NEON: HISTORIE, EGENSKAPER, STRUKTUR, RISIKO, BRUK - KJEMI - 2026

Den neon er et grunnstoff som er representert ved symbolet Ne. Det er en edel gass hvis navn på gresk betyr nytt, en kvalitet som den var i stand til å opprettholde i flere tiår, ikke bare på grunn av gnisten til oppdagelsen, men også fordi den prydet byer med sitt lys da de utviklet moderniseringen.

Vi har alle noen gang hørt om neonlys, som faktisk tilsvarer annet enn rødoransje; med mindre de er blandet med andre gasser eller tilsetningsstoffer. I dag har de en merkelig luft sammenlignet med de nylige lyssystemene; Neon er imidlertid mye mer enn bare en fantastisk moderne lyskilde.

Drage laget av rør fylt med neon og andre gasser som, når de mottar en elektrisk strøm, ioniserer og avgir karakteristiske lys og farger. Kilde: AndrewKeenanRichardson.

Denne gassen, som praktisk talt består av Ne-atomer, likegyldig til hverandre, representerer det mest inerte og edle stoffet av alle; Det er det mest inerte elementet i den periodiske tabellen, og foreløpig og formelt er en stabil nok forbindelse ikke kjent. Den er enda mer inert enn helium i seg selv, men også dyrere.

De høye kostnadene ved neon skyldes det faktum at det ikke blir trukket ut fra undergrunnen, som skjer med helium, men fra flytende og kryogen destillasjon av luften; selv når den er tilstede i atmosfæren i tilstrekkelig overflod til å produsere et stort volum av neon.

Det er lettere å trekke ut helium fra naturgassreserver enn å kondensere luft og trekke ut neon fra den. I tillegg er overfloden mindre enn helium, både i og utenfor jorden. I universet finnes neon i novaer og supernovaer, så vel som i regioner som er frossne nok til å forhindre at den rømmer.

I sin flytende form er det et mye mer effektivt kjølemedium enn flytende helium og hydrogen. På samme måte er det et element som er til stede i elektronikkindustrien med hensyn til lasere og utstyr som oppdager stråling.

Historie

Vuggen av argon

Neons historie er nært beslektet med resten av gassene som utgjør luften og deres funn. Den engelske kjemikeren Sir William Ramsay besluttet sammen med sin mentor John William Strutt (Lord Rayleigh) i 1894 å studere sammensetningen av luft gjennom kjemiske reaksjoner.

Ved hjelp av en luftprøve klarte de å deoksygenere og denitrogenisere den, og skaffe og oppdage edelgass-argon. Hans vitenskapelige lidenskap førte ham også til oppdagelsen av helium, etter å ha oppløst mineralet cleveitt i et surt medium og samlet karakterisering av den frigjorte gassen.

Deretter mistenkte Ramsay at det var et kjemisk element som befant seg mellom helium og argon, og dedikerte mislykkede forsøk på å finne dem i mineralprøver. Inntil han til slutt mente at argon skulle være ”skjult” andre gasser som er mindre rikelig i luften.

Dermed begynte eksperimentene som førte til oppdagelsen av neon med kondensert argon.

Oppdagelse

I sitt arbeid begynte Ramsay, assistert av sin kollega Morris W. Travers, med en sterkt renset og flytende prøve av argon, som han deretter utsatte en slags fraksjonell og kryogen destillasjon. I 1898 og ved University College London klarte begge engelske kjemikere således å identifisere og isolere tre nye gasser: neon, krypton og xenon.

Den første av dem var neon, som han skimtet da de samlet den i et glassrør der de påførte et elektrisk støt; det intense rødoransje lyset var enda mer slående enn fargene på krypton og xenon.

Det var på denne måten Ramsay ga denne gassen navnet 'neon', som på gresk betyr 'nytt'; et nytt element dukket opp fra argon. Rett etter, i 1904, og takket være dette arbeidet, mottok han og Travers Nobelprisen i kjemi.

Neon lys

Ramsay hadde da lite å gjøre med de revolusjonerende bruken av neon når det gjelder belysning. I 1902 dannet elektroingeniør og oppfinner, Georges Claude, sammen med Paul Delorme L'Air Liquide-selskapet, dedikert til å selge flytende gasser til industrier og som snart så det lysende potensialet til neon.

Claude, inspirert av oppfinnelsene fra Thomas Edison og Daniel McFarlan Moore, bygde de første rørene fylt med neon, og signerte patent i 1910. Han solgte produktet sitt praktisk talt under følgende premiss: neonlys er forbeholdt byer og monumenter fordi de er veldig blendende og attraktiv.

Siden den gang resten av historien til neon frem til i dag går hånd i hånd med utseendet til nye teknologier; i tillegg til behovet for kryogene systemer som kan bruke det som kjølevæske.

Fysiske og kjemiske egenskaper

- Utseende

Glassflaske eller hetteglass med neon opphisset av en elektrisk utladning. Kilde: Hi-Res Images of Chemical Elements

Neon er en fargeløs, luktfri, smakløs gass. Når en elektrisk utladning påføres, blir imidlertid atomene ioniserte eller eksiterte, og de sender ut fotoner med energi som kommer inn i det synlige spekteret som en rødoransje blits (toppbilde).

Så neonlysene er røde. Jo høyere gasstrykk, desto høyere elektrisitet er nødvendig og den rødlige glød oppnådd. Disse lysene som belyser smugene eller fasadene til butikkene er veldig vanlige, spesielt i kaldt klima. siden den rødlige intensiteten er slik at den kan trenge gjennom tåken fra betydelige avstander.

- Molmasse

20,1779 g / mol.

- Atomnummer (Z)

10.

- Smeltepunkt

-248,59 ° C

- Kokepunkt

-246,046 ° C.

- Tetthet

-Under normale forhold: 0,9002 g / L.

-Fra væsken, bare på kokepunktet: 1,207 g / ml.

- Damptetthet

0.6964 (relativt til luft = 1). Med andre ord er luft 1,4 ganger tettere enn neon. Da vil en ballong oppblåst med neon stige opp i luften; men mindre raskt sammenlignet med en oppblåst med helium.

- Damptrykk

0,9869 atm ved 27 K (-246,15 ° C). Merk at ved en så lav temperatur utøver neon allerede et trykk som kan sammenlignes med atmosfærisk.

- Varme av fusjon

0,335 kJ / mol.

- Fordampingsvarme

1,71 kJ / mol.

- Molar varmekapasitet

20,79 J / (mol · K).

- Ioniseringsenergier

-Først: 2080,7 kJ / mol (Ne ⁺ gassformig).

-Sekund: 3952,3 kJ / mol (Ne ²⁺ gass).

-Tredde: 6122 kJ / mol (Ne ³⁺ gassformig).

Ioniseringsenergiene for neon er spesielt høye. Dette skyldes vanskeligheten med å fjerne en av dens valenselektroner fra det veldig lille atomet (sammenlignet med de andre elementene i samme periode).

- oksidasjonsnummer

Den eneste sannsynlige og teoretiske antall eller oksidasjonstilstand for neon er 0; det vil si at det i sine hypotetiske forbindelser ikke får eller mister elektroner, men interagerer heller som et nøytralt atom (Ne ⁰ ).

Dette skyldes dens nullreaktivitet som en edel gass, som ikke tillater den å få elektroner på grunn av mangelen på en energisk tilgjengelig orbital; og heller ikke det kan gå tapt ved å ha positive oksidasjonsnummer, på grunn av vanskeligheten med å overvinne den effektive kjernefysiske ladningen til de ti protonene.

- Reaktivitet

Det nevnte forklarer hvorfor en edel gass ikke er veldig reaktiv. Imidlertid er neon eieren av den sanne adelskrone blant alle edle gasser og kjemiske elementer; Den innrømmer ikke elektron på noen måte eller fra noen, og den kan ikke dele sin egen fordi kjernen hindrer det og derfor ikke danner kovalente bindinger.

Neon er mindre reaktiv (mer edel) enn helium fordi, selv om dens atomradius er større, overskrider den effektive kjernefysiske ladningen til de ti protonene den for de to protonene i heliumkjernen.

Når en går ned gjennom gruppe 18, avtar denne kraften fordi atomradiusen øker betraktelig; Og det er derfor de andre edle gassene (spesielt xenon og krypton) kan danne forbindelser.

forbindelser

Til dags dato er ingen fjernstabil forbindelse av neon kjent. Imidlertid er eksistensen av polyatomiske kationer som: ⁺ , WNe ³⁺ , RhNe ²⁺ , MoNe ²⁺ , ⁺ og ⁺ verifisert ved hjelp av optiske studier og massespektrometriundersøkelser .

På samme måte kan nevnes Van der Walls-forbindelser, der selv om det ikke er noen kovalente bindinger (i det minste ikke formelt), lar de ikke-kovalente interaksjoner dem forbli kohesive under strenge forhold.

Noen slike Van der Walls-forbindelser for neon er for eksempel: Ne ₃ (trimer), I ₂ Ne ₂ , NeNiCO, NeAuF, LiNe, (N ₂ ) ₆ Ne ₇ , NeC ₂₀ H ₂₀ (endohedral fulleren-kompleks ), etc. Og det bør også bemerkes at organiske molekyler også kan "gni skuldre" med denne gassen under helt spesielle forhold.

Detaljen med alle disse forbindelsene er at de ikke er stabile; dessuten stammer de fleste midt i et veldig sterkt elektrisk felt, der gassformede metallatomer er begeistret i selskap med neon.

Selv med en kovalent (eller ionisk) binding, gidder ikke noen kjemikere å tenke på dem som sanne forbindelser; og derfor fortsetter neon å være et edelt og inert element sett fra alle "normale" sider.

Struktur og elektronisk konfigurasjon

Interaksjon interaksjoner

Neonatomet kan visualiseres som en nesten kompakt sfære på grunn av dets lille størrelse, og den store effektive kjernefysiske ladningen av de ti elektronene, hvorav åtte er valens, i henhold til deres elektroniske konfigurasjon:

1s ² 2s ² 2p ⁶ eller 2s ² 2p ⁶

Dermed samhandler Ne-atomet med omgivelsene ved hjelp av 2s og 2p orbitals. Imidlertid er de fullstendig fylt med elektroner, i samsvar med den berømte valensoktetten.

Den kan ikke få flere elektroner fordi 3s-bane ikke er energisk tilgjengelig; Dessuten kan den ikke miste dem på grunn av deres lille atomradius og den "smale" avstanden skiller dem fra de ti protonene i kjernen. Derfor er dette Ne-atomet eller sfæren veldig stabil og kan ikke danne kjemiske bindinger med praktisk talt noe element.

Det er disse Ne-atomene som definerer gassfasen. Den elektroniske skyen er veldig liten og er homogen og kompakt, vanskelig å polarisere og derfor å etablere øyeblikkelige dipolmomenter som induserer andre i nabolandet atomer; det vil si at spredningskreftene mellom Ne-atomene er veldig svake.

Væske og glass

Derfor må temperaturen falle til -246 ºC for at neon kan gå fra en gassform til en væske.

En gang ved denne temperaturen er Ne-atomene nær nok til at spredningskrefter kan binde dem sammen i en væske; at selv om den tilsynelatende ikke er så imponerende som kvantefluidet til flytende helium og dens overflødighet, har den en kjølekraft 40 ganger større enn dette.

Dette betyr at et flytende neonkjølesystem er 40 ganger mer effektivt enn et flytende heliumsystem; avkjøles raskere og holder temperaturen lenger.

Årsaken kan skyldes det faktum at selv om Ne-atomer er tyngre enn Han, skiller førstnevnte seg og spres lettere (varme opp) enn sistnevnte; men interaksjonene deres er så svake under kollisjoner eller møter, at de igjen bremser (avkjøles) raskt.

Når temperaturen synker ytterligere, til -248 ° C, blir spredningskreftene sterkere og mer retningsbestemt, og er nå i stand til å beordre He-atomer til å krystallisere til en ansiktssentrert kubikk (fcc) krystall. Denne helium fcc-krystallen er stabil under alle trykk.

Hvor å finne og skaffe

Supernovaer og isete omgivelser

I dannelsen av en supernova er neonstråler spredt, som ender opp med å komponere disse stjerneskyer og reise til andre regioner i universet. Kilde: Pxhere.

Neon er det femte rikeligste kjemiske elementet i hele universet. På grunn av sin mangel på reaktivitet, høyt damptrykk og lett masse, slipper det ut fra jordas atmosfære (selv om det i mindre grad enn helium), og oppløses lite i sjøene. Det er derfor her, i jordens luft, den knapt har en konsentrasjon på 18,2 ppm per volum.

For at nevnte konsentrasjon av neon skal øke, er det nødvendig å senke temperaturen til nabolaget med absolutt null; forhold bare mulig i Kosmos, og i mindre grad, i de iskalde atmosfærene til noen gassgiganter som Jupiter, på de steinete overflatene til meteoritter, eller i månens eksosfære.

Den største konsentrasjonen ligger imidlertid i novene eller supernovaene fordelt over hele universet; så vel som i stjernene de kommer fra, mer voluminøse enn solen vår, hvori neonatomer produseres som et resultat av en nukleosyntese mellom karbon og oksygen.

Luftskjøling

Selv om konsentrasjonen bare er 18,2 ppm i luften vår, er det nok å få noen liter neon fra ethvert hjemmeareal.

For å produsere den er det således nødvendig å utsette luften for flytning og deretter utføre en kryogen fraksjonert destillasjon. På denne måten kan dets atomer skilles fra væskefasen bestående av flytende oksygen og nitrogen.

isotoper

Neons mest stabile isotop er ²⁰ Ne, med en overflod på 90,48%. Den har også to andre isotoper som også er stabile, men mindre rikelig: ²¹ Ne (0,27%) og ²² Ne (9,25%). Resten er radioisotoper, og for øyeblikket er femten av disse totalt kjent ( ^15-19 Ne og ^23-32 Ne ).

risiko

Neon er en ufarlig gass fra nesten alle mulige aspekter. På grunn av den null kjemiske reaktiviteten, griper den ikke i det hele tatt med noen metabolsk prosess, og akkurat når den kommer inn i kroppen, forlater den den uten å bli assimilert. Det har derfor ingen umiddelbar farmakologisk effekt; selv om det har blitt assosiert med mulige bedøvelseseffekter.

Det er derfor hvis det er en neonlekkasje, er det ikke en bekymringsalarm. Imidlertid, hvis konsentrasjonen av dets atomer i luften er veldig høy, kan det fortrenge oksygenmolekylene vi puster, som ender med å forårsake kvelning og en hel rekke symptomer forbundet med det.

Flytende neon kan imidlertid forårsake forkjølelse ved kontakt, så det er ikke tilrådelig å berøre den direkte. Hvis trykket i beholderne er veldig høyt, kan en brå sprekk være eksplosiv. ikke ved nærvær av flammer, men av kraft fra gassen.

Neon representerer heller ikke en fare for økosystemet. Videre er konsentrasjonen i luften veldig lav, og det er ingen problemer med å puste den. Og viktigst av alt: det er ikke en brennbar gass. Derfor vil det aldri brenne uansett hvor høye temperaturene er.

applikasjoner

belysning

Som nevnt er røde neonlys til stede i tusenvis av etablissementer. Årsaken er at et lite gasstrykk neppe er nødvendig (~ 1/100 atm), slik at det ved elektrisk utladning kan produsere dets karakteristiske lys, som også har blitt plassert i reklame av forskjellige slag (reklame, tegn til vei osv.).

Neonfylte rør kan være laget av glass eller plast, og ta på seg alle slags former eller former.

Elektronisk industri

Neon er en veldig viktig gass i elektronikkindustrien. Den brukes til fremstilling av lysrør og varmelamper; enheter som oppdager stråling eller høye spenninger, fjernsynskineskoper, geyserteller og ioniseringskamre.

lasere

Sammen med helium kan Ne-He-duoen brukes til laserenheter, som projiserer en stråle med rødlig lys.

klatrat

Selv om det er sant at neon ikke kan danne noen forbindelser, har det vist seg at under høyt trykk (~ 0,4 GPa) blir atomene fanget i isen for å danne klatrat. I den er Ne-atomene begrenset til en slags kanal begrenset av vannmolekyler, og som de kan bevege seg langs krystallen.

Selv om det foreløpig ikke er mange potensielle bruksområder for dette neonklatratet, kan det i fremtiden være et alternativ for lagring; eller ganske enkelt, tjene som en modell for å utdype forståelsen av disse frosne materialene. Kanskje, på noen planeter, er neon fanget i ismasser.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Neon. PubChem-databasen. CID = 23987. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. J. de Smedt, WH Keesom og HH Mooy. (1930). På Crystal-strukturen i Neon. Fysisk laboratorium på Leiden.
4. Xiaohui Yu & col. (2014). Krystallstruktur og innkapslingsdynamikk av is II-strukturert neonhydrat. Proceedings of the National Academy of Sciences 111 (29) 10456-10461; DOI: 10.1073 / pnas.1410690111
5. Wikipedia. (2019). Neon. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. desember 2018). 10 Neon Fakta - kjemisk element. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
7. Dr. Doug Stewart. (2019). Fakta om neonelement. Chemicool. Gjenopprettet fra: chemicool.com
8. Wikipedia. (2019). Neonforbindelser. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
9. Nicola McDougal. (2019). Elementet Neon: History, Facts & Uses. Studere. Gjenopprettet fra: study.com
10. Jane E. Boyd & Joseph Rucker. (9. august 2012). A Blaze of Crimson Light: The Story of Neon. Science History Institute. Gjenopprettet fra: sciencehistory.org