Neon

Neon
←  Fluori | Natrium  →
kymmenen Hän ↑ Ei ↓ Ar 10 Ne
Yksinkertaisen aineen ulkonäkö
Neonhehku kaasupurkausputkessa
Atomin ominaisuudet
Nimi, symboli, numero	Neon / Neon (Ne), 10
Ryhmä , jakso , lohko	18 (vanhentunut 8), 2, p-elementti
Atomimassa ( moolimassa )	20.1797(6) [1]  a. e. m  ( g / mol )
Elektroninen konfigurointi	[Hän] 2s 2 2p 6 1s 2 2s 2 2p 6
Atomin säde	? (38) [2] pm
Kemiallisia ominaisuuksia
kovalenttinen säde	58 [2]  pm
Ionin säde	112 [2]  pm
Elektronegatiivisuus	4.4 (Pauling-asteikko)
Elektrodin potentiaali	0
Hapetustilat	0
Ionisaatioenergia (ensimmäinen elektroni)	2079,4 (21,55)  kJ / mol  ( eV )
Yksinkertaisen aineen termodynaamiset ominaisuudet
Tiheys ( n.a. )	Kiinteä faasi: 1,444 g/cm3 ( -248,49 °C:ssa); Nestefaasi: 1,204 g/cm3 ( -246 °C:ssa); Kaasu: 0,90035 kg/m3 [ 3 ] (0 °C:ssa, 101,325 kPa) g/cm³
Sulamislämpötila	24,55 K; -248,6 °C
Kiehumislämpötila	27,1 K; -246,05 °C
Kriittinen piste	44,4  K , 2,65 MPa
Oud. haihtumislämpö	1,74 kJ/mol
Molaarinen lämpökapasiteetti	20,79 [3]  J/(K mol)
Molaarinen tilavuus	22,4⋅10 3  cm³ / mol
Yksinkertaisen aineen kidehila
Hilarakenne	Cubic FCC
Hilan parametrit	4,430  Å
Debye lämpötila	63,00  K
Muut ominaisuudet
Lämmönjohtokyky	(300 K) 0,0493 W/(m K)
CAS-numero	7440-01-9

Neon ( kemiallinen symboli  - Ne , lat.  Ne on ) on D. I. Mendelejevin jaksollisen järjestelmän toisen jakson 18. ryhmän ( vanhentuneen luokituksen  mukaan - kahdeksannen ryhmän pääalaryhmä, VIIIA) kemiallinen alkuaine , atominumerolla 10 .

Viidenneksi yleisin alkuaine universumissa vedyn , heliumin , hapen ja hiilen jälkeen .

Yksinkertainen aine neon  on inertti yksiatominen kaasu ilman väriä ja hajua . Löydettiin ( ksenonin ja kryptonin ohella ) vuonna 1898 jäännöksenä typen , hapen , vedyn , argonin ja hiilidioksidin uuttamisen jälkeen nestemäisestä ilmasta .

Historia

Neonin löysivät kesäkuussa 1898 englantilaiset kemistit William Ramsay ja Maurice Travers [4] . He eristivät tämän inertin kaasun "eliminoimalla" sen jälkeen, kun happi, typpi , argon ja yhä raskaammat ilman komponentit oli nesteytetty. Joulukuussa 1910 ranskalainen keksijä Georges Claude keksi neonilla täytetyn kaasupurkauslampun .

Nimen alkuperä

Nimi tulee kreikasta. νέος  - uusi.

On olemassa legenda, jonka mukaan elementin nimen antoi Ramsayn 13-vuotias poika Willy, joka kysyi isältään, millä nimellä hän aikoi antaa uuden kaasun nimen, ja huomautti, että hän haluaisi antaa sille nimen novum ( lat. - uusi). Hänen isänsä piti ajatuksesta, mutta katsoi, että kreikkalaisesta synonyymistä johdettu neon kuulostaisi paremmalta [5] .

Yleisyys

Universumissa

Maailman aineessa neon on jakautunut epätasaisesti, mutta yleisesti ottaen se on maailmankaikkeudessa esiintyvyyden suhteen viidenneksi kaikkien alkuaineiden joukossa - noin 0,13 % [6] massasta. Suurin neonpitoisuus havaitaan Auringossa ja muissa kuumissa tähdissä , kaasusumuissa , aurinkokunnan jättiläisplaneettojen ilmakehässä : Jupiter , Saturnus , Uranus , Neptunus [3] . Monien tähtien ilmakehässä neon on kolmannella sijalla vedyn ja heliumin jälkeen [7] .

Maankuori

Kaikista toisen ajanjakson stabiileista elementeistä neon on yksi vähiten yleisimmistä maan päällä [8] . Ryhmässä 18 neon on maankuoren sisällöltään kolmas argonin ja heliumin jälkeen [8] . Kaasusumuissa ja joissakin tähdissä on monta kertaa enemmän neonia kuin maan päällä.

Maapallolla neonin korkein pitoisuus havaitaan ilmakehässä - 1,82⋅10 −3  % [3] [9] tilavuudesta, ja sen kokonaisvarantojen arvioidaan olevan 7,8⋅10 14 m³ [3] . 1 m³ ilmaa sisältää noin 18,2 cm³ neonia (ja vertailuna vain 5,2 cm³ heliumia) [9] . Keskimääräinen neonpitoisuus maankuoressa on alhainen - 7⋅10 -9 painoprosenttia  [ 3] . Maan ilmakehässä on yhteensä noin 6,5⋅10 10 tonnia neonia [10] . Magmaiset kivet sisältävät tätä alkuainetta noin 10 9 tonnia [11] . Kun kivet hajoavat, kaasu karkaa ilmakehään. Pienemmässä määrin neonia pääsee ilmakehään luonnonvesistä.

Tutkijat selittävät syyn alhaiseen neonin pitoisuuteen maapallolla sillä, että se kerran menetti ensisijaisen ilmakehänsä ja sen mukana suurimman osan inertistä kaasusta, jotka eivät hapen ja muiden kaasujen tavoin kyenneet yhdistymään kemiallisesti muiden alkuaineiden kanssa mineraaleiksi ja siten. pysyä planeetalla. .

Määritelmä

Kvalitatiivisesti neon määritetään emissiospektreillä (ominaisviivat 585,25 nm ja 540,05 nm), kvantitatiivisesti - massaspektrometrisilla ja kromatografisilla analyysimenetelmillä [3] .

Fysikaaliset ominaisuudet

• Neon, kuten kaikki jalokaasut, on väritön, hajuton, yksiatominen kaasu.
• Inertillä kaasulla on korkeampi sähkönjohtavuus sähköpurkauksessa kuin muilla kaasuilla, ja kun sähkövirta kulkee niiden läpi, ne hehkuvat erityisesti neon-oranssinpunaista valoa, koska sen voimakkaimmat spektriviivat sijaitsevat kaasun punaisessa osassa. spektri.

• Inerttien kaasujen atomien ulompien elektronikuorten täyttyminen aiheuttaa alhaisempia nesteytys- ja jähmettymislämpötiloja kuin muut kaasut, joilla on samanlainen molekyylipaino.

Kemialliset ominaisuudet

Kaikilla jalokaasuilla on täydellinen elektronikuori , joten ne ovat kemiallisesti inerttejä. Neon on kemialliselta inertiltä toiseksi heliumin jälkeen. Toistaiseksi ei ole saatu yhtään neonin valenssiyhdistettä. Jopa neonin ns. klatraattiyhdisteitä veden (Ne 6H 2 O), hydrokinonin ja muiden aineiden kanssa (samankaltaisia ​​raskaiden jalokaasujen - radonin , ksenonin , kryptonin ja jopa argonin  - yhdisteitä tunnetaan ja ne ovat stabiileja) on erittäin vaikea saada. ylläpitää. Optisen spektroskopian ja massaspektrometrian menetelmiä käyttämällä todettiin molekyyli- ionien (NeAr) + , (NeH) + ja (HeNe) + olemassaolo .

Isotoopit

Neonilla on kolme stabiilia isotooppia : 20 Ne ( isotooppien määrä 90,48 %), 21 Ne (0,27 %) ja 22 Ne (9,25 %) .

Kolmen stabiilin neonnuklidin lisäksi on 16 muuta epästabiilia isotooppia. Valoisotooppi 20 Ne hallitsee maapalloa.

Monissa mineraaleissa, joissa on runsaasti alfa-aktiivisia alkuaineita, raskaiden 21 Ne:n ja 22 Ne:n suhteellinen pitoisuus on kymmeniä ja satoja kertoja suurempi kuin niiden pitoisuus ilmassa. Tämä johtuu siitä, että näiden isotooppien muodostumisen päämekanismit ovat ydinreaktiot, jotka tapahtuvat alumiinin , natriumin , magnesiumin ja piin ytimien pommittamisen aikana raskaiden alkuaineiden ytimien hajoamistuotteista. Lisäksi samanlaisia ​​reaktioita tapahtuu maankuoressa ja ilmakehässä kosmisen säteilyn vaikutuksesta .

Useita ydinreaktioita tunnetaan myös pienellä todennäköisyydellä [13] , joissa muodostuu 21 Ne ja 22 Ne - tämä on alfahiukkasten sieppaus hapen raskaan stabiilin isotoopin 18 O ja luonnollisen fluorin ytimien toimesta. 19 F:

Maapallolla hallitsevan valonuklidin 20 Ne lähdettä ei ole vielä selvitetty.

Yleensä Neon-20 muodostuu tähdissä alfaprosessin seurauksena , jossa happi-16-atomin ydin absorboi  alfahiukkasen muodostaen neon-20: tä ja emittoi gamma-kvanttia :

Tämä prosessi vaatii kuitenkin yli 100 miljoonan asteen lämpötilan ja yli kolmen auringon massan tähtimassan.

On täysin mahdollista, että tämän isotoopin lähde oli supernova, jonka räjähdyksen jälkeen muodostui kaasu- ja pölypilvi , josta syntyi aurinkokunta.

Uskotaan, että myös ulkoavaruuden neonia edustaa pääasiassa valonuklidi 20 Ne. Meteoriiteissa on paljon 21 Ne:tä ja 22 Ne:tä , mutta nämä nuklidit ovat oletettavasti muodostuneet itse meteoriiteissa kosmisten säteiden vaikutuksesta niiden vaeltamisen aikana universumissa .

Haetaan

Neonia tuotetaan yhdessä heliumin kanssa ilman nesteyttämisen ja erotuksen sivutuotteena suurissa teollisuuslaitoksissa. Neon-helium-seoksen erotus tapahtuu useilla tavoilla adsorption , kondensaation ja matalan lämpötilan rektifikaation vuoksi .

Adsorptiomenetelmä perustuu siihen tosiasiaan, että neon, toisin kuin helium, voidaan adsorboida nestetypellä jäähdytetyllä aktiivihiilellä . Kondensaatiomenetelmä perustuu neonin jäädyttämiseen jäähdyttämällä seosta nestemäisellä vedyllä. Tislausmenetelmä perustuu heliumin ja typen kiehumispisteiden eroon.

Neonia uutetaan ilmasta nestemäisen ilman kaksoistislaukseen tarkoitetuissa laitteissa . Kaasumaiset neonit ja helium kerääntyvät korkeapainekolonnin yläosaan eli höyrystimen lauhduttimeen, josta ne syötetään noin 0,55 MPa :n paineessa deflegmaattorin putkitilaan nestemäisellä N jäähdytyksellä. 2 . Refluksointilauhduttimesta rikastettu Ne:n ja He:n seos lähetetään puhdistukseen N 2 :sta aktiivihiilellä varustettuihin adsorbenttoreihin, joista se kuumennuksen jälkeen menee kaasusäiliöön (Ne + He -pitoisuus jopa 70 %); kaasuseoksen uuttoaste on 0,5–0,6. Lopullinen puhdistus N2 : sta ja Ne:n ja He:n erottaminen voidaan suorittaa joko selektiivisellä adsorptiolla nestemäisen N2:n lämpötilassa tai kondensaatiomenetelmillä käyttäen nestemäistä H2: ta tai Ne:tä. Nestemäistä vetyä käytettäessä vedyn epäpuhtaudet puhdistetaan lisäksi CuO : lla 700 °C:ssa . Tuloksena on neon, jonka puhtaus on 99,9 tilavuusprosenttia [3] .

Pääasiallinen teollinen menetelmä neonin saamiseksi (viime vuosikymmenellä) on neon-helium-seoksen erottaminen matalan lämpötilan rektifikaatiolla. Neonin ja heliumin seos puhdistetaan alustavasti typen ja vedyn epäpuhtauksista (vety poltetaan katalysaattorilla täytetyssä uunissa) ja typpi poistetaan matalan lämpötilan deflegmaattoreissa ja aktiivihiilellä täytetyssä kryogeenisten adsorbenttien lohkossa ( kivihiiltä jäähdytetään kierukoilla, joissa typpi kiehuu tyhjiössä). Typen poistamisen jälkeen neon-helium-seos puristetaan kompressorilla ja viedään erotettaviksi tislauskolonniin, joka esijäähdytetään tyhjössä kiehuvan typen lämpötilaan. Lämpötilan alentamiseksi jäähdytettyä seosta kuristetaan 25 MPa :sta 0,2–0,3 MPa :iin (riippuen asennuksen käyttötavasta). Kolonnin yläosassa, lauhduttimen kannen alta, otetaan heliumia, jossa on jopa 20% neonia, kolonnin alaosassa neonia saadaan nestemäisessä muodossa. Jäähdytyssyklinä käytetään kuristavaa jäähdytyssykliä puhtaalla neonkylmäaineella. Rektifikaatiomenetelmä neon-helium-seoksen erottamiseksi mahdollistaa neonin saamisen, jonka puhtaus on jopa 99,9999%.

Neonin päätuottaja on Venäjän federaatio . Ukrainassa on rakennettu ja toiminut menestyksekkäästi  teollisia neoninpuhdistamoita - 65 % maailman neonista vuonna 2020 tuotti Iceblick-yritys ( Odessa , Moskova ) ja 5 % maailman neonista ennen vuoden 2022 sotaa - Mariupolissa ( Ingaz").

Stabiili neon-20- isotooppi voidaan saada myös stabiilista natrium-23 :sta protoni-heliumreaktion aikana 23 Na(p,α) 20 Ne [14] :

Sovellus

Nestemäistä neonia käytetään jäähdytysnesteenä kryogeenisissa laitoksissa . Aikaisemmin neonia käytettiin teollisuudessa inerttinä väliaineena, mutta se korvattiin halvemmalla argonilla . Neontäytteiset kaasupurkauslamput , radiolaitteiden signaalilamput, valokennot, tasasuuntaajat. Neonin ja heliumin seosta käytetään työväliaineena kaasulasereissa ( helium-neon laser ).

Neonin ja typen seoksella täytetyt putket, kun niiden läpi johdetaan sähköpurkaus, antavat punaoranssin hehkun, ja siksi niitä käytetään laajalti mainonnassa. Perinteisesti muun värisiä purkausputkia kutsutaan usein myös "neoniksi", vaikka niissä käytetään muiden jalokaasujen hehkua tai fluoresoivaa pinnoitetta (katso oikealla) neonin sijaan. Muiden kuin punaisten värien saamiseksi käytetään joko sähköpurkausta muiden jalokaasujen seoksessa tai argonpurkausta , johon on lisätty pieniä määriä elohopeahöyryä , kun taas purkausputki on päällystetty sisältä fosforilla , joka muuttaa purkauksen ultraviolettisäteily halutun väriseen näkyvään valoon.

Neonlamppuja käytetään merkinantotarkoituksiin majakoilla ja lentokentillä, koska niiden punainen valo on hyvin heikosti hajallaan sumussa ja sumussa.

Vuodesta 1999 lähtien neon on ollut tärkeä elementti integroitujen piirien valmistuksessa, jossa sitä on käytetty ultraviolettifotolitografiassa valmistettaessa piirejä, joiden suunnittelustandardit ovat enintään 180 nanometriä [15] .

Fysiologinen toiminta

Inertillä kaasulla on fysiologinen vaikutus, joka ilmenee huumevaikutuksena kehossa. Neonin (sekä heliumin) narkoottista vaikutusta normaalipaineessa ei ole kirjattu kokeissa, ja paineen noustessa "neurologisen korkean paineen oireyhtymän" (NSVD) oireet ilmaantuvat ensimmäisenä [16] .

Tässä suhteessa heliumin ohella neonia osana neon-heliumseosta käyttävät valtameret, sukeltajat, korkeapaineissa työskentelevät ihmiset hengittämään kaasuembolian ja typpipuudutuksen välttämiseksi . Hengitysseosten etuna neonin kanssa on, että ne jäähdyttävät kehoa vähemmän, koska neonin lämmönjohtavuus on pienempi kuin heliumilla.

Kevyt neonin ja heliumin sekoitus lievittää hengitysvaikeuksista kärsivien potilaiden tilaa.

Erittäin suuret neonpitoisuudet sisäänhengitetyssä ilmassa voivat aiheuttaa huimausta, pahoinvointia, oksentelua, tajunnan menetystä ja kuoleman asfyksiasta [17] [18] .

Muistiinpanot

1. ↑ MichaelE. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O' Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Alkuaineiden atomipainot 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85 , no. 5 . - s. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ 1 2 3 Neonin koko useissa  ympäristöissä . www.webelements.com. Haettu 8. heinäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 1. toukokuuta 2009.
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Chemical Encyclopedia: in 5 tons / Toim.: Knunyants I. L. (päätoimittaja). - Moskova: Suuri venäläinen tietosanakirja, 1992. - T. 3. - S. 209-210. — 639 s. – 50 000 kappaletta.  - ISBN 5-85270-039-8.
4. ↑ William Ramsay , Morris W. Travers . On the Companions of Argon  //  Proceedings of the Royal Society of London. - 1898. - Voi. 63,878 . - s. 437-440 .
5. ↑ Mary Elvira -viikot. XVIII. Inert kaasut // Alkuaineiden löytäminen: kerätyt uusintapainokset Journal of Chemical Education -lehdessä julkaistusta artikkelisarjasta . – 3. painos rev. - Kila, MT: Kessinger Publishing, 2003. - P. 286-288. - 380p. — ISBN 0766138720 9780766138728 .
6. ↑ Neon : geologiset tiedot  . www.webelements.com. Käyttöpäivä: 8. heinäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 3. heinäkuuta 2009.
7. ↑ Finkelstein D.N. Luku IV. Inertit kaasut maan päällä ja avaruudessa // Inert kaasut . - Toim. 2. - M .: Nauka, 1979. - S. 106. - 200 s. - ("Tieteen ja tekniikan kehitys"). - 19 000 kappaletta.
8. ↑ 1 2 Maankuoren runsaus  (eng.)  (linkki ei saatavilla) . www.webelements.com. Haettu 8. heinäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 23. toukokuuta 2008.
9. ↑ 1 2 Finkelstein D. N. Luku IV. Inertit kaasut maan päällä ja avaruudessa // Inert kaasut . - Toim. 2. - M .: Nauka, 1979. - S. 78. - 200 s. - ("Tieteen ja tekniikan kehitys"). - 19 000 kappaletta.
10. ↑ NEON • Suuri venäläinen tietosanakirja - sähköinen versio . Haettu 8. marraskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 15. kesäkuuta 2021. (määrätön)
11. ↑ Finkelstein D.N. Luku IV. Inertit kaasut maan päällä ja avaruudessa // Inert kaasut . - Toim. 2. - M .: Nauka, 1979. - S. 95. - 200 s. - ("Tieteen ja tekniikan kehitys"). - 19 000 kappaletta.
12. ↑ Finkelstein D.N. Luku IV. Inertit kaasut maan päällä ja avaruudessa // Inert kaasut . - Toim. 2. - M .: Nauka, 1979. - S. 83. - 200 s. - ("Tieteen ja tekniikan kehitys"). - 19 000 kappaletta.
13. ↑ Arkistoitu kopio . Haettu 12. maaliskuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 31. maaliskuuta 2022. (määrätön)
14. ↑ V. Orlov Puhdas neon: Odessan "salainen ase", tulevaisuuden Odessa, 18.3.2022 . Haettu 21. maaliskuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 1. toukokuuta 2022. (määrätön)
15. ↑ Pavlov B.N. Ihmisten suojelun ongelma ylipaineisen elinympäristön äärimmäisissä olosuhteissa (pääsemätön linkki) . www.argonavt.com (15. toukokuuta 2007). Käyttöpäivä: 22. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 22. elokuuta 2011. (Venäjän kieli) 
16. ↑ Neon (Ne) - Kemialliset ominaisuudet, terveys- ja  ympäristövaikutukset . www.lenntech.com Haettu 8. heinäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 22. elokuuta 2011.
17. ↑ Neon (ICSC  ) . www.inchem.org. Haettu 19. syyskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 22. elokuuta 2011.

Linkit

• Neon on Webelements Arkistoitu 28. elokuuta 2004 Wayback Machinessa
• Neon at the Popular Library of the Chemical Elements Arkistoitu 27. syyskuuta 2007 Wayback Machinessa

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Hienoa norjalaista Iso venäläinen Brockhaus ja Efron Pieni Brockhaus ja Efron Uusi Britannica (verkossa) Brockhaus Treccani Universalis
Bibliografisissa luetteloissa	BNF : 121448923 GND : 4171442-8 J9U : 987007565537805171 LCCN : sh85090790 NDL : 00575299