稀有气体元素是化学元素中最稳定的一族元素，所以也被称为惰性气体，包括氦气、氖气、氩气、氪气、氙气和氡气。它们在生活中有着很常见的应用，其最大的特点是几乎不会与其他物质发生化学反应，极难形成化学键，而这正好是它们能够被制成霓虹灯的关键。
根据研究，我们发现原子很大程度上会倾向于确保它核外电子的最外层有8个电子，这样才会形成稳定结构。如果它自己本身没有达到8电子，它就会尝试通过借用或捐赠，与其他原子共享电子来形成8电子的稳定结构。这就会导致化学键的形成，进一步形成物质。而稀有气体的特点就是原子本身最外层电子就是8个，所以非常稳定。
在霓虹灯管中，会有高压放电通过稀有气体。这种放电可以激发原子中的电子跃迁到能量更高的能级。当然，这就打破了8电子稳定原则，所以这些被激发的电子最终又会自己回到原来的位置，当电子跃迁回来时，会以光的形式散发出能量。不同稀有气体的原子的电子在跃迁时，放出的能量是有差异的，所以充了氖气的灯发出红橙色的光、氩气灯则是紫蓝色的，而氙气灯是蓝绿色的，这才有了五颜六色的霓虹灯。
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