Storia, proprietà, struttura, rischi, usi al neon

Lui neon È un elemento chimico rappresentato dal simbolo NE. È un gas nobile il cui nome in greco significa nuovo, una qualità che potrebbe sostenere per decenni non solo per il flash della sua scoperta, ma anche dalle città adornanti nello sviluppo della sua modernizzazione con la sua luce.

Abbiamo mai sentito parlare di luci al neon, che in realtà non corrispondono a nient'altro che ai rossi; a meno che non siano miscelati con altri gas o additivi. Oggi hanno un'aria bizzarra rispetto ai recenti sistemi di illuminazione; Tuttavia, il neon è molto più di una fonte di luce moderna e straordinaria.

Il drago fatto di tubi riempiti con neon e altri gas che al momento della ricezione di una corrente elettrica sono ionizzati ed emessi luci e colori caratteristici. Fonte: Andrewkeenananrichardson [CC0].

Questo gas che consiste praticamente NE, indifferente tra loro, rappresenta la sostanza più inerte e nobile di tutti; È l'elemento più inerte della tabella periodica e attualmente e formalmente non è noto una stabile composta abbastanza. È ancora più inerte di Helio stesso, ma anche più costoso.

L'alto costo del neon è perché non viene estratto dal sottosuolo, come con l'elio, ma dalla liquefazione e dalla distillazione criogenica dell'aria; anche quando è presente nell'atmosfera con abbondanza sufficiente per ottenere un enorme volume di neon.

È più facile estrarre l'elio dalle riserve di gas naturale, fondere l'aria ed estrarre il neon. Inoltre, la sua abbondanza è inferiore a quella dell'elio, sia all'interno che all'esterno della terra. Nell'universo, il neon è nelle novas e nelle supernovae, nonché in regioni sufficientemente congelate per impedirlo di fuggire.

Nella sua forma liquida, è un refrigerante molto più efficace dell'elio liquido e dell'idrogeno. È anche un elemento presente nell'industria elettronica per quanto riguarda i laser e le apparecchiature che rilevano le radiazioni.

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Storia

La culla di Argon

La storia del neon è strettamente correlata a quella del resto dei gas che compongono l'aria e le sue scoperte. Il chimico inglese Sir William Ramsay, insieme al suo mentore John William Strutt.

Da un campione d'aria hanno gestito. La sua passione scientifica lo ha anche portato alla scoperta dell'elio, dopo aver dissolto il minerale di Cleveite in un mezzo acido e raccogliere caratterizzare il gas rilasciato.

Quindi, Ramsay sospettava che ci fosse un elemento chimico situato tra elio e argon, dedicando tentativi falliti di trovarli in campioni minerali. Fino a quando finalmente ha considerato che in Argon dovrebbe essere "nascosto" altri gas meno abbondanti nell'aria.

Pertanto, gli esperimenti che hanno portato alla scoperta del neon sono iniziati con l'argon condensato.

Scoperta

Nel suo lavoro, Ramsay, aiutato dal suo collega Morris W. Travers, è iniziato con un campione di argon altamente purificato e liquefatto, che successivamente si è sottoposto a una sorta di distillazione criogenica e frazionaria. Così, nel 1898 e all'University College di Londra, sia i chimici inglesi sono riusciti a identificare e isolare tre nuovi gas: Neon, Kripton e Xenon.

Il primo era il neon, che intravideva quando lo raccolse in un tubo di vetro dove applicarono una scossa elettrica; La sua intensa luce rossa-arancione era ancora più sorprendente dei colori di Kripton e Xenon.

Fu in questo modo che Ramsay diede a questo gas il nome di "Neon", che in greco significa "nuovo"; Un nuovo elemento apparuto di Argon. Poco dopo, nel 1904 e grazie a questo lavoro, lui e Travers hanno ricevuto il premio Nobel in chimica.

Luci al neon

Ramsay aveva poco a che fare con le applicazioni al neon rivoluzionarie in cui si occupa l'illuminazione. Nel 1902, l'ingegnere elettrico e l'inventore, Georges Claude, insieme a Paul Delorm, formò la compagnia L'Air Liquide, dedicata alla vendita di gas liquefatti alle industrie e presto vide il potenziale luminoso del neon.

Claude, ispirato alle invenzioni di Thomas Edison e Daniel McFarlan Moore, costruì i primi tubi pieni di neon, firmando un brevetto nel 1910. Ha venduto il suo prodotto praticamente sotto la seguente premessa: Le luci al neon sono riservate a città e monumenti per essere molto abbaglianti e attraenti.

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Da allora, il resto della storia del neon fino ad oggi va di pari passo con la comparsa di nuove tecnologie; così come la necessità di sistemi criogenici che possano usarlo come fluido del refrigerante.

Proprietà fisiche e chimiche

- Aspetto

Ampoule o barattolo di vetro con neon eccitato da una scossa elettrica. Fonte: immagini ad alta risoluzione di elementi chimici [CC di 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)]

Il neon è un gas incolore e inodore e non ha sapore. Tuttavia, quando viene applicata una scossa elettrica. I suoi atomi sono ionizzati o eccitati, emettendo fotoni di energia che entrano nello spettro visibile sotto forma di un flash rossastro arancione (immagine superiore).

Le luci al neon sono, quindi, rosse. Maggiore è la pressione del gas, maggiore è l'elettricità richiesta e la luminosità rossastra ottenuta. Queste luci che illuminano i vicoli o le facciate dei negozi sono molto comuni, specialmente nei climi freddi; Dal momento che l'intensità rossastra è tale da poter trasferire la nebbia da notevoli distanze.

- Massa molare

20.1797 g/mol.

- Numero atomico (Z)

10.

- Punto di fusione

-248,59 ºC.

- Punto di ebollizione

 -246.046 ºC.

- Densità

-In condizioni normali: 0,9002 g/l.

-Del liquido, proprio nel punto di ebollizione: 1.207 g/ml.

- Densità del vapore

0,6964 (in relazione all'aria = 1). Cioè, l'aria è 1,4 volte più densa del neon. Quindi, un palloncino gonfiato al neon si alzerà in aria; sebbene meno rapidamente rispetto a uno gonfiato con elio.

- Pressione del vapore

0.9869 atm a 27 K (-246,15 ºC). Si noti che a quella bassa temperatura il neon esercita già una pressione paragonabile a atmosferica.

- Calore di fusione

0,335 kJ/mol.

- Calore di vaporizzazione

1,71 kJ/mol.

- Capacità termica molare

20,79 J/(mol · K).

- Energie di ionizzazione

-Primo: 2080,7 kJ/mol (NE⁺ gassoso).

-Secondo: 3952,3 kJ/mol (NE²⁺ gassoso).

-Terzo: 6122 kJ/mol (NE³⁺ gassoso).

Le energie di ionizzazione del neon sono particolarmente elevate. Ciò è dovuto alla difficoltà di rimuovere uno dei suoi elettroni da Valencia al suo piccolo atomo (rispetto agli altri elementi dello stesso periodo).

- Numero di ossidazione

L'unico numero di ossidazione o stato probabile e teorico è 0; Cioè, nella sua ipotetica composta non vince o perde elettroni, ma interagisce come un atomo neutro (NE⁰).

Ciò è dovuto alla sua reattività zero come gas nobile, che non gli consente di guadagnare elettroni a causa della mancanza di un orbitale energicamente disponibile; e né essere in grado di perderli con numeri di ossidazione positivi, a causa della difficoltà di superare l'effettivo carico nucleare dei loro dieci protoni.

- Reattività

Il diritto sopra spiega perché un gas nobile è poco reattivo. Tuttavia, tra tutti i gas nobili ed elementi chimici, il neon è il proprietario della vera corona della nobiltà; Non ammette gli elettroni in alcun modo o nessuno, e nemmeno la tua quota perché il suo nucleo lo impedisce e, pertanto, non forma legami covalenti.

Il neon è meno reattivo (più nobile) dell'elio perché, sebbene il suo raggio atomico sia maggiore, l'effettivo carico nucleare dei suoi dieci protoni supera quello dei due protoni del nucleo dell'elio.

Man mano che scende il gruppo 18, questa forza diminuisce perché il raggio atomico aumenta considerevolmente; Ed è per questo che gli altri gas nobili (in particolare lo xeno e il kripton) possono formare composti.

Composti

Ad oggi, non è noto nessun composto da remoto stabile del neon. Tuttavia, è stato dimostrato attraverso studi ottici e spettrometria di massa, l'esistenza di cationi polimici come: [vicino]⁺, Wne³⁺, Rhne²⁺, Mone²⁺, [Neh]⁺ e [nehe]⁺.

Inoltre, si può fare menzione ai loro composti di van der Walls, in cui sebbene non vi siano legami covalenti (almeno non formalmente), le interazioni non covalenti consentono loro di rimanere coeso in condizioni rigorose.

Alcuni di questi composti di van der Walls for Neon sono, ad esempio: NE₃ (trimero), i₂Ne₂, Nenico, Neauf, Line, (n₂)₆Ne₇, Nec_ventiH_venti (Complesso endoedico Fullereno), ecc. Inoltre, va notato che le molecole organiche possono anche "strofinare" con questo gas in condizioni molto speciali.

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Il dettaglio di tutti questi composti è che non sono stabili; Inoltre, la maggior parte ha origine nel mezzo di un campo elettrico molto forte, dove gli atomi di metallo gassosi sono entusiasti in compagnia di neon.

Anche avendo un collegamento covalente (o ionico), alcune sostanze chimiche non si prendono il problema di pensarci come veri composti; E quindi, il neon continua ad essere un elemento nobile e inerte visto da tutti i fianchi "normali".

Struttura elettronica e configurazione

Interazioni interatomiche

L'atomo al neon potrebbe essere visualizzato come una sfera quasi compatta per le sue dimensioni ridotte e la grande carico nucleare efficace dei suoi dieci elettroni, otto dei quali provengono da Valencia, secondo la sua configurazione elettronica:

1s²2s²2 p⁶  o [lui] 2s²2 p⁶

Pertanto, l'atomo NE interagisce con il suo ambiente usando i suoi orbitali 2s e 2p. Tuttavia, sono completamente pieni di elettroni, rispettando il famoso ottetto di Valencia.

Non è possibile guadagnare più elettroni perché l'orbitale 3S non è disponibile energia; Oltre al fatto che non puoi perderli per il loro piccolo raggio atomico e la distanza "stretta" li separa dai dieci protoni del nucleo. Pertanto, questo atomo o n sfera è molto stabile, incapace di formare legami chimici praticamente senza elemento.

Questi sono atomi che definiscono la fase gassosa. Essendo molto piccolo, la sua nuvola elettronica è omogenea e compatta, difficile da polarizzare e, quindi, stabilire momenti di dipolo istantanei che inducono gli altri negli atomi vicini; cioè, le forze di dispersione tra gli atomi NE sono molto deboli.

Liquido e vetro

Ecco perché la temperatura deve scendere a -246 ºC in modo che il neon possa spostarsi dallo stato gassoso al liquido.

Una volta a questa temperatura, gli atomi NE sono abbastanza vicini in modo che la dispersione forza la coesione in un liquido; Sebbene apparentemente non sia impressionante come il fluido quantico dell'elio liquido e la sua superflua, ha una potenza di raffreddamento 40 volte superiore a questo.

Ciò significa che un sistema di raffreddamento al neon liquido è 40 volte più efficiente di un elio liquido; raffreddare più velocemente e mantenere la temperatura per un tempo più lungo.

La ragione potrebbe essere dovuta al fatto che, anche con gli atomi ne più pesanti di quelli di lui, il primo separato e si disperde più facilmente (si riscaldano) rispetto al secondo; Ma le loro interazioni sono così deboli durante le loro collisioni o incontri, che rallentano rapidamente (cool)).

Quando la temperatura scende ancora di più, fino a -248 ºC, le forze di dispersione diventano più forti e più direzionali, ora in grado di ordinare gli atomi che i cristallizzano in una struttura cubica centrata sui volti (FCC). Questo cristallo di elio FCC è stabile sotto tutte le pressioni.

Dov'è e ottieni

Supernova e ambienti ghiacciati

Nella formazione di una supernova disperdono getti al neon che finiscono per comporre queste nuvole stellari e viaggiare in altre regioni dell'universo. Fonte: pxhere.

Il neon è il quinto elemento chimico più abbondante in tutto l'universo. A causa della sua mancanza di reattività, alta pressione del vapore e impasto leggero, sfugge all'atmosfera terrestre (anche se in misura minore dell'elio) e le piccole dissolve nei mari. Ecco perché qui, nell'aria terrestre, ha a malapena una concentrazione di 18,2 ppm in volume.

Affinché questa concentrazione di neon aumenti, è necessario scendere la temperatura ai quartieri di zero assoluto; Solo possibili condizioni nel cosmo e, in misura minore, nelle atmosfere congelate di alcuni giganti gassosi come Giove, sulle superfici rocciose di meteoriti o nell'esfosfera della luna.

La sua più grande concentrazione, tuttavia, sta nelle Novas o nelle supernova distribuite in tutto l'universo; O.

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Liquefazione dell'aria

Sebbene la sua concentrazione sia solo 18,2 ppm nella nostra aria, è sufficiente per qualche litri di neon da qualsiasi spazio domestico può essere ottenuto.

Quindi, per produrlo, è necessario. In questo modo, i loro atomi possono essere separati dalla fase liquida composta da ossigeno liquido e azoto.

Isotopi

L'isotopo più stabile del neon è il ^ventiNe, con un'abbondanza del 90,48%. Ha anche altri due isotopi che sono anche stabili, ma meno abbondanti: ^ventunoNe (0,27%) e ²²NE (9,25%). I restanti sono circa radioisotopi e per il momento sono conosciuti quindici (^15-19Ne e ne^23-32).

Rischi

Il neon è un gas innocuo da quasi tutti gli aspetti possibili. A causa della sua reattività chimica zero, non interviene affatto con alcun processo metabolico, e proprio come entra nell'organismo lo lascia senza essere assimilato. Non ha un effetto farmacologico immediato; Sebbene, sia stato associato a possibili effetti anestetici.

Ecco perché se c'è una perdita al neon, non rappresenta un allarme preoccupante. Tuttavia, se la concentrazione d'aria dei suoi atomi è molto grande, può spostarsi sulle molecole di ossigeno che respiriamo, il che finisce per provocare il soffocamento e un'intera serie di sintomi associati ad esso associati.

Ora, il neon liquido potrebbe causare ustioni fredde al contatto, quindi non è consigliabile toccarlo direttamente. Inoltre, se la pressione dei suoi contenitori è molto alta, una fessura brusca potrebbe essere esplosiva; Non a causa della presenza di fiamme ma dalla forza del gas.

Neon inoltre non rappresenta un pericolo per l'ecosistema. Inoltre, la sua concentrazione nell'aria è molto bassa e non vi è alcun problema a respirarla. E, soprattutto: non è un gas infiammabile. Pertanto, non brucerà mai indipendentemente da quanto siano alte temperature.

Applicazioni

Fulmine

Come accennato, le luci rosse al neon sono presenti in migliaia di stabilimenti. Il motivo è che non c'è certo una bassa pressione del gas (~ 1/100 atm) in modo che possa produrre, per lo shock elettrico, la sua luce caratteristica, che è stata anche posta in pubblicità di diversi tipi (pubblicità, segni di strada, eccetera.).

Le provette riempite al neon possono essere realizzate in vetro o plastica e acquisire tutti i tipi di figure o forme.

Industria elettronica

Il neon è un gas molto importante all'interno dell'industria elettronica. Viene utilizzato per la produzione di lampade fluorescenti e di riscaldamento; Dispositivi che rilevano radiazioni o alte tensioni, televisori cifescopi, contatori di geiser e telecamere di ionizzazione.

Laser

Insieme all'elio, il duo NE-HE può essere utilizzato per i dispositivi laser, che proiettano una luce rossastra.

Clatrate

Mentre è vero che il neon non può formare alcun composto, è stato scoperto che sotto elevate pressioni (~ 0,4 GPa) i loro atomi sono intrappolati all'interno del ghiaccio per formare un Clatrat. In esso, gli atomi NE sono limitati a una sorta di canale limitato dalle molecole d'acqua e all'interno di cui può mobilitare lungo il vetro.

Sebbene non ci siano molte potenziali applicazioni per questo neon Clatlate, in futuro potrebbe essere un'alternativa per lo stoccaggio; o semplicemente, servire come modello per approfondire la comprensione di questi materiali congelati. Forse su alcuni pianeti il ​​neon è intrappolato nelle masse di ghiaccio.

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