Sejarah neon, sifat, struktur, risiko, kegunaan

Dia neon Ia adalah elemen kimia yang diwakili oleh simbol NE. Ini adalah gas mulia yang namanya dalam bahasa Yunani bermaksud baru, kualiti yang dapat bertahan selama beberapa dekad bukan sahaja untuk kilat penemuannya, tetapi juga dengan menghiasi kota -kota dalam pembangunan pemodenannya dengan cahaya.

Kita semua pernah mendengar tentang lampu neon, yang sebenarnya tidak sesuai dengan tidak lebih daripada pokok merah; Kecuali mereka bercampur dengan gas atau bahan tambahan lain. Hari ini mereka mempunyai udara yang pelik berbanding dengan sistem pencahayaan baru -baru ini; Walau bagaimanapun, neon lebih daripada sumber cahaya moden dan menakjubkan.

Naga yang diperbuat daripada tiub yang dipenuhi dengan neon dan gas lain yang apabila menerima arus elektrik adalah lampu dan warna ciri terionisasi dan dipancarkan. Sumber: Andrewkeenananrichardson [CC0].

Gas ini yang terdiri daripada hampir NE, acuh tak acuh antara satu sama lain, mewakili bahan yang paling tidak aktif dan mulia dari semua; Ia adalah elemen paling tidak aktif dalam jadual berkala, dan pada masa ini dan secara rasmi ia tidak diketahui kompaun yang cukup stabil. Ia lebih tidak aktif daripada Helio sendiri, tetapi juga lebih mahal.

Kos tinggi neon adalah kerana ia tidak diekstrak dari bawah tanah, seperti helium, tetapi dari pencairan dan penyulingan kriogenik udara; Walaupun ia hadir di atmosfera dengan kelimpahan yang mencukupi untuk mendapatkan jumlah neon yang besar.

Lebih mudah untuk mengekstrak helium dari rizab gas asli, untuk menggabungkan udara dan mengeluarkan neon. Di samping itu, kelimpahannya kurang daripada helium, di dalam dan di luar bumi. Di alam semesta, neon berada di novas dan supernovae, serta di kawasan beku yang cukup untuk menghalangnya daripada melarikan diri.

Dalam bentuk cecairnya, ia adalah penyejuk yang lebih berkesan daripada helium dan hidrogen cecair. Ia juga merupakan elemen yang terdapat dalam industri elektronik berkenaan dengan laser dan peralatan yang mengesan radiasi.

[TOC]

Sejarah

Buaian Argon

Sejarah neon berkait rapat dengan seluruh gas yang membentuk udara dan penemuannya. Ahli kimia Inggeris Sir William Ramsay, bersama mentornya John William Strutt.

Dari sampel udara mereka berjaya. Semangat saintifiknya juga membawanya ke penemuan helium, setelah melarutkan mineral cleveite dalam medium berasid dan mengumpul mencirikan gas yang dikeluarkan.

Kemudian, Ramsay mengesyaki bahawa terdapat elemen kimia yang terletak di antara helium dan argon, mendedikasikan percubaan gagal untuk mencari mereka dalam sampel mineral. Sehingga akhirnya dia menganggap bahawa di Argon ia harus "tersembunyi" gas lain yang kurang banyak di udara.

Oleh itu, eksperimen yang membawa kepada penemuan neon bermula dengan argon pekat.

Penemuan

Dalam karyanya, Ramsay, dibantu oleh rakannya Morris W. Travers, bermula dengan sampel argon yang sangat disucikan dan cecair, yang kemudiannya diserahkan kepada semacam penyulingan kriogenik dan pecahan. Oleh itu, pada tahun 1898 dan di University College London, kedua -dua ahli kimia Inggeris berjaya mengenal pasti dan mengasingkan tiga gas baru: Neon, Kripton dan Xenon.

Yang pertama adalah neon, yang melihat apabila mereka mengumpulkannya dalam tiub kaca di mana mereka menggunakan kejutan elektrik; Cahaya merah jingga yang sengitnya lebih mengejutkan daripada warna Kripton dan Xenon.

Dengan cara ini, Ramsay memberikan gas ini nama 'neon', yang dalam bahasa Yunani bermaksud 'baru'; Unsur argon baru muncul. Tidak lama selepas itu, pada tahun 1904 dan terima kasih kepada kerja ini, dia dan Travers menerima Hadiah Nobel dalam Kimia.

Lampu neon

Ramsay tidak ada kaitan dengan aplikasi neon revolusioner di mana pencahayaan. Pada tahun 1902, jurutera dan pencipta elektrik, Georges Claude, bersama -sama dengan Paul Delorm, membentuk syarikat L'Air Liquide, yang didedikasikan untuk menjual gas cecair ke industri dan tidak lama lagi menyaksikan potensi bercahaya dari neon.

Claude, yang diilhamkan oleh ciptaan Thomas Edison dan Daniel McFarlan Moore, membina tiub yang diisi neon pertama, menandatangani paten pada tahun 1910. Dia menjual produknya secara praktikal di bawah premis berikut: lampu neon dikhaskan untuk bandar dan monumen kerana sangat mempesona dan menarik.

Boleh melayani anda: reaksi endergonik

Sejak itu, seluruh sejarah neon sehingga hari ini berjalan seiring dengan kemunculan teknologi baru; serta keperluan untuk sistem kriogenik yang boleh menggunakannya sebagai cecair penyejuk.

Sifat fizikal dan kimia

- Penampilan

Ampoule atau balang kaca dengan neon teruja dengan kejutan elektrik. Sumber: Hi-Res Imej Elemen Kimia [CC oleh 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0)]

Neon adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak mempunyai rasa. Walau bagaimanapun, apabila kejutan elektrik digunakan. Atomnya terionisasi atau teruja, memancarkan foton tenaga yang memasuki spektrum yang kelihatan dalam bentuk kilat merah oren (imej unggul).

Lampu neon, maka, merah. Semakin besar tekanan gas, semakin besar elektrik yang diperlukan dan kecerahan kemerahan diperolehi. Lampu -lampu ini menerangi lorong -lorong atau fasad kedai -kedai adalah sangat biasa, terutama di iklim sejuk; Oleh kerana, keamatan kemerahan sedemikian rupa sehingga dapat memindahkan kabut dari jarak jauh.

- Jisim molar

20,1797 g/mol.

- Nombor atom (z)

10.

- Takat lebur

-248.59 ºC.

- Takat didih

 -246,046 ºC.

- Ketumpatan

-Dalam keadaan biasa: 0.9002 g/l.

-Cecair, tepat di titik mendidih: 1,207 g/ml.

- Ketumpatan wap

0.6964 (dalam hubungan udara = 1). Iaitu, udara adalah 1.4 kali lebih padat daripada neon. Kemudian, belon yang melambung neon akan naik di udara; Walaupun kurang cepat berbanding dengan yang melambung dengan helium.

- Tekanan wap

0.9869 ATM pada 27 K (-246.15 ºC). Perhatikan bahawa pada suhu rendah neon sudah menimbulkan tekanan yang setanding dengan atmosfera.

- Haba Fusion

0.335 kJ/mol.

- Haba pengewapan

1.71 kJ/mol.

- Kapasiti haba molar

20.79 j/(mol · k).

- Tenaga pengionan

-Pertama: 2080.7 kJ/mol (NE⁺ gas).

-Kedua: 3952.3 kJ/mol (NE²⁺ gas).

-Ketiga: 6122 kJ/mol (NE³⁺ gas).

Tenaga pengionan neon sangat tinggi. Ini disebabkan oleh kesukaran untuk mengeluarkan salah satu elektronnya dari Valencia ke atom kecilnya (berbanding dengan unsur -unsur lain dalam tempoh yang sama).

- Nombor pengoksidaan

Satu -satunya kemungkinan dan nombor pengoksidaan teoretikal atau keadaan ialah 0; Iaitu, dalam hipotetika kompaunnya tidak menang atau kehilangan elektron, tetapi berinteraksi sebagai atom neutral (NE⁰).

Ini disebabkan oleh kereaktifan sifarnya sebagai gas mulia, yang tidak membenarkan ia mendapatkan elektron kerana kekurangan orbital yang energik yang tersedia; dan tidak dapat kehilangan mereka mempunyai bilangan pengoksidaan positif, kerana kesukaran mengatasi beban nuklear yang berkesan sepuluh proton mereka.

- Reaktiviti

Hak di atas menjelaskan mengapa gas mulia sedikit reaktif. Walau bagaimanapun, di antara semua gas mulia dan unsur -unsur kimia, neon adalah pemilik mahkota sebenar bangsawan; Ia tidak mengakui elektron dalam apa jua cara atau sesiapa sahaja, dan tidak boleh bahagian anda sendiri kerana nukleusnya menghalangnya dan, oleh itu, tidak membentuk ikatan kovalen.

Neon kurang reaktif (paling mulia) daripada helium kerana, walaupun jejari atomnya lebih besar, beban nuklear yang berkesan sepuluh protonnya melebihi dua proton nukleus helium.

Apabila kumpulan 18 turun, daya ini berkurangan kerana jejari atom meningkat dengan ketara; Dan itulah sebabnya gas mulia yang lain (terutama Xenon dan Kripton) dapat membentuk sebatian.

Sebatian

Sehingga kini, tidak ada sebatian neon yang stabil dari jauh. Walau bagaimanapun, ia telah terbukti melalui kajian optik dan spektrometri massa, kewujudan kation polyromic seperti: [berhampiran]⁺, WNE³⁺, Rhne²⁺, Mone²⁺, [Neh]⁺ dan [nehe]⁺.

Juga, sebutkan boleh dibuat ke sebatian Van der Walls mereka, di mana walaupun tidak ada ikatan kovalen (sekurang -kurangnya tidak secara formal), interaksi bukan -kovalen membolehkan mereka kekal kohesif di bawah keadaan yang ketat.

Beberapa sebatian dinding van der untuk neon adalah, contohnya: NE₃ (trimer), i₂Ne₂, Nenico, neauf, line, (n₂)₆Ne₇, Nec_{dua puluh}H_{dua puluh} (Kompleks Endoedical Fullereno), dll. Dan di samping itu, harus diperhatikan bahawa molekul organik juga boleh "menggosok bahu" dengan gas ini di bawah keadaan yang sangat istimewa.

Ia boleh melayani anda: perak oksida (AG2O)

Perincian semua sebatian ini adalah bahawa mereka tidak stabil; Di samping itu, kebanyakannya berasal dari tengah -tengah medan elektrik yang sangat kuat, di mana atom logam gas teruja di syarikat neon.

Walaupun mempunyai pautan kovalen (atau ionik), sesetengah bahan kimia tidak mengambil masalah memikirkannya sebagai sebatian yang benar; Dan oleh itu, neon terus menjadi elemen mulia dan lengai yang dilihat dari semua "normal".

Struktur dan konfigurasi elektronik

Interaksi interatomi

Atom neon dapat divisualisasikan sebagai sfera yang hampir padat kerana saiznya yang kecil, dan beban nuklear yang berkesan dari sepuluh elektronnya, lapan daripadanya dari Valencia, menurut konfigurasi elektroniknya:

1s²2s²2 p⁶  atau [dia] 2s²2 p⁶

Oleh itu, atom NE berinteraksi dengan persekitarannya menggunakan orbital 2S dan 2Pnya. Walau bagaimanapun, mereka penuh dengan elektron, mematuhi oktet terkenal Valencia.

Anda tidak boleh mendapatkan lebih banyak elektron kerana orbital 3s bukan tenaga yang tersedia; Di samping hakikat bahawa anda tidak boleh kehilangannya untuk radius atom kecil mereka dan jarak "sempit" memisahkan mereka dari sepuluh proton nukleus. Oleh itu, atom atau sfera N ini sangat stabil, tidak dapat membentuk ikatan kimia dengan hampir tidak ada elemen.

Ini adalah atom yang menentukan fasa gas. Menjadi sangat kecil, awan elektroniknya adalah homogen dan padat, sukar untuk polarisasi dan, oleh itu, untuk menubuhkan momen -momen dipole segera yang mendorong orang lain dalam atom jiran; iaitu, daya penyebaran antara atom NE sangat lemah.

Cecair dan kaca

Itulah sebabnya suhu mesti turun ke -246 ºC supaya neon dapat bergerak dari keadaan gas ke cecair.

Sekali pada suhu ini, atom NE cukup dekat supaya penyebaran memaksa perpaduan dalam cecair; Walaupun nampaknya ia tidak begitu mengagumkan kerana cecair kuantum helium cecair dan kehebatannya, ia mempunyai kuasa penyejukan 40 kali lebih tinggi daripada ini.

Ini bermakna sistem penyejukan neon cecair adalah 40 kali lebih cekap daripada helium cecair; sejuk lebih cepat dan simpan suhu untuk masa yang lebih lama.

Alasannya mungkin disebabkan oleh fakta bahawa, walaupun dengan atom -atom yang lebih berat daripada dia, bekas yang terpisah dan menyebarkan lebih mudah (mereka panas) daripada yang terakhir; Tetapi interaksi mereka sangat lemah semasa perlanggaran atau pertemuan mereka, bahawa mereka melambatkan (sejuk) dengan cepat).

Apabila suhu jatuh lebih banyak, sehingga -248 ºC, daya penyebaran menjadi lebih kuat dan lebih berarah, kini mampu memerintahkan atom -atom i untuk mengkristalisasi dalam kaca struktur padu yang berpusat di wajah (FCC). Kristal helium FCC ini stabil di bawah semua tekanan.

Di mana dan dapatkan

Supernovas dan persekitaran berais

Dalam pembentukan supernova mereka menyebarkan jet neon yang akhirnya menyusun awan bintang ini dan pergi ke kawasan lain di alam semesta. Sumber: Pxhere.

Neon adalah elemen kimia yang paling banyak kelima di seluruh alam semesta. Oleh kerana kekurangan kereaktifan, tekanan stim tinggi dan adunan cahaya, ia melarikan diri dari atmosfera bumi (walaupun lebih rendah daripada helium), dan sedikit larut di lautan. Itulah sebabnya di sini, di udara Bumi, ia hampir tidak mempunyai kepekatan 18.2 ppm mengikut kelantangan.

Agar kepekatan neon ini meningkat, perlu turun suhu ke kawasan kejiranan sifar mutlak; Hanya keadaan yang mungkin di alam semesta, dan pada tahap yang lebih rendah, di atmosfera beku beberapa gergasi gas seperti Musytari, di permukaan meteorit berbatu, atau di Exosphere of the Moon.

Walau bagaimanapun, kepekatan terbesarnya terletak pada Novas atau supernovas yang diedarkan di seluruh alam semesta; Serta di bintang -bintang yang berasal, lebih besar daripada matahari kita, di dalamnya atom neon dihasilkan sebagai nukleosintesis antara arang batu dan oksigen.

Ia boleh melayani anda: isoamilo asetat: struktur, sifat, sintesis dan kegunaan

Pencairan udara

Walaupun kepekatannya hanya 18.2 ppm di udara kita, cukup untuk beberapa liter neon dari mana -mana ruang rumah boleh diperolehi.

Oleh itu, untuk menghasilkannya, ia perlu. Dengan cara ini, atom mereka boleh dipisahkan dari fasa cecair yang terdiri daripada oksigen cecair dan nitrogen.

Isotop

Isotop neon yang paling stabil adalah ^{dua puluh}NE, dengan banyaknya 90.48%. Ia juga mempunyai dua isotop lain yang juga stabil, tetapi kurang banyak: ^{dua puluh satu}NE (0.27%) dan ²²NE (9.25%). Selebihnya adalah mengenai radioisotop, dan pada masa ini lima belas daripada mereka diketahui (^15-19NE dan NE^23-32).

Risiko

Neon adalah gas yang tidak berbahaya dari hampir semua aspek yang mungkin. Oleh kerana kereaktifan kimia sifarnya, ia tidak campur tangan sama sekali dengan proses metabolik, dan sama seperti ia memasuki organisma meninggalkannya tanpa diasimilasikan. Ia tidak mempunyai kesan farmakologi segera; Walaupun, ia telah dikaitkan dengan kemungkinan kesan anestetik.

Itulah sebabnya jika terdapat kebocoran neon, ia tidak mewakili penggera yang membimbangkan. Walau bagaimanapun, jika kepekatan udara atomnya sangat besar, ia boleh bergerak ke molekul oksigen yang kita nafas, yang akhirnya menimbulkan kesedihan dan satu siri gejala yang berkaitan dengannya.

Sekarang, neon cecair boleh menyebabkan luka bakar sejuk ke kenalan, jadi tidak dinasihatkan untuk menyentuhnya secara langsung. Juga, jika tekanan bekasnya sangat tinggi, fissure mendadak boleh menjadi letupan; Bukan kerana kehadiran api tetapi dengan daya gas.

Neon juga tidak mewakili bahaya kepada ekosistem. Di samping itu, kepekatannya di udara sangat rendah dan tidak ada masalah untuk bernafas. Dan yang paling penting: ia bukan gas mudah terbakar. Oleh itu, ia tidak akan membakar tanpa mengira bagaimana suhu tinggi.

Aplikasi

Kilat

Seperti yang disebutkan, lampu merah neon hadir di beribu -ribu pertubuhan. Sebabnya ialah tidak ada tekanan gas yang rendah (~ 1/100 atm) supaya ia dapat menghasilkan, kepada kejutan elektrik, cahaya ciri -cirinya, yang juga telah diletakkan dalam iklan pelbagai jenis (pengiklanan, tanda jalan, dan lain-lain.).

Tiub yang diisi neon boleh diperbuat daripada kaca atau plastik, dan memperoleh semua jenis angka atau bentuk.

Industri Elektronik

Neon adalah gas yang sangat penting dalam industri elektronik. Ia digunakan untuk pembuatan lampu pendarfluor dan pemanasan; Peranti yang mengesan radiasi atau voltan tinggi, cifescopes televisyen, kaunter geiser dan kamera pengionan.

Laser

Bersama Helium, Duo Ne-He boleh digunakan untuk peranti laser, yang memproyeksikan cahaya kemerahan.

Clatrate

Walaupun benar bahawa neon tidak dapat membentuk apa -apa sebatian, didapati bahawa di bawah tekanan tinggi (~ 0.4 GPa) atom mereka terperangkap di dalam ais untuk membentuk clatrat. Di dalamnya, atom NE terhad kepada sejenis saluran yang dibatasi oleh molekul air, dan di mana ia dapat menggerakkan di sepanjang kaca.

Walaupun tidak banyak aplikasi yang berpotensi untuk clatlate neon ini, pada masa akan datang ia boleh menjadi alternatif untuk penyimpanan; atau semata -mata, berfungsi sebagai model untuk memperdalam pemahaman bahan -bahan beku ini. Mungkin, di beberapa planet neon terperangkap dalam jisim ais.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi. (2019). Neon. Pangkalan data PUBCHEM. CID = 23987. Pulih dari: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
3. J. daripada smedt, w. H. Keesom dan h. H. Mooy. (1930). Pada struktur kristal neon. Makmal Fizikal di Leiden.
4. Xiaohui yu & col. (2014). Struktur kristal dan dinamik enkapsulasi hidrat neon berstruktur ais II. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan 111 (29) 10456-10461; Doi: 10.1073/pnas.1410690111
5. Wikipedia. (2019). Neon. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
6. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (22 Disember 2018). 10 fakta neon - elemen kimia. Pulih dari: Thoughtco.com
7. Dr. Doug Stewart. (2019). Fakta unsur neon. Chemicool. Pulih dari: chemicool.com
8. Wikipedia. (2019). Sebatian neon. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
9. Nicola McDougal. (2019). Unsur Neon: Sejarah, Fakta & Kegunaan. Kajian. Pulih dari: belajar.com
10. Jane e. Boyd & Joseph Rucker. (9 Ogos 2012). Blaze of Crimson Light: Kisah Neon. Institut Sejarah Sains. Pulih dari: ScienceHistory.org