ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Перегоревшая лампа из "Чёт или нечёт занимательные очерки по химии" Речь пойдет о предмете, который у большинства людей может вызвать лишь досаду. Действительно, на что годна перегоревшая лампа Разве что какой-нибудь юный химик постарается извлечь из нее хоть что-нибудь полезное из стеклянного баллона сделает колбу, а остатки вольфрамовой спирали, молибденовые крючочки, на которых она висела, да токовводы из никелевого сплава ухитрится использовать для опытов. Но юных химиков не так уж много, поэтому практически для любой перегоревшей лампы путь один-в мусор. Хотя вольфрам относится к редким металлам, собирать перегоревшие спирали нерентабельно. Несмотря на миллиарды выпускаемых ежегодно электрических ламп, вольфрама для их производства требуется не так уж много 10 кг этого металла достаточно для изготовления четверти миллиона 60-ваттных ламп. Электротехническая промышленность потребляет лишь малую долю добываемого ежегодно вольфрама-около 100 т (почти все остальное идет в металлургию, на изготовление особых марок сталей). [c.37] Есть по крайней мере три способа. Первый-понизить температуру спирали. Однако при этом резко упадет световая отдача-лампа будет светиться тускло и иметь красноватый оттенок. Именно такими были первые электролампы. Значит, этот путь не годится. Второй способ-заполнить баллон газом, который был бы инертен по отношению к вольфраму и в то же время чисто механически мешал бы атомам покидать спираль. Таких газов известно не так уж много. Это азот и инертные газы. Очевидно, что, чем больше размеры молекул газа и чем они тяжелее, тем с большим успехом они будут выполнять возложенную на них функцию. Поэтому уже давным-давно не делают вакуумные электрические лампы. После откачки воздуха баллон заполняют тем или иным газом. Раньше это был чистый азот, теперь это чаще всего смесь аргона (86%) и азота (14%), а в последние годы многие лампы заполняют криптоном, иногда с примесью ксенона ( криптоновые лампы легко отличить по их грибовидной форме). Чистый ксенон был бы, конечно, еще лучше, но он слишком дорог (в юздухе его почти в 8 раз меньше, чем криптона). [c.38] Реакция титана с иодом идет с выделением тепла, поэтому смещение равновесия при изменении температуры происходит в полном согласии с принципом Ле Шателье. Иодидный метод можно использовать для очистки различных металлов-меди, никеля, железа, хрома, гафния, ванадия, ниобия, тантала и др. [c.40] Химия вольфрама сложнее химии многих переходных металлов. Это полностью подтвердилось и в данном случае. Прежде всего, оказалось, что твердое вещество, которое называли дииодидом вольфрама и получали в виде чешуек или хлопьев при пропускании паров иода над горячим вольфрамом, на самом деле представляет собой значительно более сложное соединение, которое можно представить формулой [ б18]14. Это вещество относится к так называемым кластерным соединениям, в которых несколько атомов металла непосредственно связано друг с другом. Строение кластерного катиона [W6I8] показано на рисунке. Этот иодид может существовать только в твердом состоянии, а если его нагреть при атмосферном давлении вьппе 727 °С, он полностью разлагается. [c.41] в галогенной лампе этот иодид не может служить переносчиком вольфрама на спираль. Но, может быть, в газовой фазе образуются другие, более простые иодиды Расчеты показали, что все без исключения иодиды вольфрама, начиная от WI и кончая WI , в газовой фазе термодинамически неустойчивы при тех температурах, которые существуют в лампе, все они полностью распадаются на металлический вольфрам и атомный иод. Однако несмотря на теоретический запрет, йодные лампы исправно работают Оказалось, что вое дело здесь в ничтожных количествах кислорода, которые всегда есть в лампе. В присутствии кислорода образуются оксид-иодиды, например WO2I2 и WO2I, которые и являются переносчиками вольфрама. [c.42] Для переноса вольфрама на спираль используют и другие галогены и их смеси. Повыщение температуры спирали неизбежно приводит и к более сильному разогреву колб в галогенных лампах-до 400-600 °С. Простое стекло такие температуры не вьщерживает, поэтому приходится помещать спираль в трубку из кварцевого стекла. Первые патенты на галогенные лампы были вьщаны лишь в 1949 г., а их промышленный выпуск был налажен еще позже. Галогенные лампы имеют отличные световые характеристики, поэтому эти лампы, несмотря на их высокую стоимость, широко используются везде, где нужен мощный и компактный источник света,-в кинопроекторах, автомобильных фарах и т.д. [c.42] Как известно, где тонко, там и рвется температура какого-то участка спирали достигает температуры плавления вольфрама, этот участок оплавляется (рис. 16), капля металла вбирает в себя вещество с соседних участков, и очень скоро в этом месте спираль перегорает. Иногда такие наплывы бывают настолько заметными, что их можно увидеть и невооруженным глазом. Кроме того, в перегоревщей лампе стекло обычно не такое прозрачное и чистое, как в новой, а иногда даже заметен черный налет. Это вольфрам, который за время работы лампы испарился со спирали и осел на относительно холодной поверхности стекла. Основная часть этого налета обычно появляется в последний период службы лампы, незадолго до того, как она перегорит. [c.43] Изредка лампы перегорают так слышится слабый хлопок, и весь баллон покрывается беловатым налетом. Это значит, что произошла разгерметизация лампы, в баллон проник воздух, и раскаленный вольфрам немедленно сгорел. Образовавшийся WOз при высокой температуре находится в газообразном состоянии, а на стекле он оседает в виде мельчайших кристаллов. Они настолько малы, что их не разглядишь и в самую сильную лупу. Но если рассмотреть их в электронный микроскоп, увеличивающий в десятки тысяч раз, то обнаружится удивительная картина молекулы Оз при остьтании паров успевают выстроиться в стройную кристаллическую решетку. Образуются прекрасно оформленные, но очень маленькие кристаллы (рис. 17). [c.43] Хотелось бы сделать небольшое, но принципиальное отступление о том, почему тонкое место спирали перегорает быстрее. Приведенное выше объяснение более сильного нагрева тонкого участка - стандартное, его обычно приводят как очевидное и не требующее пояснений. Однако дотошный читатель заметит, что в соответствии с законом Ома зависимость мощности тока от сопротивления можно записать и иначе Р= 11 /К, и тогда мощность, а следовательно, и нагрев, будут не прямо, а обратно пропорциональны сопротивлению Нет ли здесь ловкого жонглирования формулами, когда из нескольких возможных приводится одна, нужная Поговорка доверяй, но проверяй часто бывает очень полезна. [c.44] Наверное, все же не зря мы не спешили выкинуть перегоревшую лампу в ней нашлось много интересного. Конечно, рассказано здесь далеко не обо всем, что уже известно. Сколько еще неведомых загадок хранит в себе такая знакомая всем электрическая лампа... [c.45] Вернуться к основной статье