Neónová história, vlastnosti, štruktúra, riziká, použitie

On neón Je to chemický prvok, ktorý predstavuje symbol NE. Je to ušľachtilý plyn, ktorého meno v gréčtine znamená novú, kvalitu, ktorá by sa mohla udržať po celé desaťročia nielen pre záblesk jeho objavu, ale aj zdobením miest pri rozvoji jeho modernizácie svojím svetlom.

Všetci sme niekedy počuli o neónových svetlách, ktoré v skutočnosti zodpovedajú ničomu viac ako červených stromov; Pokiaľ nie sú zmiešané s inými plynmi alebo prísadami. Dnes majú bizarný vzduch v porovnaní s nedávnymi systémami osvetlenia; Neon je však oveľa viac ako moderný a ohromujúci zdroj svetla.

Dragon vyrobený z trubíc naplnených neónmi a inými plynmi, ktoré po prijatí elektrického prúdu sú ionizované a emitované charakteristické svetlá a farby. Zdroj: Andrewkeenananrichardson [CC0].

Tento plyn, ktorý pozostáva z prakticky, je navzájom ľahostajný, predstavuje najskoršiu a ušľachtilú podstatu všetkých; Je to najslušný prvok periodickej tabuľky a v súčasnosti a formálne nie je známe, že je zlúčenina dostatočne stabilná. Je to ešte inertnejšie ako samotný Helio, ale aj drahší.

Vysoké náklady na neón sú preto, že nie sú extrahované z podložia, ako v prípade hélia, ale z skvapalnenia a kryogénnej destilácie vzduchu; Aj keď je prítomný v atmosfére s dostatočným množstvom na získanie obrovského objemu neónu.

Je ľahšie extrahovať hélium z rezerv zemného plynu, zmiešať vzduch a extrahovať neónu. Okrem toho je jeho hojnosť menšia ako v héliu, vo vnútri aj mimo Zeme. Vo vesmíre je neón v novinách a supernovách, ako aj v dostatočne zamrznutých oblastiach, aby sa zabránilo uniknutiu.

Vo svojej kvapalnej forme je chladivo oveľa účinnejšie ako kvapalný hélium a vodík. Je to tiež prvok prítomný v elektronickom priemysle, pokiaľ ide o lasery a vybavenie, ktoré zisťujú žiarenie.

[TOC]

História

Argonova kolíska

História neónu úzko súvisí s históriou zvyšku plynov, ktoré tvoria vzduch a jeho objavy. Anglický chemik Sir William Ramsay, spolu so svojím mentorom Johnom Williamom Struttom.

Zo vzorky vzduchu, ktorú spravovali. Jeho vedecká vášeň ho tiež priviedla k objavu hélia po rozpustení minerálu Cleveite v kyslom médiu a zber charakterizoval uvoľnený plyn.

Potom Ramsay mal podozrenie, že medzi héliom a argónom sa nachádza chemický prvok, ktorý sa venuje neúspešným pokusom nájsť ich vo vzorkách minerálov. Až do úvahy, že v argóne by to malo byť „skryté“ iné menej hojné plyny vo vzduchu.

Experimenty, ktoré viedli k objavu neónu, sa tak začali kondenzovaným argónom.

Objavenie

Ramsay vo svojej práci pomohol jeho kolegu Morris W. Travery, začali s vysoko vyčistenou a skvapalnenou vzorkou argónu, ktorá sa následne podrobila druhu kryogénnej a frakčnej destilácie. V roku 1898 a na University College London sa obom anglickým chemikom podarilo identifikovať a izolovať tri nové plyny: Neon, Kripton a Xenon.

Prvým z nich bol neón, ktorý sa pozrel, keď ho zbierali v sklenenej skúmavke, kde aplikovali elektrický šok; Jeho intenzívne červené oranžové svetlo bolo ešte prekvapivejšie ako farby Kripton a Xenon.

Týmto spôsobom Ramsay dal tomuto plynu názov „Neon“, čo v gréčtine znamená „nové“; Nový zjavený prvok argónu. Krátko nato, v roku 1904 a vďaka tejto práci, on a Travers dostali Nobelovu cenu v chémii.

Neónové svetlá

Ramsay nemal nič spoločné s revolučnými neónovými aplikáciami, v ktorých sa týka osvetlenia. V roku 1902 vytvoril elektrotechnik a vynálezca Georges Claude spolu s Paul Delorm spoločnosť L'Air Liquide, ktorá sa venuje predaju skvapalnených plynov do priemyslu a čoskoro uvidela svetelný potenciál neónu.

Claude, inšpirovaný vynálezmi Thomasa Edisona a Daniela McFarlana Moora, postavil prvé neónové trubice naplnené a podpísali patent v roku 1910. Svoj produkt predal prakticky pod nasledujúcim predpokladom: Neónové svetlá sú vyhradené pre mestá a pamiatky za to, že sú veľmi oslňujúce a atraktívne.

Môže vám slúžiť: endergonická reakcia

Odvtedy zvyšok histórie neónu do dnešného dňa ide ruka v ruke s objavením sa nových technológií; ako aj potreba kryogénnych systémov, ktoré ich môžu používať ako chladivá tekutina.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

- Vzhľad

Ampulka alebo sklenená nádoba s neónom nadšený elektrickým šokom. Zdroj: Hi-RES Obrázky chemických prvkov [CC po 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)]

Neón je bezfarebný plyn bez zápachu a nemá chuť. Ak sa však aplikuje elektrický šok. Jeho atómy sú ionizované alebo vzrušené, emitujúce fotóny energie, ktoré vstupujú do viditeľného spektra vo forme oranžového červenkastého blesku (vynikajúci obraz).

Neónové svetlá sú teda červené. Čím väčší je tlak plynu, tým väčšia je požadovaná elektrina a získaný červenkastý jas. Tieto svetlá osvetľujúce uličky alebo fasády obchodov sú veľmi bežné, najmä v chladnom podnebí; Pretože červenkastá intenzita je taká, že môže preniesť hmlu z značných vzdialeností.

- Molárna hmota

20,1797 g/mol.

- Atómové číslo (z)

10.

- Bod topenia

-248,59 ° C.

- Bod varu

 -246 046 ° C.

- Hustota

-V normálnych podmienkach: 0,9002 g/l.

-Tekutiny, priamo v bode varu: 1 207 g/ml.

- Hustota

0,6964 (vo vzdušnom vzťahu = 1). To znamená, že vzduch je 1,4 -krát hustejší ako neón. Potom sa vo vzduchu zvýši neón nafúknutý balón; Aj keď menej rýchlo v porovnaní s jedným nafúknutým héliom.

- Tlak vodnej pary

0,9869 ATM pri 27 K (-246,15 ° C). Všimnite si, že pri tejto nízkej teplote už neón vyvíja tlak porovnateľný s atmosférickou.

- Fúzne teplo

0,335 kJ/mol.

- Odparovanie

1,71 kJ/mol.

- Kapacita moláru

20,79 J/(mol · k).

- Ionizačné energie

-Prvé: 2080,7 kJ/mol (NE⁺ plyn).

-Po druhé: 3952,3 kJ/mol (NE²⁺ plyn).

-Tretie: 6122 kj/mol (NE³⁺ plyn).

Neónové ionizačné energie sú obzvlášť vysoké. Dôvodom je ťažkosti s odstránením jedného zo svojich elektrónov z Valencie na svoj malý atóm (v porovnaní s ostatnými prvkami toho istého obdobia).

- Oxidačné číslo

Jediné pravdepodobné a teoretické oxidačné číslo alebo stav je 0; To znamená, že vo svojej zloženej hypotetike nevyhráva ani nestráca elektróny, ale interaguje ako neutrálny atóm (NE⁰).

Dôvodom je nulová reaktivita ako ušľachtilý plyn, čo mu neumožňuje získať elektróny kvôli nedostatku energeticky dostupného orbitálu; a ani schopnosť stratiť ich s pozitívnymi oxidačnými číslami, kvôli ťažkostiam pri prekonávaní účinného jadrového zaťaženia svojich desiatich protónov.

- Reaktivita

Právo vyššie vysvetľuje, prečo je ušľachtilý plyn malý reaktívny. Medzi všetkými ušľachtilými plynmi a chemickými prvkami je však neón majiteľom skutočnej koruny šľachty; Neprijíma elektróny žiadnym spôsobom ani nikomu, a ani váš vlastný podiel nemôže, pretože jeho jadro mu bráni, a preto netvorí kovalentné dlhopisy.

Neón je menej reaktívny (najušľachtilejší) ako hélium, pretože hoci jeho atómový polomer je väčší, účinné jadrové zaťaženie jeho desiatich protónov presahuje záťaž týchto dvoch protónov hélia jadra.

Keď skupina 18 klesá, táto sila sa znižuje, pretože atómový polomer sa značne zvyšuje; Preto môžu ostatné ušľachtilé plyny (najmä xenón a Kripton) tvoriť zlúčeniny.

Zloženia

K dnešnému dňu nie je známa žiadna diaľkovo stabilná zlúčenina neónu. Ukázalo sa však prostredníctvom optických štúdií a hmotnostnej spektrometrie, existencie polyromických katiónov, ako napríklad: [blízko]⁺, Bez³⁺, Rhne²⁺, Publika²⁺, [Neh]⁺ a [Nehe]⁺.

Tiež sa dá spomenúť na ich zlúčeniny van der stien, v ktorých hoci však neexistujú žiadne kovalentné väzby (aspoň nie formálne), nekovalentné interakcie im umožňujú zostať súdržné za prísnych podmienok.

Niektoré také zlúčeniny van der stien pre neónov sú napríklad: ne₃ (trimér), i₂Nekóda₂, Nenico, neauf, line, (n₂)₆Nekóda₇, NEC_dvadsaťH_dvadsať (Endoedical Complex fullereno), atď. A navyše by sa malo poznamenať, že organické molekuly môžu tiež „trieť ramená“ s týmto plynom za veľmi zvláštnych podmienok.

Môže vám slúžiť: oxid striebra (AG2O)

Detail všetkých týchto zlúčenín je, že nie sú stabilné; Okrem toho väčšina pochádza uprostred veľmi silného elektrického poľa, kde sú atómy plynných kovov vzrušené v spoločnosti Neon.

Dokonca aj kovalentné (alebo iónové) spojenie, niektoré chemikálie neberú problémy s premýšľaním o nich ako o skutočných zlúčeninách; A preto je neón naďalej ušľachtilý a inertný prvok videný zo všetkých „normálnych“ bokov.

Elektronická štruktúra a konfigurácia

Interakcie

Neónový atóm by sa mohol vizualizovať ako takmer kompaktná guľa kvôli svojej malej veľkosti a veľkému účinnému jadrovému zaťaženiu jeho desiatich elektrónov, z ktorých osem pochádza z Valencie, podľa elektronickej konfigurácie:

1s²2s²2 P⁶  alebo [on] 2s²2 P⁶

Atoma NE interaguje so svojím prostredím pomocou svojich orbitálov 2S a 2p. Sú však úplne plné elektrónov, čo je v súlade so slávnym oktetom Valencie.

Nemôžete získať viac elektrónov, pretože orbitál 3S nie je k dispozícii energia; Okrem toho, že ich nemôžete stratiť pre svoj malý atómový polomer a „úzka“ vzdialenosť ich oddeľuje od desiatich protónov jadra. Preto je tento atóm alebo guľa N veľmi stabilné, neschopné tvoriť chemické väzby s prakticky bez prvku.

Sú to atómy, ktoré definujú plynnú fázu. Byť veľmi malý, jeho elektronický oblak je homogénny a kompaktný, ťažko polarizovateľný, a preto zriadenie okamžitých dipólových momentov, ktoré vyvolávajú ostatné v susedných atómoch; to znamená, že disperzné sily medzi atómami NE sú veľmi slabé.

Tekutý

Preto musí teplota zostúpiť na -246 ° C, aby sa neón mohol presunúť z plynného stavu na kvapalinu.

Akonáhle pri tejto teplote sú atómy NE dostatočne blízko, aby disperzné sily súdržnosti v kvapaline; Aj keď zjavne nie je taká pôsobivá ako kvantová tekutina tekutého hélia a jej nadprirodzenosť, má chladiacu energiu 40 -krát vyššiu ako táto.

To znamená, že chladiaci systém kvapalného neónov je 40 -krát účinnejší ako tekutý hélium; Choďte rýchlejšie a udržujte teplotu dlhšie.

Dôvodom by mohlo byť skutočnosť, že dokonca aj s atómami, ktoré nie sú ťažšie ako atmosféry, bývalí samostatne a ľahšie sa rozptýlia (zahrievajú sa) ako druhý; Ale ich interakcie sú počas zrážok alebo stretnutí tak slabé, že rýchlo spomaľujú (chladné)).

Keď teplota klesne ešte viac, až do -248 ° C, disperzné sily sa stávajú silnejšími a smerovnejší, teraz schopné objednať atómy I na kryštalizáciu v kubickom sklenenom štruktúre vycentrovanom na tvári (FCC). Tento kryštál hélia FCC je stabilný pri všetkých tlakoch.

Kde je to a získajte

Supernovy a ľadové prostredie

Pri formovaní supernovy rozptyľujú neónové trysky, ktoré nakoniec zostavujú tieto hviezdne oblaky a cestujú do ďalších regiónov vesmíru. Zdroj: pxhere.

Neón je piaty najhojnejší chemický prvok v celom vesmíre. Kvôli nedostatku reaktivity, vysokého tlaku pary a ľahkého cesta uniká zemskej atmosfére (hoci v menšej miere ako hélium) a málo sa rozpúšťa v moriach. Preto má tu, vo vzduchu Zeme, sotva má koncentráciu 18,2 ppm podľa objemu.

Aby sa táto koncentrácia neónu zvýšila, je potrebné zostúpiť na teplotu do štvrtí absolútnej nuly; Iba možné podmienky vo vesmíre av menšej miere v zamrznutej atmosfére niektorých plynných gigantov, ako je Jupiter, na skalnatých meteoritských povrchoch alebo v exosfére Mesiaca.

Jeho najväčšia koncentrácia však spočíva v novinách alebo supernovách distribuovaných v celom vesmíre; Rovnako ako v hviezdach, ktoré vznikajú, objemnejšie ako naše slnko, vo vnútri, ktorých neónové atómy sa vyrábajú ako nukleosyntéza medzi uhlím a kyslíkom.

Môže vám slúžiť: Isoamilo acetát: Štruktúra, vlastnosti, syntéza a použitia

Skvapalnenie vzduchu

Aj keď je jeho koncentrácia v našom vzduchu iba 18,2 ppm, je dostatočná pre niekoľko litrov neónov z akéhokoľvek domáceho priestoru.

Preto je to potrebné. Týmto spôsobom sa ich atómy môžu oddeliť od kvapalnej fázy zloženej z kvapalného kyslíka a dusíka.

Izotopy

Najstabilnejším izotopom neónu je ^dvadsaťNE, s množstvom 90,48%. Má tiež ďalšie dve izotopy, ktoré sú tiež stabilné, ale menej hojné: ^{dvadsaťjeden}NE (0,27%) a ²²NE (9,25%). Zostávajúce sa týkajú rádioizotopov a momentálne je známy pätnásť z nich (^15-19NE a NE^23-32).

Riziká

Neón je neškodný plyn z takmer všetkých možných aspektov. Vzhľadom na svoju nulovú chemickú reaktivitu vôbec nezasahuje do žiadneho metabolického procesu a rovnako ako vstupuje do organizmu, ktorý ju necháva bez toho, aby bol asimilovaný. Nemá okamžitý farmakologický účinok; Aj keď to bolo spojené s možnými anestetickými účinkami.

Preto, ak dôjde k úniku neónov, nepredstavuje znepokojujúci alarm. Ak je však koncentrácia vzduchu v atómoch veľmi veľká, môže sa presunúť na molekuly kyslíka, ktoré dýchame, čo nakoniec vyvoláva udusenie a celú sériu príznakov s ním spojené.

Teraz by tekutý neón mohol do kontaktu spôsobiť popáleniny za studena, takže sa mu neodporúča priamo sa ho dotknúť. Tiež, ak je tlak jeho kontajnerov veľmi vysoký, môže byť výbušná náhla prasklina; Nie kvôli prítomnosti plameňov, ale silou plynu.

Neon tiež nepredstavuje nebezpečenstvo pre ekosystém. Okrem toho je jeho koncentrácia vo vzduchu veľmi nízka a nie je problém s jeho dýchaním. A čo je najdôležitejšie: nie je to horľavý plyn. Preto nikdy nebude horieť bez ohľadu na to, aké vysoké teploty sú.

Žiadosti

Blesk

Ako už bolo spomenuté, neónové červené svetlá sú prítomné v tisícoch zariadení. Dôvodom je to, že sotva existuje nízky tlak plynu (~ 1/100 atm), aby mohol produkovať, do elektrického šoku, jeho charakteristickému svetlu, ktoré bolo tiež umiestnené v reklamách rôznych druhov (reklama, príznaky cesty, atď.).

Neónové trubice môžu byť vyrobené zo skla alebo plastu a získajú všetky druhy figúr alebo tvarov.

Elektronický priemysel

Neon je veľmi dôležitý plyn v elektronickom priemysle. Používa sa na výrobu fluorescenčných a vykurovacích žiaroviek; Zariadenia, ktoré detegujú žiarenie alebo vysoké napätie, televízory cifeskopy, počítadlá Geiser a ionizačné kamery.

Lasery

Spolu s héliom môže byť duo NE-HE použité pre laserové zariadenia, ktoré premieta červenkasté svetlo.

Klatát

Aj keď je pravda, že neón nemôže tvoriť žiadnu zlúčeninu, zistilo sa, že pri vysokých tlakoch (~ 0,4 GPA) sú ich atómy uväznené vo vnútri ľadu za vzniku klatratu. V ňom sú atómy NE obmedzené na druh kanála obmedzeného molekulami vody a vo vnútri, v ktorom sa môže mobilizovať pozdĺž pohára.

Aj keď pre tento neónový klatlát nie je veľa potenciálnych aplikácií, v budúcnosti by to mohla byť alternatívou pre skladovanie; Alebo jednoducho slúžiť ako model na prehĺbenie porozumenia týchto zmrazených materiálov. Možno, na niektorých planétach je neón uväznený v ľadových masách.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
2. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Neón. Databáza pubchem. CID = 23987. Získané z: pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda
3. J. Smedt, w. H. Keesom a H. H. Šťavu. (1930). Na kryštálovej štruktúre neónu. Fyzické laboratórium v ​​Leiden.
4. Xiaohui yu & col. (2014). Kryštálová štruktúra a enkapsulácia. Zborník Národnej akadémie vied 111 (29) 10456-10461; Doi: 10.1073/pnas.1410690111
5. Wikipedia. (2019). Neón. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
6. HelMestine, Anne Marie, PH.D. (22. decembra 2018). 10 neónových faktov - chemický prvok. Zotavené z: Thoughtco.com
7. DR. Doug Stewart. (2019). Fakty neónových prvkov. Chemickolák. Získané z: Chemicool.com
8. Wikipedia. (2019). Neónové zlúčeniny. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
9. Nicola McDougal. (2019). Element Neon: História, fakty a použitie. Štúdium. Získané z: štúdie.com
10. Jane e. Boyd a Joseph Rucker. (9. augusta 2012). Blaze of Crimson Light: Príbeh neónu. Inštitút histórie vedy. Získané z: vedeckej oblasti.orgán