного азота. С 2018 года в Оклахоме исправительные учреждения объявили о переходе на газообразный азот в качестве основного метода казни.
Такая вот грустная статья. Но знать об опасности инертных газов нужно. Уже хотя бы за тем, чтобы не было вот так (прим. мое — “играем в русскую рулетку с инертным газом”):
Так что в следующий раз, когда захочется вдохнуть гелий из шарика, чтобы сказать что-нибудь смешным писклявым голосом — вспомните эту статью!
Почему инертные газы гелий, неон, аргон обладают физиологическим воздействием на организм?
Ведь эти газы не вступают в реакций не с какими веществами в организме млекопитающих в том числе и человека.
Они растворяются во всех жидкостях организма-этого достаточно, чтобы повлиять на процессы. Пузырек воздуха, попавший в шприц, может привести к серьезным последствиям. А можно посмотреть, что происходит при кессонной болезни. у водолазов.
Смотря какое воздействие Вы имеете ввиду. Они могут оказывать физическое, но не биологическое воздействие.
У них другая плотность и другие физические характеристики, такие как диффузия, коэффициент теплопередачи и другие.
Одним из видов их использования является, например, замещение азота в дыхательной смеси для погружений. Кстати, довольно забавный эксперимент: сделать несколько вздохов кислородно-гелиевой смесью и что-нибудь сказать после этого )) Здесь, как раз, скажется эффект повышенной текучести газа - наши голосовые связки настроены на другую плотность и скорость истечения.
Но в гелии наш организм будет очень быстро замерзать - он гораздо активнее переносит тепло, чем обычный воздух. Для этой цели используют тогда аргон (поддув скафандра или гидрокостюма).
Почему неон светится? Свечение газов - описание, фото и видео
Силы и частицы
Неон — это газ. До конца 19 века он спокойно исполнял почетную обязанность быть частью земной атмосферы. Но тут его открыл английский химик Уильям Рамзай. И спокойной жизни пришел конец. Находчивые инженеры изобрели неоновые лампы, и в 20 годы 20 столетия неоновая реклама покорила весь мир.
Настоящий цвет неона
Настоящий цвет свечения неона
Когда мы думаем о неоне, то представляем себе горящие разными цветами названия магазинов и ресторанов. На самом - то деле неон светится ярким, красно - оранжевым светом. Богатой гаммы цветов добиваются введением в газ ламп паров ртути и натрия. В Лас-Вегасе улицы ярко освещены изогнутыми газовыми трубками, зазывающими туристов поиграть в казино или послушать пение Уэйна Ньютона.
Как добывают неон?
Неон содержится в атмосфере, поэтому может именно в этот момент, вы вдыхаете чуть - чуть неона. Не волнуйтесь, в одном литре воздуха неона так мало, что его не хватит, чтобы наполнить зернышко воздушной кукурузы. Чтобы отделить неон от воздуха, воздух приходиться сжижать. Точно так же как вода, когда она при охлаждении переходит из парообразного состояния в жидкое, воздух при снижении температуры превращается в жидкость. Только с водой это происходит при 100 градусах Цельсия, а с неоном при минус 246 градусах Цельсия - именно такова температура кипения неона. Жидкий неон отделяется от других составных частей воздуха. При сжижении неон получается в смеси с азотом и гелием.
Повышая температуру и давление смеси, химики удаляют из нее азот. Гелий удаляется с помощью процесса, называемого адсорбцией. При этом молекулы газов осаждают на твердых веществах. Молекулы неона лучше пристают к поверхности активированного угля, чем молекулы гелия. Это их свойство используют для разделения смеси. Чтобы получить один килограмм неона, надо обработать 88000 килограммов воздуха.
Почему неон светится?
Если налить холодный жидкий неон в стакан, можно увидеть, что он прозрачный и бесцветный — во всяком случае, на ярко - красную расцветку нет и намека. Почему же тогда в рекламе неон ярко светится разными цветами? Закачанный в трубки неон состоит из миллиардов и миллиардов атомов. Каждый атом неона имеет на орбите вокруг ядра десять электронов. Оба конца неоновой трубки подключены к электрической цепи.
Благородные газы в таблице Менделеева
Когда ток включен, он проходит вдоль трубки: электроны перескакивают с атома на атом, как им и положено при прохождении тока. Атомы неона возбуждаются при столкновении с электронами так же, как человек, которого грубо толкнули в толпе. Электроны в атоме неона не склонны к бродяжничеству, поэтому после возбуждения атом успокаивается и электрон возвращается на свое место. В результате атом испускает фотон света. Энергия этих фотонов лежит в красной части спектра видимого света.
Цвета других газов
Цвет свечения молекулярных газов и паров ртути
Другие газы при возбуждении испускают фотоны других цветов. Например, пары ртути, которая содержит в атоме 80 электронов, при возбуждении излучают голубой свет. Разница между голубым и красным светом — это разница в энергии фотонов. Фотоны, испускаемые атомом ртути, обладают более высокой энергией, чем фотоны атомов неона. Натриевые лампы, используемые для освещения автострад, излучают ярко - желтый свет. Его фотоны более энергоемки, чем фотоны красного света, но менее энергоемки, чем фотоны синего.
Когда электрический ток протекает по неоновой трубке, некоторые атомы возбуждаются (при столкновении с электронами), другие же остаются в нормальном невозбужденном состоянии. Затем они меняются местами. Каждый атом выглядит, как мерцающая лампочка: то один мигнет, то другой. В результате мы воспринимаем неоновую трубку, светящуюся ровным светом. Когда ток выключается, неон приходит в своё обычное состояние, то есть становится бесцветным.
Интересное видео о неоне
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Читайте также: