Neonhistoria, egenskaper, struktur, risker, användningar

han neon Det är ett kemiskt element som representeras av NE -symbolen. Det är en ädel gas vars namn på grekiska betyder nytt, en kvalitet som kan upprätthålla i årtionden inte bara för att blixtnedlet, utan också genom att pryda städer i utvecklingen av dess modernisering med dess ljus.

Vi har alla någonsin hört talas om neonljus, vilket faktiskt motsvarar något annat än röda träd; såvida de inte blandas med andra gaser eller tillsatser. Idag har de en bisar luft jämfört med nyligen belysningssystem; Neon är emellertid mycket mer än en modern och fantastisk ljuskälla.

Dragon gjord av rör fyllda med neon och andra gaser som vid mottagande av en elektrisk ström joniseras och utsänds karakteristiska ljus och färger. Källa: Andrewkeenanananrichardson [CC0].

Denna gas som består praktiskt taget NE, likgiltig för varandra, representerar den mest inerta och ädla substansen av alla; Det är det mest inerta elementet i den periodiska tabellen, och för närvarande och formellt är det inte känt en sammansatt stabil nog. Det är ännu mer inert än Helio själv, men också dyrare.

De höga kostnaderna för neon beror på att den inte extraheras från undergrunden, som med helium, utan från kondensering och kryogen destillation av luften; Även när det finns i atmosfären med tillräckligt överflöd för att få en enorm volym neon.

Det är lättare att extrahera helium från naturgasreserver, blanda luft och extrahera neonen. Dessutom är dess överflöd mindre än för helium, både inom och utanför jorden. I universum är neonen i Novas och Supernovae, liksom i tillräckligt frysta regioner för att förhindra att den flyr.

I sin flytande form är det ett köldmedium som är mycket effektivare än flytande helium och väte. Det är också ett element som finns i den elektroniska industrin när det gäller lasrar och utrustning som upptäcker strålning.

[TOC]

Historia

Argon's vagga

Neons historia är nära besläktad med resten av gaserna som utgör luften och dess upptäckter. Den engelska kemisten Sir William Ramsay, tillsammans med sin mentor John William Strutt.

Från ett luftprov han hanterade. Hans vetenskapliga passion ledde också honom till upptäckten av helium, efter att ha löst upp Cleveite -mineralet i ett surt medium och insamling karakteriserar den släppta gasen.

Sedan misstänkte Ramsay att det fanns ett kemiskt element beläget mellan helium och argon, och ägnade misslyckade försök att hitta dem i mineralprover. Fram till äntligen ansåg han att det på argon skulle vara "dolda" andra mindre rikliga gaser i luften.

Således började experimenten som ledde till upptäckten av neon med den kondenserade argon.

Upptäckt

I sitt arbete, Ramsay, hjälpt av sin kollega Morris W. Travers, började med ett mycket renat och flytande argonprov, som därefter underkastade sig en slags kryogen och fraktionerad destillation. Således, 1898 och vid University College London, lyckades båda engelska kemister identifiera och isolera tre nya gaser: Neon, Kripton och Xenon.

Den första var neonen, som skymtade när de samlade den i ett glasrör där de applicerade en elektrisk chock; Hans intensiva rödorange ljus var ännu mer överraskande än färgerna på Kripton och Xenon.

Det var på detta sätt som Ramsay gav denna gas namnet "neon", som på grekiska betyder "nytt"; Ett nytt verkligt element i argon. Strax efter, 1904 och tack vare detta arbete fick han och Travers Nobelpriset i kemi.

Neonljus

Ramsay hade lite att göra med de revolutionära neonapplikationerna där belysning är berörda. 1902 bildade den elektriska ingenjören och uppfinnaren, Georges Claude, tillsammans med Paul Delorm, företaget L'Air Liquide, dedikerad till att sälja flytande gaser till industrin och såg snart neonens lysande potential.

Claude, inspirerad av uppfinningarna av Thomas Edison och Daniel McFarlan Moore, byggde de första neonfyllda rören och undertecknade ett patent 1910. Han sålde sin produkt praktiskt taget under följande premiss: Neonljus är reserverade för städer och monument för att vara mycket bländande och attraktiv.

Kan tjäna dig: Endergonic reaktion

Sedan dess går resten av neonhistorien fram till idag hand i hand med utseendet på ny teknik; liksom behovet av kryogena system som kan använda det som en kylvätska.

Fysiska och kemiska egenskaper

- Utseende

Ampull eller glasburk med neon upphetsad av en elektrisk chock. Källa: Hi-reser Bilder av kemiska element [CC av 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/3.0)]

Neon är en färglös, luktfri gas och har ingen smak. Men när en elektrisk chock appliceras. Dess atomer är joniserade eller upphetsade och avger fotoner av energi som kommer in i det synliga spektrumet i form av en orange rödaktig blixt (överlägsen bild).

Neonljus är då röda. Ju större gastrycket, desto större är nödvändig el och den rödaktiga ljusstyrkan. Dessa lampor som belyser gränderna eller fasaderna i butikerna är mycket vanliga, särskilt i kalla klimat; Sedan är den rödaktiga intensiteten sådan att den kan överföra dimman från betydande avstånd.

- Molmassa

20 1797 g/mol.

- Atomantal (z)

10.

- Smältpunkt

-248,59 ºC.

- Kokpunkt

 -246,046 ºC.

- Densitet

-Under normala förhållanden: 0,9002 g/l.

-Av vätskan, precis vid kokpunkten: 1 207 g/ml.

- Ång-densitet

0,6964 (i luftrelation = 1). Det vill säga luften är 1,4 gånger tätare än neon. Sedan kommer en neonuppblåst ballong att stiga i luften; även om det är mindre snabbt jämfört med en uppblåst med helium.

- Ångtryck

0,9869 ATM vid 27 K (-246,15 ºC). Observera att vid den låga temperaturen utövar neon redan ett tryck som är jämförbart med atmosfärisk.

- Fusionsvärme

0,335 kJ/mol.

- Förångningsvärme

1,71 kJ/mol.

- Molvärmekapacitet

20,79 J/(mol · k).

- Joniseringsenergier

-Först: 2080,7 kJ/mol (NE⁺ gasformig).

-Andra: 3952,3 kJ/mol (NE²⁺ gasformig).

-Tredje: 6122 kJ/mol (NE³⁺ gasformig).

Neonjoniseringsenergier är särskilt höga. Detta beror på svårigheten att ta bort en av dess elektroner från Valencia till dess lilla atom (jämfört med de andra elementen i samma period).

- Oxidationsnummer

Det enda troliga och teoretiska oxidationsnummer eller tillstånd är 0; Det är, i sin sammansatta hypotetik vinner eller förlorar inte elektroner, utan interagerar som en neutral atom (NE⁰).

Detta beror på dess nollreaktivitet som ädla gas, vilket inte tillåter den att få elektroner på grund av brist på en energiskt tillgänglig orbital; och inte heller att kunna förlora dem med positiva oxidationsnummer på grund av svårigheten att övervinna den effektiva kärnbelastningen på sina tio protoner.

- Reaktivitet

Rätten ovan förklarar varför en ädel gas är lite reaktiv. Men bland alla ädla gaser och kemiska element är neon ägaren till adelens verkliga krona; Det tillåter inte elektroner på något sätt eller någon, och inte heller din egen andel eftersom dess kärna förhindrar det och därför inte bildar kovalenta bindningar.

Neon är mindre reaktiv (ädlast) än helium eftersom även om dess atomradie är större överstiger den effektiva kärnbelastningen på sina tio protoner den för de två protonerna i heliumkärnan.

När grupp 18 sjunker, minskar denna kraft eftersom atomradie ökar avsevärt; Och det är därför de andra ädla gaserna (särskilt Xenon och Kripton) kan bilda föreningar.

Föreningar

Hittills är ingen fjärrstyrd stabil förening av neonen känd. Det har emellertid bevisats genom optiska studier och masspektrometri, förekomsten av polyromiska katjoner såsom: [nära]⁺, Wne³⁺, Rhne²⁺, Mone²⁺, [Neh]⁺ och [Nehe]⁺.

Dessutom kan nämnas till deras van der väggföreningar, där även om det inte finns några kovalenta bindningar (åtminstone inte formellt), tillåter icke -kovalenta interaktioner dem att förbli sammanhängande under rigorösa förhållanden.

Vissa sådana föreningar av van der väggar för neon är till exempel: ne₃ (trimer), i₂Inte₂, Nenico, neauf, linje, (n₂)₆Inte₇, Neklig_tjugoH_tjugo (Fullereno Endoedical Complex), etc. Och dessutom bör det noteras att organiska molekyler också kan "gnugga axlar" med denna gas under mycket speciella förhållanden.

Det kan tjäna dig: silveroxid (AG2O)

Detaljen för alla dessa föreningar är att de inte är stabila; Dessutom har de flesta sittande mitt i ett mycket starkt elektriskt fält, där gasformiga metallatomer är upphetsade i sällskapet med Neon.

Till och med med en kovalent (eller jonisk) länk tar vissa kemikalier inte besväret med att tänka på dem som sanna föreningar; Och därför fortsätter neonen att vara ett ädelt och inert element som ses från alla "normala" flanker.

Elektronisk struktur och konfiguration

Interatomiska interaktioner

Neonatomen kan visualiseras som en nästan kompakt sfär på grund av dess lilla storlek, och den stora effektiva kärnbelastningen på dess tio elektroner, varav åtta är från Valencia, enligt dess elektroniska konfiguration:

1s²2s²2 p⁶  eller [han] 2s²2 p⁶

Således interagerar Atom NE med sin miljö med sina 2s- och 2p -orbitaler. De är emellertid helt fulla av elektroner och följer den berömda oktetten i Valencia.

Du kan inte få fler elektroner eftersom 3S -orbitalen inte är tillgänglig energi; Utöver det faktum att du inte kan förlora dem för deras lilla atomradie och det "smala" avståndet skiljer dem från de tio protonerna i kärnan. Därför är denna atom- eller N -sfär mycket stabil, oförmögen att bilda kemiska bindningar med praktiskt taget inget element.

Dessa är atomer som definierar gasfasen. Att vara väldigt liten är dess elektroniska moln homogent och kompakt, svårt att polarisera och därför för att etablera omedelbara dipolmoment som inducerar andra i angränsande atomer; det vill säga spridningskrafterna mellan NE -atomerna är mycket svaga.

Flytande och glas

Det är därför temperaturen måste gå ner till -246 ºC så att neon kan flytta från gasformiga tillstånd till vätskan.

En gång vid denna temperatur är NE -atomerna tillräckligt nära så att spridningskraftens sammanhållning i en vätska; Även om det tydligen inte är så imponerande som kvantvätskan i vätskhelium och dess överflödighet, har den en kylkraft 40 gånger högre än detta.

Detta innebär att ett flytande neonkylsystem är 40 gånger effektivare än en flytande helium; Kyl snabbare och håll temperaturen under en längre tid.

Anledningen kan bero på det faktum att även med atomerna är tyngre än de av han, den tidigare separerar och sprids lättare (de värms upp) än de senare; Men deras interaktioner är så svaga under sina kollisioner eller möten, att de sakta ner (coola) snabbt).

När temperaturen sjunker ännu mer, upp till -248 ºC, blir spridningskrafterna starkare och mer riktade, som nu kan beställa atomerna I att kristallisera i ett kubiskt strukturglas centrerat på ansikten (FCC). Denna helium FCC -kristall är stabil under alla tryck.

Var är det och få

Supernovas och isiga miljöer

Vid bildandet av en supernova sprider de neonstrålar som slutar komponera dessa stjärnmoln och reser till andra regioner i universum. Källa: Pxhere.

Neon är det femte vanligaste kemiska elementet i hela universum. På grund av dess brist på reaktivitet, högt ångtryck och lätt deg, slipper den jordens atmosfär (även om det i mindre utsträckning än helium) och lite upplöses i havet. Det är därför här, i jordens luft, har knappt en koncentration av 18,2 ppm i volym.

För att denna koncentration av neon ska öka är det nödvändigt att stiga ner temperaturen till grannskapen med absolut noll; Endast möjliga förhållanden i kosmos, och i mindre utsträckning, i de frysta atmosfärerna i vissa gasformiga jättar som Jupiter, på de steniga meteoritytorna eller i månens exosfär.

Dess största koncentration ligger emellertid i Novas eller Supernovas som är fördelade över universum; liksom i stjärnorna som har sitt ursprung, mer skrymmande än vår sol, inuti vars neonatomer produceras som en nukleosyntes mellan kol och syre.

Det kan tjäna dig: isoamilo acetat: struktur, egenskaper, syntes och användningar

Lufttänkande

Även om dess koncentration endast är 18,2 ppm i vår luft räcker det för några få liter neon från alla hemutrymmen kan erhållas.

För att producera det är det således nödvändigt. På detta sätt kan deras atomer separeras från vätskefasen sammansatt av flytande syre och kväve.

Isotoper

Neons mest stabila isotop är ^tjugoNe, med ett överflöd på 90,48%. Den har också två andra isotoper som också är stabila, men mindre rikliga: ^tjugoettNe (0,27%) och ²²Ne (9,25%). De återstående handlar om radioisotoper, och för tillfället är femton av dem kända (^15-19Ne och ne^23-32).

Risker

Neon är en ofarlig gas från nästan alla möjliga aspekter. På grund av dess nollkemiska reaktivitet ingriper den inte alls med någon metabolisk process, och precis när den kommer in i organismen lämnar den utan att bli assimilerad. Det har inte omedelbar farmakologisk effekt; Även om det har associerats med möjliga anestesimed.

Det är därför om det finns en neonläcka representerar det inte ett oroande larm. Men om luftkoncentrationen av dess atomer är mycket stor kan den flytta till syremolekylerna vi andas, vilket hamnar provocerande kvävning och en hel serie symtom associerade med den.

Nu kan den flytande neon orsaka kalla brännskador i kontakten, så det är inte tillrådligt att röra den direkt. Om trycket från dess containrar är mycket högt, kan en abrupt sprickning vara explosiv; Inte på grund av närvaron av lågor utan av gaskraften.

Neon representerar inte heller en fara för ekosystemet. Dessutom är dess koncentration i luften mycket låg och det finns inga problem med att andas den. Och viktigast av allt: det är inte en brandfarlig gas. Därför kommer det aldrig att brinna oavsett hur höga temperaturer är.

Ansökningar

Blixt

Som nämnts finns neonröda lampor i tusentals anläggningar. Anledningen är att det knappast finns ett lågt gastryck (~ 1/100 atm) så att det kan producera, till den elektriska chocken, dess karakteristiska ljus, som också har placerats i annonser av olika slag (reklam, tecken på väg, etc.).

Neonfyllda rör kan vara gjorda av glas eller plast och förvärva alla slags figurer eller former.

Elektronisk industri

Neon är en mycket viktig gas inom den elektroniska industrin. Det används för tillverkning av lysrörs- och värmelampor; Enheter som upptäcker strålning eller högspänningar, tv -apparater, geiserräknare och joniseringskameror.

Lasers

Tillsammans med helium kan NE-HE-duon användas för laserenheter, som projicerar ett rödaktigt ljus.

Klatrat

Även om det är sant att neon inte kan bilda någon förening, har det visat sig att under höga tryck (~ 0,4 GPa) är deras atomer fångade inuti isen för att bilda en klatrat. I den är NE -atomerna begränsade till en slags kanal begränsad av vattenmolekyler, och inom vilka det kan mobilisera längs glaset.

Även om det inte finns många potentiella tillämpningar för denna neonklatlat, kan det i framtiden vara ett alternativ för lagring; eller helt enkelt, tjäna som en modell för att fördjupa förståelsen för dessa frysta material. Kanske, på vissa planeter är neon fångad i ismassor.

Referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). MC Graw Hill.
2. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2019). Neon. Pubchemdatabas. CID = 23987. Återhämtat sig från: pubchem.Ncbi.Nlm.Nih.Gov
3. J. av Smedt, w. H. Keesom och H. H. Looy. (1930). På kristallstrukturen i neon. Fysiskt laboratorium vid Leiden.
4. Xiaohui yu & col. (2014). Kristallstruktur och kapslingsdynamik hos ICE II-strukturerad neonhydrat. Proceedings of the National Academy of Sciences 111 (29) 10456-10461; Doi: 10.1073/pnas.1410690111
5. Wikipedia. (2019). Neon. Hämtad från: i.Wikipedia.org
6. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (22 december 2018). 10 neonfakta - kemiskt element. Återhämtat sig från: tankco.com
7. Doktor. Doug Stewart. (2019). Neonelementfakta. Kemikkolis. Återhämtat sig från: Chemicool.com
8. Wikipedia. (2019). Neonföreningar. Hämtad från: i.Wikipedia.org
9. Nicola McDougal. (2019). Element Neon: Historia, Facts & Uses. Studie. Återhämtat sig från: studie.com
10. Jane e. Boyd & Joseph Rucker. (9 augusti 2012). Blaze of Crimson Light: The Story of Neon. Science History Institute. Återhämtat sig från: sciencehistory.org