История ксенона.
Открытие Нового, Скрытого и Чуждого.

Ксенон, химический элемент из аргонной группы; вместе с криптоном и неоном открыт
1895-96 Рамзаем в воздухе в ничтожном количестве. Хим. знак и атомн. вес Xe = 128,
Kr = 82, Ne = 20.

Рамзай Уильям (1852- 1916) (правильнее Рэмзи; Ramsay) английский химик и физик.
Профессор Бристольского университета (с 1880) и университетского колледжа в
Лондоне (1887-1913). Ранние работы Р. относятся к молекулярной физике (исследовал
броуновское движение, критическое состояние вещества). В 1884 определил атомный
вес цинка. В 1887 синтезировал пиридин из ацетилена и цианистого водорода. В 1893
предложил способ определения молекулярного веса жидкости по величине её поверхностного натяжения. В 1894 Р., совместно с Дж. Рэлеем, открыл аргон; в 1895 получил гелий; в 1898, совместно с М. Траверсом, открыл криптон, ксенон и неон. За эти работы Р. был удостоен Нобелевской премии (1904). В 1910 изобрёл микровесы, позволяющие взвешивать тела объёмом 0,1 мм3 с точностью до 0,5-10-9 г. Последние работы относились к радиоактивным превращениям элементов. Почётный член Петербургской АН (1913).

История открытия ксенона начинается еще в 1785 году. Ученый Генри Кавендиш исследовал состав воздуха и, при пропускании через него разряда, пришел к любопытному факту: после удаления окиси азота и избытка кислорода, примерно 1/120 исходного объема оставалась и ни в какие соединения не вступает. Он предположил, что в атмосфере содержится еще какой-то неизвестный газ. Описания именно этих опытов и прочел Уильям Рамзай . Особо углубляться в эту проблему он не стал, но внимание обратил (надо сказать, что к концу 19 века состав атмосферы считался изученным полностью и наличие новых элементов в нем казалось абсурдом). Через некоторое время начать выделение нового газа из атмосферного воздуха его подтолкнул некий Джон Рэлей . Этот английский физик занимался определением плотностей основных газов в атмосфере нашей планеты. Он неожиданно обнаружил, что вес 1 литра азота полученным химическим путем – 1, 2505 грамма, а выделенного из воздуха - 1, 2572 грамма. Получалось, что азот в атмосфере тяжелее на 0, 0067 грамм. Стало понятно, что в воздухе есть еще неизвестный газ. Рамзай, совместно с Уильямом Моррисом Траверсом (1872-1961) начал работы по поиску этого газа. Эти два английских ученых совершили настоящий подвиг: никогда еще не приходилось учеными работать со стольким количеством исходного материала, искать газ в ничтожно малых количествах, да еще к тому же и не вступающим в химические реакции. Поиск производился путем сжижения воздуха и последующего его испарения – разные газы испарялись при разных температурах. С помощью спектрального анализа выявлялось, что за газ был получен. В результате, переработав около 100 т воздуха, ученые получили микроскопическую порцию газа объемом всего 0,2 см3. Были «пойманы» неон («новый»), криптон («скрытый») и ксенон («чуждый»). Рамзай предложил называть группу этих газов «редкие», но исторически больше прижилось название инертные. Случилось все это в 1898 году.

Поначалу казалось, что эти газы вообще не вступают во взаимодействие ни с какими элементами. Только в начале 1960-х гг. выяснилось, что представление об инертных газах как о химических "мертвецах" несостоятельно. Удалось получить фториды, оксиды и другие соединения ксенона, криптона, а позднее и радона. Лишь для легких благородных газов возможности образования сколько-нибудь устойчивых соединений исключены.

Из истории ксенона, биксенона, Xenon HID

Понадобилось полтора года и огромное количество жидкого воздуха, чтобы выделить еще один инертный газ, существование которого в воздухе было уже несомненным. Переработав почти сто тонн воздуха, т.е. 77,4 млн. л, Рамзай получил 300 см .куб. нового газа. Несколько раньше он имел менее 0,2 см3, этого количества было достаточно для спектрального анализа и установления индивидуальности нового элемента.

Трудно себе представить возможность применения этого элемента, если учесть, что для получения одного литра ксенона необходимо переработать миллионы литров воздуха. В 1 м3 воздуха содержится 0,08 мл ксенона. Лабораторные испытания показали несомненные преимущества ксенона перед всеми другими инертными газами для наполнения электроламп. Если бы огромные количества воздуха приходилось перерабатывать исключительно ради ксенона, возможность его применения можно было бы считать сомнительной из-за дороговизны. Положение упрощается тем, что ксенон получают в качестве побочного продукта при разгонке воздуха.

В химическом отношении ксенон, как и другие инертные газы, совершенно инертен, “благороден”, как определили его в начале ХХ в. Он не реагирует ни с одним веществом или элементом. Свое название ксенон получил от греческого слова “ксенос”, что означает “гость”, “чужой”, “посторонний”.

Замечательной особенностью ксенона является его способность поглощать рентгеновские лучи. Эта способность при полном отсутствии ядовитости могла бы прекрасно использоваться в медицине для введения ксенона в организм при рентгеновских исследованиях внутренних органов. Однако отсутствие запасов ксенона исключает эту возможность.

Попытки отыскания еще каких-либо новых инертных, постоянно присутствующих в воздухе газов не дали положительных результатов. Последней по времени попыткой такого рода были исследования английского физика Ф. Астона, который, закончив в мае 1923 г . испарение 400 т жидкого воздуха, не нашел в них следов новых инертных газов. Ничтожные количества радиоактивного радона, присутствующего в воздухе при этом, конечно, не могли быть обнаружены.

Фары первых автомобилей были оснащены газовыми (пропановыми) лампами. На смену им пришли вакуумные лампы накаливания, затем галогеновые и газонаполненные лампы. Сейчас пришло время газоразрядных ксеноновых ламп, питаемых специальными блоками управления (блок розжига). Ксеноновые газоразрядные лампы специально разработаны как источник света повышенной яркости применительно к автомобильным фарам. Световой поток высокой интенсивности получается за счет свечения газа, инициированного дуговым разрядом между двумя электродами. Электроды лампы находятся в колбе, заполненной ксеноном под большим давлением (около 30 атм. в нерабочем состоянии и около 120 атм. в режиме горения) и солями металлов. Ксеноновая лампа имеет цветовую температуру около 4300, 6000, 8000 градусов по Кельвину по сравнению с 2800 у стандартной галогеновой лампы. (Для сравнения Солнце имеет световую температуру около 5000 град.К) Проще говоря, цветовая температура является единицей яркости источника света. Чем ближе цветовая температура к 5000, тем ближе спектр источника излучения к солнечному свету. Это объясняет тот факт, что свет ксеноновых газоразрядных ламп имеет голубой оттенок, а обычных галогеновых - желтоватый. Хотя на фоне друг друга лампы с температурой 4000 - 5400К выглядят желтыми, а голубыми смотрятся лампы с температурой больше 6000К.

Естественный источник света

2000 К - Утренее или вечернее небо
3500 К - Солнце через час после восхода
5100-5600 К - Солнце около полудня при облачности
7000-8500 К - Дневной свет неба при сильной облачности
12 000-15 000 К - Дневной свет неба при слабой облачности
15 000-27 000 К - Ясное голубое небо

Цветовая температура искуственных источников света

2000 К - Пламя спички
2500 К - Пламя газовой зажигалки
2500 К - Электролампочка
3200 К - Фотовспышка
3300 К - Лампа прожектора
3300-3350 К - Лампа галогеновая
5500-8500 К - Ксенон

Рассмотрим преимущества и недостатки Ксенона и БиКсенона.

Большая светоотдача.

3200 люмен против 1700 у галогеновой лампы. правда это соотношение справедливо только для сравнения ксеноновых ламп с цветовой температурой 4300К. потому что с ростом цветовой температуры световой поток падает. Для сравнения, лампа 6000К светит на 30% слабее, чем 4300К.

Независимость светового потока от питающего напряжения.
Поскольку между лампой и питающей сетью есть еще некий блок (блок розжига), или как в народе называют “балласт” ,то он стабилизирует рабочее напряжение на лампе.

Большая экономичность.

Потребляемая мощность у ксеноновой лампы 35Вт, в то время как обычные галогеновые лампы потребляют в среднем 45-60Вт(у большинства ламп для европейского рынка потребление на уровне 55вт).

Больший срок службы.

Ксеноновые лампы служат по 6000-7000 часов, хотя это не совсем правильно, т.к. например производители нормируют срок замены ксеноновых ламп через 2000 часов наработки, т.к. к этому сроку лампа "теряет" около 30% своей яркости, приближаясь по количеству отдаваемого света в галогеновой лампе.

Большая вибрационная стойкость и влагоустойчивость.

У ксеноновой лампы нет спирали накаливания - перегорать просто нечему. Так же ксеноновая лампа не боится влаги.

Большая безопасность, обзорность, комфорт.

Cвет ксеноновой лампы более близок по своему спектру к солнечному свету. плюс практически вдвое большую яркость. Глазу более привычно видеть все ночью в свете, максимально приближенном к солнечному.

Меньшая температура лампы.

Ксеноновая лампа обладает более высоким КПД(т.е. соотношение энергии, передаваемой в свет, и энергии, уходящей в тепло) намного выше, чем у галогенок, тем более потребление энергии у ламп тоже отличается соответствующим образом (55Вт-галогенка, 35-ксеноновая лампа).

35W - ксеноновая лампа. 55W (а то и все 100W) - обычная. Умножьте на 2 и сравните. Причем это потребляемая мощность. И это при вдвое большей силе света(3000 люменов против 1550 у стандартной галогеновой лампы мощностью 55Вт).

Значительная часть ДТП происходит из-за плохой видимости в темное время суток. Влияние неблагоприятных погодных условий (туман, дождь, снег) еще более осложняет движение и делает его особенно опасным. Свет, излучаемый ксеноновой лампой, имея по сравнению с обычным в 2,5 раза большую интенсивность, значительно помогают водителю улучшить обзорность. Геометрия освещенного участка дороги также улучшается, поскольку пучёк света фары, оснащенной ксеноновой лампой, шире и дальше. Немаловажным также является то, что "ксеноновый" свет в силу особенности своего спектрального состава позволяет водителю увидеть объекты, находящиеся на проезжей части и обочинах дороги (включая дорожные знаки) на значительно большем расстоянии.

Можно даже сказать, что видимость в дождь и туман тоже улучшается(ксенон "пробивает" туман намного лучше, чем галоген).

Конечно ксеноновая лампа греется, но при потребляемой мощности в 35 Вт в тепло уходит только около 8-9% энергии. А у галогеновой лампы при потреблении минимум 55Вт в тепло уходит около 40%.

Если до установки ксеноновых ламп в фары или противотуманные фары струйный омыватель фар не мог смыть грязь со стекла фары, т.к. грязь сильно высыхала, то с ксеноном фары стали чиститься омывателем намного лучше (т.к. стекло греется меньше, соответственно и грязь меньше подсыхает). То же самое можно сказать и про лопающиеся стекла фар. Обычно такое бывает либо с дешевыми азиатскими фарами, которые не расчитаны на наш суровый климат, либо с фарами, куда ставят галогенки повышенной мощности. Поскольку от ксенона стекла греются намного меньше, то проблема исчезает сама собой. Теперь спокойно можно влетать в лужу с горящими фарами и при выезде вы не обнаружите трещин на стеклах.

Источник:www.mir-xenon.ru