Неон

Неон (Ne) - химический элемент с атомным номером 10, а также его простое вещество - прозрачный инертный газ. Для неона характерно красное свечение при электрическом разряде, чем обусловлено его использования в рекламе.

1. Общая характеристика

Плотность газа неона 0,900 г / л. t _кип = - 246,08 ? C. Среднее содержание неона в земной коре 5 ? 10 ^-7% по массе. Основное количество неона сосредоточена в атмосфере. Газ применяется для изготовления газосветных электроламп, а также в криотехници.

2. История

Неон открыли в 1898 английские ученые Уильям Рамзай и Морис Трэверс при спектральном исследовании остатков жидкого воздуха, медленно испарялось.

В 1910 французский инженер Жорж Клод сделал газоразрядную лампу, наполненную неоном. В 1912 его сотрудник начал продавать неоновые трубки для рекламы.

Неон послужил фундаментальным исследованием. В 1913 Джозеф Джон Томсон, используя прообраз масс-спектрограф, пропускал через камеру, наполненную неоном, катодные лучи, т.е. электронный пучок. На фотографической пластинке отразились две разные серии линий, что свидетельствовало о присутствии в газе атомов разной массы. Эксперимент, непонятный в то время, был открытием изотопов.

3. Происхождение названия

Название происходит от греч. νέος - Новый и свидетельствует о радости исследователей, обнаруживших в воздухе, кроме аргона, другие инертные газы. Существует легенда, по которой название новому элементу дал двенадцатилетний сын Рамзая: увидев необычное ярко-красное излучение вещества в трубке для проведения спектрального анализа, он радостно закричал: "Новый! Новый!".

4. Неон в природе

Содержание Ne в атмосферном воздухе составляет 1,82 ? 10 ^-3% по объему (общие запасы 7,8 ? 10 ¹⁴ м ^3). В 1 м ³ воздуха содержится около 18,2 см ³ неона. В земной коре содержится 7.10 ^-9% неона, в морской воде - 2.10 ^-8%.

В масштабах Вселенной Неон пятый по распространением элемент после Водорода, Гелия, Кислорода и Карбона. На Земле его относительно мало, что объясняется его легкостью и химической инертностью - земное притяжение не может его удержать. Если во Вселенной доля неона составляет 1/750 по массе, то даже в верхних слоях атмосферы Юпитера она уменьшена до 1/6000 ^[1], а на Земле до 1/83000.

5. Образование

Неон образуется в звездах вследствие альфа-процесса, при котором альфа-частица поглощается ядром атома Кислорода с излучением гамма-кванта.

.

Этот процесс требует температуры свыше 100 млн. градусов и массы звезды более трех солнечные.

6. Изотопы

Основная статья Изотопы неона

Неон имеет много изотопов, среди которых три стабильные: ²⁰ Ne (90,48%), ²¹ Ne (0,27%) и ²² Ne (9,25%). Изотопы ²¹ Ne и ²² Ne возникают при ядерных реакциях, возможных в земных условиях, тогда как ²⁰ Ne образуется в звездах. Изотопический содержание неона в различных породах несколько разный, и причина интенсивно дискутируется ^[2]. ²¹ Ne и ²² Ne образуются при эмиссии нейтронов, а также альфа-распаде ²⁴ Mg и ²⁵ Mg. В свою очередь эти нестабильные изотопы являются результатом цепочек ядерных реакций урановой серии. Поэтому в богатых ураном минералах, таких как гранит, соотношение ²⁰ Ne / ²² Ne несколько ниже, а соотношение ²¹ Ne / ²² Ne, чем в среднем. Изотоп ²¹ Ne возникает также вследствие спаляции, вызванной космическими лучами.

С другой стороны, Неон магматического происхождения, присутствует в вулканических газах богаче изотопом ²⁰ Ne, а также нуклеогенним ²¹ Ne противовес ²² Ne. ²⁰ Ne, очевидно, первичный, захваченный при образовании Земли. Об этом свидетельствует также повышенное содержание ²⁰ Ne в алмазе. Возможно, этот первичный Неон имеет солнечное происхождение и принесен на Землю солнечным ветром.

7. Получение

В промышленности неон получают как побочный продукт при разделении жидкого воздуха на кислород и азот. При температуре ниже температуры испарения азота, неон и гелий остаются в газовой фазе. Для разделения неона и гелия используют то свойство неона, он, в отличие от гелия, адсорбируется на поверхности активированного угля. В общем, производство неона дорогостоящий процесс, получения других инертных газов, гелия и аргона, дешевле.

8. Свойства

8.1. Физические свойства

Спектр излучения неона в широком диапазоне, ультрафиолет слева, инфракрасная область правору

Неон наиболее инертный химический элемент, инертнее даже от гелия. Он имеет 10 электронов, с полностью заполнена вторая оболочкой.

Неон имеет наименьшую температурную область жидкого состояния - он 24,56 К до 27,1 К. До температуры 24,56 К неон - твердое вещество, криокристаллов. Его плотность в твердом состоянии 1,5702 г / см ³ при температуре 4 К ^[3]. Тройная точка неона, 24,5561 К, является одним из реперов для определения температурной шкалы.

Спектр излучения неона, показан на диаграмме справа, имеет большую плотность линий в красной области, чем объясняется красно-оранжевое свечение газа при возбуждении. Свечение неона обусловлено переходами между возбужденными состояниями. Энергия низкого возбужденного уровня неона составляет приблизительно 17 эВ и лежит в ультрафиолетовой области.

8.2. Химические свойства

Стабильных химических соединений Неон не образует. Он образует с водой соединение включения (так называемый клатрат) с составом Ne ? 6Н ₂ О. Известны так называемые эксимерные молекулы Ne ₂ и NеF, содержащие неон. На переходах этих молекул с метастабильного состояния в несвязанный генерируется лазерное излучение. Ион неона образует комплексы с некоторыми другими элементами (NeAg) ^+, (HNe) ^+, (HeNe) ^+.

9. Применение

Свечение неоновой трубки

Неон применяют для наполнения газоразрядных ламп, сигнальных ламп радиотехнической аппаратуры, индикаторных ламп, в технике низких температур. Смесь неона и гелия используют как рабочую среду в газовых лазерах. Трубки, заполненные смесью неона и азота (так называемые неоновые трубки, содержащие около 10 объемных процентов Ne), при пропускании через них электрического разряда дают красное свечение, в связи с этим они широко используются в рекламе. Жидкий неон используют в качестве охладителя в криогенных установках. Ранее неон применялся в промышленности как инертное среду, но он был вытеснен дешевле аргоном.

См.. также

• Инертные газы
• Гелий

Литература

• Глоссарий терминов по химии / / Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им .. Л.М.Литвиненка НАН Украины, Донецкий национальный университет - Донецк: "Вебер", 2008. - 758 с. ISBN 978-966-335-206-0

• Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. - Донецк: Донбасс, 2004. - ISBN 966-7804-14-3.