NEON: SEJARAH, SIFAT, STRUKTUR, RISIKO, KEGUNAAN - KIMIA - 2026

The neon adalah unsur kimia yang diwakili oleh simbol Ne. Ini adalah gas mulia yang namanya dalam bahasa Yunani berarti baru, kualiti yang dapat dikekalkan selama beberapa dekad bukan hanya kerana kilauan penemuannya, tetapi juga kerana menghiasi kota dengan cahaya ketika mereka mengembangkan pemodenan mereka.

Kita semua pernah mendengar tentang lampu neon, yang sebenarnya tidak sesuai dengan warna merah-oren; melainkan jika ia dicampurkan dengan gas atau bahan tambahan lain. Pada masa ini mereka mempunyai udara yang aneh berbanding dengan sistem pencahayaan baru-baru ini; namun, neon lebih dari sekadar sumber cahaya moden yang menakjubkan.

Naga terbuat dari tiub yang penuh dengan neon dan gas lain yang, ketika menerima arus elektrik, mengion dan memancarkan lampu dan warna yang khas. Sumber: AndrewKeenanRichardson.

Gas ini, yang secara praktikal terdiri daripada atom Ne, tidak peduli antara satu sama lain, mewakili bahan paling lengai dan mulia dari semua; Ini adalah unsur yang paling lengai dalam jadual berkala, dan pada masa ini dan secara formal sebatian yang cukup stabil tidak diketahui. Ia lebih lengai daripada helium itu sendiri, tetapi juga lebih mahal.

Kos neon yang tinggi disebabkan oleh fakta bahawa ia tidak diekstraksi dari tanah, seperti yang berlaku dengan helium, tetapi dari pencairan dan penyulingan kriogenik udara; walaupun terdapat di atmosfer dalam jumlah yang mencukupi untuk menghasilkan sejumlah besar neon.

Lebih mudah mengekstrak helium dari simpanan gas asli daripada mencairkan udara dan mengeluarkan neon darinya. Selain itu, kelimpahannya kurang daripada helium, di dalam dan di luar Bumi. Di Alam Semesta, neon dijumpai di novae dan supernova, serta di kawasan yang cukup beku untuk mengelakkannya melarikan diri.

Dalam bentuk cecair, ia adalah penyejuk yang jauh lebih berkesan daripada helium dan hidrogen cair. Begitu juga, ini adalah elemen yang terdapat dalam industri elektronik berkenaan dengan laser dan peralatan yang mengesan radiasi.

Sejarah

Buaian argon

Sejarah neon berkait rapat dengan sisa gas yang membentuk udara dan penemuannya. Ahli kimia Inggeris Sir William Ramsay, bersama mentornya John William Strutt (Lord Rayleigh), memutuskan pada tahun 1894 untuk mengkaji komposisi udara melalui reaksi kimia.

Dengan menggunakan sampel udara, mereka berjaya menyah deoksigenasi dan menditrogenkannya, memperoleh dan menemui argon gas mulia. Minat ilmiahnya juga membawanya ke penemuan helium, setelah melarutkan cleveite mineral dalam medium asid dan mengumpulkan ciri gas yang dibebaskan.

Kemudian, Ramsay mengesyaki bahawa ada unsur kimia yang terletak di antara helium dan argon, mendedikasikan percubaan yang tidak berjaya untuk menemukannya dalam sampel mineral. Hingga akhirnya dia menganggap bahawa argon harus "tersembunyi" gas lain yang kurang banyak di udara.

Oleh itu, eksperimen yang membawa kepada penemuan neon dimulakan dengan argon pekat.

Penemuan

Dalam karyanya, Ramsay, dibantu oleh rakannya Morris W. Travers, memulai dengan sampel argon yang sangat murni dan cair, yang kemudiannya dia mengalami semacam penyulingan pecahan dan kriogenik. Oleh itu, pada tahun 1898 dan di University College London, kedua ahli kimia Inggeris berjaya mengenal pasti dan mengasingkan tiga gas baru: neon, krypton dan xenon.

Yang pertama adalah neon, yang dilihatnya ketika mereka mengumpulkannya di dalam tiub kaca di mana mereka menggunakan kejutan elektrik; cahaya merah-orennya yang terang lebih menyerlah daripada warna krypton dan xenon.

Dengan cara inilah Ramsay memberi gas ini nama 'neon', yang dalam bahasa Yunani bermaksud 'baru'; unsur baru muncul dari argon. Tidak lama kemudian, pada tahun 1904 dan berkat karya ini, dia dan Travers menerima Hadiah Nobel dalam bidang kimia.

Lampu neon

Ramsay kemudian tidak banyak berhubungan dengan aplikasi revolusi neon dalam hal pencahayaan. Pada tahun 1902, jurutera elektrik dan penemu, Georges Claude, bersama-sama dengan Paul Delorme, membentuk syarikat L'Air Liquide, yang didedikasikan untuk menjual gas cecair kepada industri dan yang segera melihat potensi neon yang bercahaya.

Claude, yang diilhami oleh penemuan Thomas Edison dan Daniel McFarlan Moore, membina tiub pertama yang dipenuhi dengan neon, menandatangani hak paten pada tahun 1910. Dia menjual produknya secara praktikal di bawah premis berikut: lampu neon disediakan untuk bandar dan monumen kerana sangat mempesonakan dan menarik.

Sejak itu, sisa sejarah neon hingga sekarang seiring dengan kemunculan teknologi baru; serta keperluan untuk sistem kriogenik yang dapat menggunakannya sebagai cecair penyejuk.

Sifat fizikal dan kimia

- Penampilan

Botol kaca atau botol dengan neon teruja dengan pelepasan elektrik. Sumber: Imej Hi-Res Elemen Kimia

Neon adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, tanpa rasa. Walau bagaimanapun, apabila pelepasan elektrik digunakan, atomnya terionisasi atau teruja, memancarkan foton tenaga yang memasuki spektrum yang kelihatan sebagai kilat oren kemerahan (gambar atas).

Jadi lampu neon berwarna merah. Semakin tinggi tekanan gas, semakin tinggi elektrik yang diperlukan dan cahaya kemerahan yang diperoleh. Lampu-lampu ini menerangi lorong-lorong atau fasad kedai sangat biasa, terutamanya di kawasan sejuk; sejak itu, intensiti kemerahan sedemikian rupa sehingga dapat menembus kabut dari jarak yang cukup jauh.

- Jisim molar

20.1797 g / mol.

- Nombor atom (Z)

10.

- Titik lebur

-248.59 ° C.

- Takat didih

-246.046 ° C.

- Ketumpatan

-Dalam keadaan normal: 0,9002 g / L.

-Dari cecair, hanya pada titik didih: 1,207 g / mL.

- Ketumpatan wap

0.6964 (relatif dengan udara = 1). Dengan kata lain, udara adalah 1.4 kali lebih padat daripada neon. Kemudian belon yang dilambung dengan neon akan naik ke udara; walaupun kurang cepat berbanding dengan helium yang meningkat.

- Tekanan wap

0.9869 atm pada 27 K (-246.15 ° C). Perhatikan bahawa pada suhu rendah seperti itu, neon sudah memberikan tekanan yang setanding dengan atmosfera.

- Panas pelakuran

0.335 kJ / mol.

- Panas pengewapan

1.71 kJ / mol.

- Kapasiti haba molar

20.79 J / (mol · K).

- Tenaga pengionan

-Pertama: 2080.7 kJ / mol (Ne ⁺ gas).

-Kedua: 3952.3 kJ / mol ( gas Ne ²⁺ ).

-Ketiga: 6122 kJ / mol (Ne ³⁺ gas).

Tenaga pengionan untuk neon sangat tinggi. Ini disebabkan oleh kesukaran mengeluarkan salah satu elektron valensinya dari atomnya yang sangat kecil (berbanding dengan unsur lain dalam tempoh yang sama).

- nombor pengoksidaan

Satu-satunya nombor dan keadaan pengoksidaan kemungkinan dan teori bagi neon ialah 0; iaitu, dalam sebatian hipotetisnya, ia tidak memperoleh atau kehilangan elektron, melainkan berinteraksi sebagai atom neutral (Ne ⁰ ).

Ini disebabkan oleh kereaktifan nol sebagai gas mulia, yang tidak memungkinkannya memperoleh elektron kerana kekurangan orbit yang tersedia; dan tidak dapat hilang dengan mempunyai bilangan pengoksidaan positif, kerana kesukaran untuk mengatasi muatan nuklear yang berkesan dari sepuluh protonnya.

- Kereaktifan

Yang disebutkan di atas menjelaskan mengapa gas mulia tidak terlalu reaktif. Namun, di antara semua gas mulia dan unsur kimia, neon adalah pemilik mahkota bangsawan sejati; Ia tidak mengakui elektron dengan cara apa pun atau dari siapa pun, dan ia tidak dapat berkongsi elektronnya kerana inti yang menghalangnya dan, oleh itu, tidak membentuk ikatan kovalen.

Neon kurang reaktif (lebih mulia) daripada helium kerana, walaupun radius atomnya lebih besar, muatan nuklear yang berkesan dari sepuluh protonnya melebihi daripada dua proton dalam inti helium.

Semasa seseorang turun melalui kumpulan 18, daya ini berkurang kerana jejari atom meningkat dengan ketara; Itulah sebabnya gas mulia yang lain (terutamanya xenon dan krypton) dapat membentuk sebatian.

Sebatian

Sehingga kini, tidak ada sebatian neon yang stabil dari jarak jauh yang diketahui. Walau bagaimanapun, kewujudan kation polyatomik seperti: ⁺ , WNe ³⁺ , RhNe ²⁺ , MoNe ²⁺ , ⁺ dan ⁺ telah disahkan melalui kajian spektrometri optik dan jisim .

Begitu juga, sebutan Van der Walls dapat disebutkan, di mana walaupun tidak ada ikatan kovalen (sekurang-kurangnya tidak secara formal), interaksi bukan kovalen membolehkan mereka tetap bersatu dalam keadaan yang ketat.

Beberapa sebatian Van der Walls untuk neon adalah, misalnya: Ne ₃ (trimer), I ₂ Ne ₂ , NeNiCO, NeAuF, LiNe, (N ₂ ) ₆ Ne ₇ , NeC ₂₀ H ₂₀ (kompleks enderedral fullerene ), dan lain-lain. Dan juga, perlu diperhatikan bahawa molekul organik juga dapat "menggosok bahu" dengan gas ini dalam keadaan yang sangat istimewa.

Perincian semua sebatian ini adalah bahawa ia tidak stabil; lebih-lebih lagi, kebanyakannya berasal dari medan elektrik yang sangat kuat, di mana atom-atom logam gas bersemangat bersama neon.

Walaupun dengan ikatan kovalen (atau ionik), sebilangan ahli kimia tidak peduli untuk menganggapnya sebagai sebatian yang benar; dan oleh itu, neon terus menjadi elemen mulia dan lengai yang dilihat dari semua sisi "normal".

Struktur dan konfigurasi elektronik

Interaksi interaksi

Atom neon dapat dilihat sebagai sfera yang hampir padat kerana ukurannya yang kecil, dan muatan nuklear yang berkesan dari sepuluh elektronnya, lapan daripadanya adalah valensi, mengikut konfigurasi elektronik mereka:

1s ² 2s ² 2p ⁶ atau 2s ² 2p ⁶

Oleh itu, atom Ne berinteraksi dengan persekitarannya menggunakan orbital 2s dan 2pnya. Walau bagaimanapun, mereka sepenuhnya diisi dengan elektron, sesuai dengan oktet valensi yang terkenal.

Ia tidak dapat memperoleh lebih banyak elektron kerana orbit 3s tidak tersedia secara bertenaga; Selain itu, ia tidak dapat kehilangannya kerana radius atomnya yang kecil dan jarak "sempit" memisahkan mereka dari sepuluh proton dalam nukleus. Oleh itu, atom Ne atau sfera ini sangat stabil, tidak dapat membentuk ikatan kimia dengan unsur apa pun.

Atom-atom Ne inilah yang menentukan fasa gas. Menjadi sangat kecil, awan elektroniknya homogen dan padat, sukar untuk polarisasi dan, oleh itu, untuk mewujudkan momen dipol seketika yang mendorong orang lain dalam atom jiran; iaitu daya hamburan antara atom-atom Ne sangat lemah.

Cecair dan gelas

Itulah sebabnya suhu mesti turun hingga -246 ºC supaya neon dapat berubah dari keadaan gas ke cecair.

Sekali pada suhu ini, atom Ne cukup dekat untuk daya serakan untuk mengikatnya bersama dalam cecair; bahawa walaupun nampaknya tidak begitu mengagumkan seperti cecair kuantum helium cair dan kelebihannya, ia mempunyai daya penyejukan 40 kali lebih tinggi daripada ini.

Ini bermaksud bahawa sistem penyejukan neon cair 40 kali lebih cekap daripada sistem helium cair; menyejukkan lebih cepat dan mengekalkan suhu lebih lama.

Sebabnya mungkin disebabkan oleh fakta bahawa, walaupun atom Ne lebih berat daripada Dia, yang pertama terpisah dan tersebar dengan lebih mudah (panas) daripada yang terakhir; tetapi interaksi mereka sangat lemah semasa pertembungan atau pertemuan mereka, sehingga mereka kembali perlahan (sejuk) dengan cepat.

Ketika suhu turun lebih jauh, hingga -248 ° C, daya penyebaran menjadi lebih kuat dan lebih terarah, sekarang mampu memerintahkan atom He untuk mengkristal menjadi kristal kubik (fcc) yang berpusat pada wajah. Kristal helium fcc ini stabil dalam semua tekanan.

Di mana mencari dan mendapatkan

Persekitaran supernova dan berais

Dalam pembentukan supernova, jet neon tersebar, yang akhirnya menyusun awan bintang ini dan melakukan perjalanan ke kawasan lain di Alam Semesta. Sumber: Pxhere.

Neon adalah unsur kimia kelima yang paling banyak terdapat di seluruh Alam Semesta. Kerana kekurangan kereaktifan, tekanan wap tinggi, dan jisim cahaya, ia keluar dari atmosfera Bumi (walaupun pada tahap yang lebih rendah daripada helium), dan sedikit larut di laut. Itulah sebabnya di sini, di udara Bumi, ia hampir tidak mempunyai kepekatan 18.2 ppm mengikut isipadu.

Untuk peningkatan kepekatan neon, perlu menurunkan suhu ke lingkungan sifar mutlak; keadaan hanya mungkin berlaku di Cosmos, dan pada tahap yang lebih rendah, di atmosfera es beberapa raksasa gas seperti Musytari, di permukaan batuan meteorit, atau di eksosfera Bulan.

Walau bagaimanapun, tumpuan terbesarnya terletak pada novae atau supernova yang diedarkan ke seluruh Alam Semesta; dan juga bintang-bintang dari mana ia berasal, lebih besar daripada matahari kita, di mana atom-atom neon dihasilkan sebagai hasil dari nukleosintesis antara karbon dan oksigen.

Pencairan udara

Walaupun kepekatannya hanya 18.2 ppm di udara kita, cukup untuk mendapatkan beberapa liter neon dari mana-mana ruang rumah.

Oleh itu, untuk menghasilkannya, udara harus dicairkan dan kemudian melakukan penyulingan pecahan kriogenik. Dengan cara ini, atomnya dapat dipisahkan dari fasa cair yang terdiri daripada oksigen cair dan nitrogen.

Isotop

Isotop Neon yang paling stabil adalah ²⁰ Ne, dengan kelimpahan 90.48%. Ia juga mempunyai dua isotop lain yang juga stabil, tetapi kurang banyak: ²¹ Ne (0,27%) dan ²² Ne (9,25%). Selebihnya adalah radioisotop, dan pada masa ini lima belas daripadanya diketahui secara total ( ^15-19 Ne dan ^23-32 Ne ).

Risiko

Neon adalah gas yang tidak berbahaya dari hampir semua aspek yang mungkin. Oleh kerana kereaktifan kimia nolnya, ia sama sekali tidak campur tangan dengan proses metabolik, dan ketika memasuki tubuh, ia meninggalkannya tanpa diasimilasi. Oleh itu, ia tidak mempunyai kesan farmakologi langsung; walaupun, ia dikaitkan dengan kemungkinan kesan anestetik.

Itulah sebabnya jika terdapat kebocoran neon, itu bukan penggera yang membimbangkan. Namun, jika kepekatan atomnya di udara sangat tinggi, ia dapat menggantikan molekul oksigen yang kita hirup, yang akhirnya menyebabkan sesak nafas dan sejumlah gejala yang berkaitan dengannya.

Walau bagaimanapun, neon cair boleh menyebabkan luka bakar sejuk semasa bersentuhan, jadi tidak disarankan untuk menyentuhnya secara langsung. Juga, jika tekanan di dalam bekas anda sangat tinggi, fisur yang tiba-tiba boleh meletup; bukan dengan adanya api tetapi dengan kekuatan gas.

Neon juga tidak membahayakan ekosistem. Tambahan pula, kepekatannya di udara sangat rendah dan tidak ada masalah dalam menghirupnya. Dan yang paling penting: ia bukan gas yang mudah terbakar. Oleh itu, ia tidak akan pernah terbakar walau seberapa tinggi suhunya.

Permohonan

pencahayaan

Seperti disebutkan, lampu neon merah hadir di ribuan tempat. Sebabnya hanya diperlukan tekanan gas rendah (~ 1/100 atm) sehingga dapat menghasilkan, pada pelepasan elektrik, cahaya khasnya, yang juga ditempatkan dalam iklan berbagai jenis (iklan, tanda-tanda jalan raya, dll.).

Tiub berisi neon boleh dibuat dari kaca atau plastik, dan mengambil semua jenis bentuk atau bentuk.

Industri elektronik

Neon adalah gas yang sangat penting dalam industri elektronik. Ia digunakan untuk pembuatan lampu pendarfluor dan pemanasan; peranti yang mengesan sinaran atau voltan tinggi, kineskop televisyen, kaunter Geyser dan ruang pengionan.

Laser

Bersama helium, duo Ne-He dapat digunakan untuk peranti laser, yang memproyeksikan sinar cahaya kemerahan.

Clathrate

Walaupun benar bahawa neon tidak dapat membentuk sebatian, telah dijumpai bahawa di bawah tekanan tinggi (~ 0,4 GPa) atomnya terperangkap dalam ais untuk membentuk klatrat. Di dalamnya, atom Ne terbatas pada sejenis saluran yang dibatasi oleh molekul air, dan di dalamnya ia dapat bergerak di sepanjang kristal.

Walaupun pada masa ini tidak banyak aplikasi yang berpotensi untuk clathrate neon ini, di masa depan boleh menjadi alternatif untuk penyimpanannya; atau secara sederhana, berfungsi sebagai model untuk memperdalam pemahaman tentang bahan-bahan beku ini. Mungkin, di beberapa planet, neon terperangkap dalam banyak es.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
2. Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2019). Neon. Pangkalan Data PubChem. CID = 23987. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. J. de Smedt, WH Keesom dan HH Mooy. (1930). Pada struktur Kristal Neon. Makmal Fizikal di Leiden.
4. Xiaohui Yu & col. (2014). Struktur kristal dan dinamika enkapsulasi hidrat neon berstruktur ais II. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan 111 (29) 10456-10461; DOI: 10.1073 / pnas.1410690111
5. Wikipedia. (2019). Neon. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Disember 2018). 10 Fakta Neon - Unsur Kimia. Dipulihkan dari: thinkco.com
7. Doug Stewart. (2019). Fakta Elemen Neon. Chemicool. Dipulihkan dari: chemicool.com
8. Wikipedia. (2019). Sebatian neon. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
9. Nicola McDougal. (2019). Elemen Neon: Sejarah, Fakta & Kegunaan. Kaji. Dipulihkan dari: study.com
10. Jane E. Boyd & Joseph Rucker. (9 Ogos 2012). Api Crimson Cahaya: Kisah Neon. Institut Sejarah Sains. Dipulihkan dari: sciencehistory.org