Historia neonów, właściwości, struktura, ryzyko, użycia

On neon Jest to element chemiczny reprezentowany przez symbol NE. Jest to szlachetny gaz, którego nazwa w języku greckim oznacza nową, jakość, która mogłaby utrzymać przez dziesięciolecia nie tylko w przypadku błysku jego odkrycia, ale także przez ozdobne miasta w opracowywaniu jego modernizacji ze swoim światłem.

Wszyscy kiedykolwiek słyszeliśmy o neonowych światłach, które faktycznie odpowiadają niczym więcej niż czerwone drzewa; chyba że są mieszane z innymi gazami lub dodatkami. Dziś mają dziwne powietrze w porównaniu z najnowszymi systemami oświetleniowymi; Jednak neon jest czymś więcej niż nowoczesnym i oszałamiającym źródłem światła.

Smok wykonany z rur wypełnionych neonami i innymi gazami, które po otrzymaniu prądu elektrycznego są jonizowane i emitowane charakterystyczne światła i kolory. Źródło: Andrewkeenananrichardson [CC0].

Ten gaz, który składa się z praktycznie NE, obojętny na siebie, reprezentuje najbardziej obojętną i szlachetną substancję ze wszystkich; Jest to najbardziej obojętny element stolika okresowej, a obecnie i formalnie nie jest znany wystarczająco stabilny związek. Jest jeszcze bardziej obojętny niż sam Helio, ale także droższy.

Wysoki koszt neonu wynika z tego, że nie jest wyekstrahowany z podglesu, jak w przypadku helu, ale z upłynnienia i kriogenicznej destylacji powietrza; Nawet gdy jest obecny w atmosferze z wystarczającą liczebnością, aby uzyskać ogromną objętość neonu.

Łatwiej jest wydobyć hel z rezerw gazu ziemnego, w celu mieszania powietrza i wydobycia neonu. Ponadto jego liczebność jest mniejsza niż helu, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz Ziemi. We wszechświecie neon znajduje się w Novas i supernowach, a także w wystarczająco zamrożonych regionach, aby zapobiec ucieczce.

W swojej ciekłej postaci jest to czynnik chłodniczy znacznie bardziej skuteczny niż ciekł. Jest to również element obecny w przemyśle elektronicznym w odniesieniu do laserów i sprzętu, który wykrywa promieniowanie.

[TOC]

Historia

Cradle Argona

Historia neonu jest ściśle związana z historią reszty gazów, które składają się na powietrze i jego odkrycia. Angielski chemik Sir William Ramsay wraz ze swoim mentorem Johnem Williamem Struttem.

Z próbki powietrza, którym zarządzali. Jego naukowa pasja doprowadziła go również do odkrycia helu, po rozpuszczeniu minerału Cleveite w kwaśnym pożywce i zbieraniu charakterystyki uwolnionego gazu.

Następnie Ramsay podejrzewał, że między helem a argonem znajduje się element chemiczny, poświęcając nieudane próby znalezienia ich w próbkach mineralnych. Dopóki w końcu nie uważał, że w argonie powinien być „ukryty” inne mniej obfite gaze w powietrzu.

Tak więc eksperymenty, które doprowadziły do ​​odkrycia neonu, rozpoczęły się od skondensowanego argonu.

Odkrycie

W swojej pracy Ramsay, pomógł jego koledze Morris W. Travers, zaczął od wysoce oczyszczonej i upłynnionej próbki argonu, która następnie poddała się pewnego rodzaju kriogenicznej i ułamkowej destylacji. Tak więc w 1898 r. I na University College London, obaj angielscy chemicy udało się zidentyfikować i odizolować trzy nowe gazy: Neon, Kripton i Xenon.

Pierwszym był neon, który zobaczył, gdy zebrali go w szklanej rurce, w której zastosowali porażenie elektryczne; Jego intensywne światło czerwono-pomarańczowe było jeszcze bardziej zaskakujące niż kolory Kripton i Xenon.

W ten sposób Ramsay nadał temu gazowi nazwę „neon”, co w grecku oznacza „nowy”; Nowy element argonu pojawił się nowy. Wkrótce potem, w 1904 roku i dzięki tej pracy on i Travers otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.

Światła neonowe

Ramsay miał niewiele wspólnego z rewolucyjnymi zastosowaniami neonowymi, w których się pojawia. W 1902 r. Inżynier i wynalazca elektryka, Georges Claude, wraz z Paulem Delormem, utworzył firmę L'Ir Liquide, poświęconą sprzedażowi gazów upłynniałych branżom i wkrótce widział światowy potencjał neonu.

Claude, zainspirowany wynalazkami Thomasa Edisona i Daniela McFarlana Moore'a, zbudował pierwsze neonowe rurki, podpisując patent w 1910 roku. Sprzedał swój produkt praktycznie pod następującą przesłanką: neonowe światła są zarezerwowane dla miast i zabytków za bardzo olśniewający i atrakcyjny.

Może ci służyć: reakcja endergoniczna

Od tego czasu reszta historii neonu do dziś idzie w parze z pojawieniem się nowych technologii; a także potrzeba systemów kriogenicznych, które mogą użyć go jako płynu chłodzącego.

Fizyczne i chemiczne właściwości

- Wygląd

Ampoule lub szklany słoik z neonem podekscytowanym porażeniem elektrycznym. Źródło: Obrazy Hi-Res elementów chemicznych [CC o 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0)]

Neon jest bezbarwnym, bezwonnym gazem i nie ma smaku. Jednak po zastosowaniu porażenia elektrycznego. Jego atomy są jonizowane lub wzbudzone, emitując fotony energii, które wchodzą do widma widzialnego w postaci pomarańczowej czerwonawej lampy błyskowej (obraz najwyższy).

Neonowe światła są zatem czerwone. Im większe ciśnienie gazowe, tym większa wymagana energia elektryczna i otrzymana czerwonawo. Te światła oświetlające zaułki lub fasady sklepów są bardzo powszechne, szczególnie w zimnym klimacie; Ponieważ intensywność czerwonawej jest taka, że ​​może przenosić mgur z znacznych odległości.

- Masa cząsteczkowa

20 1797 g/mol.

- Liczba atomowa (z)

10.

- Temperatura topnienia

-248,59 ºC.

- Punkt wrzenia

 -246 046 ºC.

- Gęstość

-W normalnych warunkach: 0,9002 g/l.

-Cieczy, tuż przy punkcie wrzenia: 1,207 g/ml.

- Gęstość pary

0,6964 (w relacji powietrznej = 1). To znaczy, powietrze jest 1,4 razy gęstsze niż neon. Następnie w powietrzu wzniesie się napompowany neonowy balon; chociaż mniej szybko w porównaniu do zawyżonego helem.

- Ciśnienie pary

0,9869 ATM przy 27 K (-246,15 ºC). Zauważ, że w niskiej temperaturze neon już wywiera ciśnienie porównywalne z atmosferycznie.

- Fusion Heat

0,335 kJ/mol.

- Ciepło parowe

1,71 kJ/mol.

- Molowa pojemność cieplna

20,79 J/(mol · k).

- Energie jonizacyjne

-Po pierwsze: 2080,7 kJ/mol (NE⁺ gazowy).

-Drugi: 3952,3 kJ/mol (NE²⁺ gazowy).

-Po trzecie: 6122 kJ/mol (NE³⁺ gazowy).

Energie jonizacji neonów są szczególnie wysokie. Wynika to z trudności w usunięciu jednego z jej elektronów z walencji do jej małego atomu (w porównaniu z innymi elementami tego samego okresu).

- Numer utleniania

Jedyną prawdopodobną i teoretyczną liczbą i stanem utleniania jest 0; Oznacza to, że w swojej złożonej hipotetyce nie wygrywa ani nie traci elektronów, ale oddziałuje jako neutralny atom (NE⁰).

Wynika to z jego zerowej reaktywności jako szlachetnego gazu, który nie pozwala mu na zdobycie elektronów z powodu braku energetycznie dostępnego orbity; i nie jest w stanie stracić ich o pozytywnej liczbie utleniania, ze względu na trudność w przezwyciężeniu skutecznego obciążenia jądrowego ich dziesięciu protonów.

- Reaktywność

Prawo powyżej wyjaśnia, dlaczego szlachetny gaz jest mało reaktywny. Jednak wśród wszystkich szlachetnych gazów i pierwiastków chemicznych neon jest właścicielem prawdziwej korony szlachty; Nie przyjmuje elektronów w żaden sposób ani nikogo, a nie może też nie być twoim własnym, ponieważ jego jądro zapobiega, a zatem nie tworzy kowalencyjnych wiązań.

Neon jest mniej reaktywny (najszlachetniejszy) niż hel, ponieważ chociaż jego promień atomowy jest większy, efektywne obciążenie jądrowe jego dziesięciu protonów przekracza obciążenie dwóch protonów jądra helowego.

W miarę opadania grupy 18 siła ta maleje, ponieważ promień atomowy znacznie wzrasta; I dlatego inne szlachetne gazy (szczególnie ksenon i Kripton) mogą tworzyć związki.

Związki

Do tej pory nie wiadomo, że zdalnie stabilny związek neonu. Jednak zostało to udowodnione poprzez badania optyczne i spektrometrię mas, istnienie kationów poliromowych, takich jak: [w pobliżu]⁺, WNE³⁺, Rhne²⁺, Mone²⁺, [Neh]⁺ i [Nehe]⁺.

Wspomnienie można również wspomnieć o swoich związkach murów van der, w których chociaż nie ma kowalencyjnych wiązań (przynajmniej nie formalnie), interakcje niekowalencyjne pozwalają im pozostać spójne w rygorystycznych warunkach.

Niektóre takie związki ścian van der dla neonu to na przykład: ne₃ (trimer), i₂Ne₂, Nenico, Neauf, linia, (n₂)₆Ne₇, NEC₂₀H₂₀ (Fullereno Complex endoedical) itd. A ponadto należy zauważyć, że cząsteczki organiczne mogą również „pocierać ramiona” tym gazem w bardzo specjalnych warunkach.

Może ci podać: tlenku srebra (AG2O)

Szczegółem wszystkich tych związków jest to, że nie są one stabilne; Ponadto większość pochodzi z środka bardzo silnego pola elektrycznego, w którym atomy gazowe są podekscytowani w towarzystwie neonu.

Nawet mając kowalencyjny (lub jonowy) powiązanie, niektóre chemikalia nie mają problemu z myśleniem o nich jako o prawdziwych związkach; I dlatego neon nadal jest szlachetnym i obojętnym elementem widocznym ze wszystkich „normalnych” boków.

Struktura elektroniczna i konfiguracja

Interakcje międzyatomiczne

Atom neonowy można wizualizować jako prawie kompaktową kulę ze względu na jej niewielki rozmiar i duże skuteczne obciążenie jądrowe jego dziesięciu elektronów, z których osiem pochodzi z Walencji, zgodnie z jej konfiguracją elektroniczną:

1s²2s²2 p⁶  lub [on] 2s²2 p⁶

Zatem atom NE oddziałuje z jego środowiskiem za pomocą orbitali 2S i 2p. Są jednak całkowicie pełne elektronów, zgodne ze słynnym oktetem Walencji.

Nie można zdobyć więcej elektronów, ponieważ orbital 3S nie jest dostępna energia; Oprócz faktu, że nie możesz ich stracić za ich mały promień atomowy, a „wąska” odległość oddziela je od dziesięciu protonów jądra. Dlatego ta kula atomowa lub n jest bardzo stabilna, niezdolna do tworzenia wiązań chemicznych z praktycznie brakiem elementu.

Są to atomy definiujące fazę gazową. Będąc bardzo małą, jego chmura elektroniczna jest jednorodna i zwarta, trudna do polaryzacji, a zatem w celu ustalenia natychmiastowych momentów dipolowych, które wywołują innych w sąsiednich atomach; to znaczy siły dyspersji między atomami NE są bardzo słabe.

Płyn i szkło

Dlatego temperatura musi opadać do -246 ° C, aby neon mógł przesunąć się ze stanu gazowego do cieczy.

Gdy w tej temperaturze atomy NE są wystarczająco blisko, tak aby dyspersja siła spójność w cieczy; Chociaż najwyraźniej nie jest tak imponujący jak płyn kwantowy ciekłego helu i jego zbędność, ma moc chłodzenia 40 razy wyższą niż to.

Oznacza to, że płynny neonowy układ chłodzenia jest 40 razy wydajniejszy niż płynny hel; Ochłodzić się szybciej i utrzymuj temperaturę dłużej.

Powód może wynikać z faktu, że nawet przy atomach NE cięższych niż w tym, że to pierwsze oddzielne i łatwiej rozpraszają (nagrzewają się) niż drugi; Ale ich interakcje są tak słabe podczas ich zderzeń lub spotkań, że szybko zwalniają (chłodne)).

Gdy temperatura spada jeszcze bardziej, do -248 °. Ten kryształ helu FCC jest stabilny pod wszystkimi ciśnieniami.

Gdzie to jest i uzyskaj

Supernowe i lodowate środowiska

W tworzeniu supernowej rozpraszają neonowe odrzutowce, które ostatecznie komponują te chmury gwiazd i podróżują do innych regionów wszechświata. Źródło: Pxhere.

Neon jest piątym najliczniejszym elementem chemicznym w całym wszechświecie. Z powodu braku reaktywności, wysokiego ciśnienia pary i ciasta światła, ucieka ona w atmosferze Ziemi (choć w mniejszym stopniu niż hel) i niewiele rozpuszcza się na morzach. Dlatego tutaj, w powietrzu Ziemi, ledwo ma koncentrację o wartości 18,2 ppm objętościowej.

Aby zwiększyć to stężenie neonu, konieczne jest zejście temperatury do dzielnic bezwzględnych zero; Tylko możliwe warunki w kosmosie i w mniejszym stopniu, w zamrożonych atmosfeach niektórych gazowych gigantów, takich jak Jowisz, na skalistych powierzchniach meteorytowych lub w egzeosferze księżyca.

Jego największa koncentracja leży jednak w Novas lub supernowach rozmieszczonych w całym wszechświecie; a także w gwiazdach, które pochodzą, bardziej nieporęczne niż nasze słońce, których atomy neonowe są wytwarzane jako nukleosynteza między węglem a tlenem.

Może ci służyć: isoamilo octan: struktura, właściwości, synteza i zastosowania

Nalekcja powietrzna

Chociaż jego stężenie wynosi zaledwie 18,2 ppm w naszym powietrzu, wystarczy na kilka litrów neonu z dowolnej przestrzeni domowej.

Zatem, aby go wyprodukować, jest to konieczne. W ten sposób ich atomy można oddzielić od fazy ciekłej złożonej z ciekłego tlenu i azotu.

Izotopy

Najbardziej stabilnym izotopem neonu jest ²⁰NE, z obfitością 90,48%. Ma również dwa inne izotopy, które są również stabilne, ale mniej obfite: ^{dwadzieścia jeden}NE (0,27%) i ²²NE (9,25%). Pozostałe dotyczy radioizotopów, a na razie znanych jest piętnaście z nich (^15-19NE i NE^23-32).

Ryzyko

Neon jest nieszkodliwym gazem z prawie wszystkich możliwych aspektów. Ze względu na zerową reaktywność chemiczną, wcale nie interweniuje w żadnym procesie metabolicznym i tak jak wchodzi do organizmu, pozostawia go bez asymilowania. Nie ma natychmiastowego efektu farmakologicznego; Chociaż było to związane z możliwymi efektami znieczulającymi.

Dlatego jeśli istnieje wyciek neonowy, nie reprezentuje niepokojącego alarmu. Jeśli jednak stężenie powietrza jego atomów jest bardzo duże, może przejść do cząsteczek tlenu, które oddychamy, co ostatecznie wywołuje uduszenie i całą serię związanych z nim objawów.

Teraz płynny neon może powodować oparzenia zimne do kontaktu, więc nie wskazane jest bezpośrednio go dotknąć. Ponadto, jeśli ciśnienie jego pojemników jest bardzo wysokie, nagła szczelina może być wybuchowa; Nie z powodu obecności płomieni, ale siły gazu.

Neon nie stanowi również zagrożenia dla ekosystemu. Ponadto jego stężenie w powietrzu jest bardzo niskie i nie ma problemu z oddychaniem. I co najważniejsze: nie jest to łatwopalny gaz. Dlatego nigdy nie spali się bez względu na to, jak wysokie są temperatury.

Aplikacje

Błyskawica

Jak wspomniano, neonowe czerwone światła są obecne w tysiącach zakładów. Powodem jest to, że prawie nie ma niskiego ciśnienia gazowego (~ 1/100 atm), aby mógł wytwarzać, do porażenia elektrycznego, charakterystycznego światła, które zostało również umieszczone w reklamach różnego rodzaju (reklama, oznaki drogi, itp.).

Rurki wypełnione neonami mogą być wykonane ze szkła lub plastiku i zdobywać wszelkiego rodzaju figurki lub kształty.

Przemysł elektroniczny

Neon jest bardzo ważnym gazem w branży elektronicznej. Służy do produkcji lamp fluorescencyjnych i grzewczych; Urządzenia, które wykrywają promieniowanie lub wysokie napięcia, telewizory cifeskopy, liczniki Geiser i kamery jonizacyjne.

Lasery

Wraz z helem duet Ne-he może być używany do urządzeń laserowych, które projektują czerwone światło.

Płaszczy

Chociaż prawdą jest, że neon nie może utworzyć żadnego związku, stwierdzono, że pod wysokim ciśnieniem (~ 0,4 gpa) ich atomy są uwięzione w lodzie, tworząc gniewkę. W nim atomy NE ograniczają się do rodzaju kanału ograniczonego przez cząsteczki wody i w których mogą mobilizować się wzdłuż szkła.

Chociaż nie ma wielu potencjalnych zastosowań dla tego neonowego klatlantu, w przyszłości może to być alternatywa dla przechowywania; lub po prostu służyć jako model do pogłębienia zrozumienia tych zamrożonych materiałów. Może na niektórych planetach neon jest uwięziony w masach lodowych.

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). MC Graw Hill.
2. National Center for Biotechnology Information. (2019). Neon. Baza danych Pubchem. CID = 23987. Odzyskane z: Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov
3. J. Smedt, w. H. Keesom i h. H. Mooy. (1930). Na strukturze krystalicznej neonu. Laboratorium fizyczne w Leiden.
4. Xiaohui Yu & col. (2014). Struktura krystaliczna i dynamika enkapsulacji hydratu neonowego strukturalnego II II. Postępowanie National Academy of Sciences 111 (29) 10456-10461; Doi: 10.1073/PNA.1410690111
5. Wikipedia. (2019). Neon. Źródło: w:.Wikipedia.org
6. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (22 grudnia 2018 r.). 10 faktów neonowych - element chemiczny. Odzyskane z: Thoughtco.com
7. Dr. Doug Stewart. (2019). Fakty neonowe. Chemicool. Odzyskane z: Chemicool.com
8. Wikipedia. (2019). Związki neonowe. Źródło: w:.Wikipedia.org
9. Nicola McDougal. (2019). The Element Neon: History, Facts & Utles. Badanie. Odzyskane z: Study.com
10. Jane e. Boyd i Joseph Rucker. (9 sierpnia 2012). Blaze of Crimson Light: The Story of Neon. Science History Institute. Odzyskane z: ScienceHistory.org