НЕОН: ИСТОРИЈА, СВОЈСТВА, СТРУКТУРА, РИЗИЦИ, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

Неон је хемијски елемент који представља симбол Не. То је племенити гас чије име на грчком значи ново, квалитет који је могао да одржава деценијама не само због искра свог открића, већ и због тога што је красио градове својом светлошћу у току модернизације.

Сви смо чули за неонска светла, која заправо не одговарају ништа друго до црвено-наранџасто; осим ако се не мешају са другим гасовима или адитивима. Данас имају чудан ваздух у поређењу с недавним системима осветљења; међутим, неон је много више од невероватног модерног извора светлости.

Змај направљен од цеви напуњених неонским и другим гасовима који, примањем електричне струје, јонизују и емитују карактеристична светла и боје. Извор: АндревКеенанРицхардсон.

Овај гас, који се практично састоји од атома Не, који су равнодушни једни према другима, представља најинтернију и најплеменитију супстанцу од свих; То је најинтернији елемент у периодичној табели, а тренутно и формално довољно стабилно једињење није познато. Чак је инертнији од самог хелија, али је и скупљи.

Висока цена неона је последица чињенице да се не извлачи из подземља, као што је случај са хелијемом, већ из ликвидације и криогене дестилације ваздуха; чак и када је присутан у атмосфери у довољном обиљу да се произведе огромна количина неона.

Лакше је издвојити хелијум из резерви природног гаса него укапкати зрак и из њега извући неон. Поред тога, његова бројност је мања од хелијума, како унутар, тако и изван Земље. У Универзуму се неон налази у новим и суперновама, као иу регионима који су довољно смрзнути да спрече његово бекство.

У течном облику је много ефикасније расхладно средство од течног хелијума и водоника. Исто тако, то је елемент присутан у индустрији електронике у погледу ласера ​​и опреме који детектују зрачење.

Историја

Колевка аргона

Историја неона уско је повезана са остатком гасова који чине ваздух и њиховим открићима. Енглески хемичар Сир Виллиам Рамсаи заједно са својим ментором Јохном Виллиамом Струттом (Лорд Раилеигх) одлучио је 1894. године да проучи састав ваздуха хемијским реакцијама.

Помоћу узорка ваздуха, успели су га деоксигенирати и денитрогенизирати, добијајући и откривајући племенити гасовити аргон. Његова научна страст довела га је и до открића хелијума, након што је минерални клевеит растворен у киселој средини и сакупљањем карактеризирајући ослобођени гас.

Тада је Рамсаи посумњао да постоји хемијски елемент смјештен између хелијума и аргона, посветивши се неуспјешним покушајима да их пронађемо у узорцима минерала. Све док на крају није сматрао да аргон треба бити „скривен“ другим гасовима мање обилним у ваздуху.

Тако су експерименти који су довели до открића неона започели са кондензованим аргоном.

Откриће

Рамсаи је у свом раду, уз помоћ колеге Моррис В. Траверс-а, почео са високо прочишћеним и течним течним узорком аргона, који је потом подвргнут врсти фракцијске и криогене дестилације. Тако су 1898. године и на Университи Цоллеге Лондон, оба енглеска хемичара успела да идентификују и изолују три нова гаса: неон, криптон и ксенон.

Први од њих био је неон, који је видео када је сакупио у стаклену цев у којој су нанели струјни удар; његова интензивна црвено-наранџаста светлост била је још упечатљивија од боја криптона и ксенона.

На тај начин Рамсаи је овом гасу дао име „неон“, што на грчком значи „ново“; из аргона се појавио нови елемент. Убрзо након тога, 1904. и захваљујући овом раду, он и Траверс добили су Нобелову награду за хемију.

Неонска светла

Рамсаи тада није имао никакве везе са револуционарним примјенама неона што се тиче расвјете. 1902. године, инжењер електротехнике и изумитељ, Георгес Цлауде, заједно с Паулом Делормеом, основао је компанију Л'Аир Ликуиде, посвећену продаји течног гаса индустрији и која је убрзо угледала сјајни потенцијал неона.

Цлауде, инспирисан изумима Тхомаса Едисона и Даниела МцФарлана Моора, саградио је прве цеви напуњене неоном, потписавши патент 1910. Продао је свој производ практично под следећом премисом: неонска светла су резервисана за градове и споменике, јер су врло заслепљујуће и атрактивно.

Од тада, остатак неонске историје до данас иде руку под руку са појавом нових технологија; као и потребу за криогеним системима који могу да га користе као расхладну течност.

Физичка и хемијска својства

- Изглед

Стаклена бочица или бочица са неоном узбуђена електричним пражњењем. Извор: Хи-Рес слике хемијских елемената

Неон је безбојни гас, без мириса и укуса. Међутим, када се примени електрични пражњење, њени атоми се јонизују или побуђују, емитујући фотоне енергије који улазе у видљиви спектар као црвенкасто-наранџаста бљескалица (горња слика).

Дакле, неонска светла су црвена. Што је већи притисак гаса, већи је потребан електрицитет и добијен црвенкасти сјај. Ова светла која осветљују уличице или фасаде продавница су веома честа, нарочито у хладним климама; пошто је интензитет црвенкасте боје такав да може пробити маглу са значајних растојања.

- Моларна маса

20.1797 г / мол.

- Атомски број (З)

10.

- Тачка топљења

-248.59 ° Ц

- Тачка кључања

-246.046 ° Ц

- Густина

-У нормалним условима: 0.9002 г / Л

-Од течности, тачно на месту кључања: 1.207 г / мЛ.

- Густина паре

0,6964 (у односу на ваздух = 1). Другим речима, ваздух је 1,4 пута гушћи од неонског. Тада ће се балон надуван неоном уздићи у ваздух; мада је мање брз у поређењу са надуваним хелијумом.

- Притисак паре

0,9869 атм при 27 К (-246,15 ° Ц). Имајте на уму да на тако ниској температури неон већ врши притисак који је упоредив са атмосферским.

- Топлина фузије

0,335 кЈ / мол.

- Топлина испаравања

1,71 кЈ / мол.

- Моларни топлотни капацитет

20,79 Ј / (мол · К).

- Енергије јонизације

-Прво: 2080,7 кЈ / мол (Не ⁺ гасовити).

-Секунда: 3952,3 кЈ / мол (Не ²⁺ гас).

-Треће: 6122 кЈ / мол (Не ³⁺ гасовити).

Енергије јонизације за неон су посебно велике. То је због потешкоће уклањања једног од његових валентних електрона из веома малог атома (у поређењу с другим елементима истог периода).

- оксидациони број

Једини вероватни и теоријски број или стање оксидације за неон је 0; то јест, у својим хипотетичким једињењима не добија или губи електроне, већ више делује као неутрални атом (Не ⁰ ).

То је због његове нулте реактивности као племенитог гаса, који му не дозвољава да добија електроне због недостатка енергетски доступне орбите; а ни он се не може изгубити ако има позитивних оксидационих бројева, због тешкоће да се превазиђе ефикасан нуклеарни набој његових десет протона.

- Реактивност

Горе поменуто објашњава зашто племенити гас није баш реактиван. Међутим, међу свим племенитим гасовима и хемијским елементима, неон је власник праве племените круне; Не прима електроне ни на који начин ни од кога и не може делити своје јер га његово језгро спречава и, према томе, не формира ковалентне везе.

Неон је мање реактиван (племенитији) од хелијума, иако је његов атомски радијус већи, делотворни нуклеарни набој његових десет протона прелази онај од два протона у језгру хелијума.

Како се неко спушта кроз групу 18, ова сила се смањује јер се атомски радијус знатно повећава; И зато остали племенити гасови (нарочито ксенон и криптон) могу да формирају једињења.

Једињења

До данас није познато даљински стабилно једињење неона. Међутим, постојање полиатомских катиона као што су: ⁺ , ВНе ³⁺ , РхНе ²⁺ , МоНе ²⁺ , ⁺ и ⁺ је проверено помоћу испитивања оптичке и масне спектрометрије .

Исто тако, могу се поменути једињења Ван дер Валлса, у којима иако нема ковалентних веза (барем формално), нековалентне интеракције омогућавају им да остану кохезивни под ригорозним условима.

Нека таква Ван дер Валл једињења за неон су, на пример: Не ₃ (тример), И ₂ Не ₂ , НеНиЦО, НеАуФ, ЛиНе, (Н ₂ ) ₆ Не ₇ , НеЦ ₂₀ Х ₂₀ (ендодралдни фулеренски комплекс ) итд. Такође, треба напоменути да органски молекули такође могу да „трљају рамена“ овим гасом под врло посебним условима.

Детаљи свих ових једињења су да нису стабилна; штавише, већина потиче из средишта врло јаког електричног поља, где се у друштву неона потичу гасовити атоми метала.

Чак и са ковалентном (или јонском) везом, неки хемичари не труде се да их сматрају истинским једињењима; и према томе, неон је и даље племенит и инертан елемент виђен са свих "нормалних" страна.

Структура и електронска конфигурација

Интеракције интеракција

Неонски атом би се могао замислити као скоро компактна сфера због мале величине и великог ефикасног нуклеарног набоја од својих десет електрона, од којих је осам валентно, у складу са њиховом електроничком конфигурацијом:

1с ² 2с ² 2п ⁶ или 2с ² 2п ⁶

На тај начин, Неов атом ступа у интеракцију са околином користећи своје 2с и 2п орбитале. Међутим, они су у потпуности испуњени електронима, у складу са чувеним валентним октетом.

Не може добити више електрона јер 3с орбита није енергетски доступна; Поред тога, не може их изгубити ни због свог малог атомског радијуса, а „уска“ удаљеност раздваја их од десет протона у језгру. Стога је овај Не атом или сфера врло стабилан, неспособан да формира хемијске везе са практично било којим елементом.

Управо ти атоми Не одређују гасну фазу. Будући да је врло мали, његов електронски облак је хомоген и компактан, тешко је поларизовати и, према томе, успоставити тренутне диполске моменте који индукују друге у суседне атоме; то јест силе расипања између Не атома су врло слабе.

Течност и стакло

Због тога температура мора пасти на -246 ° Ц како би неон прешао из гасовитог стања у течно.

Једном када су на овој температури Не-атоми довољно блиски да их дисперзијске силе могу да вежу заједно у течност; да иако наизглед није импресиван као квантна течност течног хелијума и његова сувишна течност, он има снагу хлађења 40 пута већу од ове.

То значи да је систем за хлађење у течном неону 40 пута ефикаснији од течног хелијума; брже се хлади и дуже одржава температуру.

Разлог би могао бити у чињеници да, чак и ако су Не атоми тежи од Хе, први се одвајају и распршују лакше (загријавају се) од другог; али њихове интеракције су толико слабе током њихових судара или сусрета да се опет брзо успоравају (хладе).

Како температура још више пада, до -248 ° Ц, дисперзионе силе постају јаче и усмереније, сада способне да наложе Хе атомима да кристализирају у кубни (фцц) кристал у средишту лица. Овај кристал хелијума је стабилан под свим притисцима.

Где се могу наћи и набавити

Супернове и ледено окружење

У формирању супернове распршени су неонски млазови, који на крају чине ове звјездане облаке и путују у друге крајеве Универзума. Извор: Пкхере.

Неон је пети најбогатији хемијски елемент у целом Универзуму. Због недостатка реактивности, високог притиска паре и светлосне масе, излази из Земљине атмосфере (мада у мањем степену од хелијума) и мало се раствара у морима. Због тога овде, у Земљином ваздуху, он једва има концентрацију од 18.2 ппм по запремини.

Да би се концентрација неона повећала, потребно је снизити температуру на околицу апсолутне нуле; услови могући само у космосу, и у мањој мери, у леденој атмосфери неких гасних дивова попут Јупитера, на каменитим површинама метеорита или у егзосфери Месеца.

Његова највећа концентрација, међутим, лежи у новима или суперновама дистрибуираним широм Универзума; као и у звездама из којих потичу, обимнији од нашег сунца, унутар којих се стварају неонски атоми као резултат нуклеосинтезе између угљеника и кисеоника.

Укапљивање ваздуха

Иако је његова концентрација у ваздуху само 18,2 ппм, довољно је да добијемо неколико литара неона из било којег кућног простора.

Дакле, да би се произвео потребно је укапкати ваздух, а затим извршити криогену фракциону дестилацију. На тај начин се њени атоми могу одвојити од течне фазе састављене од течног кисеоника и азота.

Изотопи

Неон најстабилнији изотоп је ²⁰ Не, са обиљем од 90,48%. Такође има два друга изотопа који су такође стабилни, али мање обилни: ²¹ Не (0,27%) и ²² Не (9,25%). Остатак су радиоизотопи, а тренутно их је познато укупно петнаест ( ^15-19 Не и ^23-32 Не ).

Ризици

Неон је безопасан гас из готово свих могућих аспеката. Због своје нулте хемијске реактивности, уопште не интервенише у било којем метаболичком процесу, а управо као што уђе у тело, напушта га без да се асимилира. Стога нема тренутни фармаколошки ефекат; иако, повезана је са могућим анестетичким ефектима.

Због тога ако дође до цурења неона, то није забрињавајући аларм. Међутим, ако је концентрација његових атома у ваздуху веома висока, он може избацити молекуле кисеоника које удишемо, што на крају изазива гушење и читав низ симптома повезаних с тим.

Међутим, течни неон може изазвати хладне опекотине при контакту, па га није препоручљиво директно додирнути. Такође, ако је притисак у посудама врло висок, нагли пукотина може бити експлозивна; не присуством пламена, већ снагом гаса.

Неон не представља опасност ни за екосистем. Штавише, његова концентрација у ваздуху је врло ниска и нема проблема са дисањем. И што је најважније: није запаљив гас. Стога се никада неће изгорети без обзира на високе температуре.

Апликације

осветљење

Као што је већ поменуто, црвена неонска светла присутна су у хиљадама установа. Разлог је тај што је потребан само низак притисак гаса (~ 1/100 атм) да би могао да ствара, електричним пражњењем, карактеристичну светлост, која је такође постављена у рекламама различитих врста (реклама, знакови пут итд.).

Неонске цеви испуњене могу бити од стакла или пластике и могу попримити све врсте облика или облика.

Електронска индустрија

Неон је веома важан гас у индустрији електронике. Користи се за производњу флуоресцентних и грејних лампи; уређаји који детектују зрачење или високе напоне, телевизијски кинекопи, гејсерски бројила и јонске коморе.

Ласери

Заједно са хелијумом, Не-Хе дуо може се користити за ласерске уређаје, који пројектују сноп црвенкасте светлости.

Цлатхрате

Иако је тачно да неон не може да формира ниједно једињење, откривено је да су под високим притисцима (~ 0,4 ГПа) његови атоми заробљени у леду да би формирали клатрат. У њему су Не атоми ограничени на својеврсни канал ограничен молекулама воде и унутар којег се могу кретати дуж кристала.

Иако тренутно нема много потенцијалних апликација за овај неонски клатхрат, то би у будућности могло бити алтернатива за његово складиштење; или једноставно, служе као модел за продубљивање разумевања ових смрзнутих материјала. Можда је на неким планетама неон заробљен у маси леда.

Референце

1. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија . (Четврто издање). Мц Грав Хилл.
2. Национални центар за информације о биотехнологији. (2019). Неон. ПубЦхем база података. ЦИД = 23987. Опоравак од: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
3. Ј. де Смедт, ВХ Кеесом и ХХ Моои. (1930). На кристалној структури Неона. Физичка лабораторија у Леидену.
4. Ксиаохуи Иу & цол. (2014). Кристална структура и динамика инкапсулације леда ИИ структурираног неонског хидрата. Зборник радова Националне академије наука 111 (29) 10456-10461; ДОИ: 10.1073 / пнас.1410690111
5. Википедиа. (2019). Неон. Опоравак од: ен.википедиа.орг
6. Хелменстине, др Анне Марие (22. децембра 2018.). 10 неонских чињеница - Хемијски елемент. Опоравак од: тхинкцо.цом
7. Др Доуг Стеварт. (2019). Чињенице неонских елемената. Цхемицоол. Опоравак од: цхемицоол.цом
8. Википедиа. (2019). Неонска једињења. Опоравак од: ен.википедиа.орг
9. Ницола МцДоугал. (2019). Елемент Неон: Историја, чињенице и употребе. Студи. Опоравак од: студи.цом
10. Јане Е. Боид и Јосепх Руцкер. (9. августа 2012). Пламен гримизне светлости: Неонска прича. Институт за историју науке. Опоравило од: сциенцехистори.орг