NEON: TARIHÇE, ÖZELLIKLER, YAPI, RISKLER, KULLANIMLAR - KIMYA - 2024

Neon sembolü Ne tarafından temsil edilen bir elementtir. Yunancada adı yeni anlamına gelen soylu bir gazdır, sadece keşif parıltısı nedeniyle değil, aynı zamanda modernleşmelerini geliştirirken şehirleri ışığını da süslediği için onlarca yıldır koruyabildiği bir niteliktir.

Aslında kırmızı-turuncudan başka bir şeye karşılık gelmeyen neon ışıklarını hepimiz duymuşuzdur; diğer gazlar veya katkı maddeleri ile karıştırılmadıkça. Günümüzde, son aydınlatma sistemlerine göre tuhaf bir havaya sahipler; ancak neon, çarpıcı bir modern ışık kaynağından çok daha fazlasıdır.

Dragon, elektrik akımı aldığında iyonize olan ve karakteristik ışıklar ve renkler yayan neon ve diğer gazlarla dolu tüplerden yapılmıştır. Kaynak: AndrewKeenanRichardson.

Birbirine kayıtsız, pratik olarak Ne atomlarından oluşan bu gaz, hepsinin en hareketsiz ve asil maddesini temsil eder; Periyodik tablodaki en inert elementtir ve şu anda ve resmi olarak yeterince kararlı bir bileşik bilinmemektedir. Helyumun kendisinden bile daha inerttir, ama aynı zamanda daha pahalıdır.

Neonun yüksek maliyeti, helyumda olduğu gibi alt topraktan değil, havanın sıvılaştırılması ve kriyojenik damıtılmasından kaynaklanmaktadır; atmosferde büyük miktarda neon üretmek için yeterli miktarda mevcut olsa bile.

Doğal gaz rezervlerinden helyum çıkarmak, havayı sıvılaştırmaktan ve ondan neon çıkarmaktan daha kolaydır. Ek olarak, Dünya'nın hem içinde hem de dışında bolluğu helyumdan daha azdır. Evrende neon, nova ve süpernovaların yanı sıra kaçmasını engelleyecek kadar donmuş bölgelerde bulunur.

Sıvı haliyle sıvı helyum ve hidrojenden çok daha etkili bir soğutucudur. Aynı şekilde, lazer ve radyasyonu algılayan ekipman açısından elektronik endüstrisinde bulunan bir unsurdur.

Tarih

Argonun beşiği

Neon tarihçesi, havayı oluşturan gazların geri kalanı ve keşifleriyle yakından ilgilidir. İngiliz kimyager Sir William Ramsay, akıl hocası John William Strutt (Lord Rayleigh) ile birlikte, 1894'te kimyasal reaksiyonlar yoluyla havanın bileşimini incelemeye karar verdi.

Bir hava örneği kullanarak, asal gaz argonunu elde edip keşfederek onu oksijensizleştirmeyi ve nitrojenize etmeyi başardılar. Bilimsel tutkusu onu, mineral kleveiti bir asit ortamda çözdükten ve salınan gazı karakterize eden topladıktan sonra helyum keşfine götürdü.

Ardından, Ramsay, helyum ve argon arasında bulunan kimyasal bir elementin bulunduğundan şüphelenerek, onları mineral örneklerinde bulmak için başarısız girişimler yaptı. Sonunda argonun havada daha az bulunan diğer gazları "gizlemesi" gerektiğini düşündü.

Böylece, neon keşfine yol açan deneyler yoğunlaştırılmış argon ile başladı.

keşif

Meslektaşı Morris W. Travers tarafından desteklenen Ramsay, çalışmalarına yüksek oranda saflaştırılmış ve sıvılaştırılmış bir argon örneğiyle başladı ve daha sonra bir tür fraksiyonel ve kriyojenik damıtmaya tabi tutuldu. Böylece, 1898'de ve University College London'da, her iki İngiliz kimyager üç yeni gazı tanımlamayı ve izole etmeyi başardı: neon, kripton ve ksenon.

Bunlardan ilki neondu, elektrik şoku uyguladıkları bir cam tüpte topladıklarında bir anlığına gördü; yoğun kırmızı-turuncu ışığı, kripton ve ksenonun renklerinden bile daha çarpıcıydı.

Ramsay bu gaza, Yunanca'da 'yeni' anlamına gelen 'neon' adını bu şekilde verdi; argondan yeni bir element ortaya çıktı. Kısa bir süre sonra, 1904'te ve bu çalışma sayesinde, kendisi ve Travers kimyada Nobel Ödülü'nü aldı.

Neon ışıkları

Ramsay'in aydınlatma söz konusu olduğunda devrim niteliğindeki neon uygulamalarıyla çok az ilgisi vardı. 1902'de elektrik mühendisi ve mucit Georges Claude, Paul Delorme ile birlikte, sıvılaştırılmış gazları endüstrilere satmaya adanmış ve yakında neonun ışık potansiyeli gören L'Air Liquide şirketini kurdu.

Claude, Thomas Edison ve Daniel McFarlan Moore'un icatlarından esinlenerek, neonla dolu ilk tüpleri inşa etti ve 1910'da bir patenti imzaladı. Ürününü pratik olarak şu önermeye göre sattı: neon ışıklar, şehirler ve anıtlar için ayrılmıştır, çünkü çok göz kamaştırıcı ve çekici.

O zamandan beri, neon tarihinin bugüne kadarki geri kalanı, yeni teknolojilerin ortaya çıkışıyla el ele gidiyor; yanı sıra onu bir soğutma sıvısı olarak kullanabilen kriyojenik sistemlere olan ihtiyaç.

Fiziksel ve kimyasal özellikler

- Görünüm

Elektrik boşalmasıyla uyarılan neon içeren cam flakon veya flakon. Kaynak: Kimyasal Elementlerin Yüksek Çözünürlüklü Görüntüleri

Neon renksiz, kokusuz, tatsız bir gazdır. Bununla birlikte, bir elektriksel deşarj uygulandığında, atomları iyonlaşır veya uyarılır, görünür spektruma kırmızımsı-turuncu bir flaş olarak giren fotonlar yayar (üstteki resim).

Yani neon ışıklar kırmızıdır. Gaz basıncı ne kadar yüksekse, gerekli elektrik o kadar yüksek ve elde edilen kırmızımsı parıltı. Dükkanların sokaklarını veya cephelerini aydınlatan bu ışıklar özellikle soğuk iklimlerde çok yaygındır; çünkü kırmızımsı yoğunluk, sise önemli mesafelerden nüfuz edebilecek şekildedir.

- Molar kütle

20.1797 g / mol.

- Atom numarası (Z)

10.

- Erime noktası

-248.59 ° C

- Kaynama noktası

-246.046 ° C

- Yoğunluk

Normal koşullar altında: 0.9002 g / L

-Sıvıdan, tam kaynama noktasında: 1.207 g / mL.

- Buhar yoğunluğu

0,6964 (havaya göre = 1). Başka bir deyişle hava, neondan 1,4 kat daha yoğun. Sonra neon ile şişirilmiş bir balon havaya yükselecek; helyumla şişirilene kıyasla daha az hızlı olmasına rağmen.

- Buhar basıncı

27 K'da (-246,15 ° C) 0,9869 atm. Böyle düşük bir sıcaklıkta neonun zaten atmosferik ile karşılaştırılabilir bir basınç uyguladığını unutmayın.

- Füzyon ısısı

0.335 kJ / mol.

- Buharlaşma ısısı

1,71 kJ / mol.

- Molar ısı kapasitesi

20.79 J / (mol · K).

- İyonlaşma enerjileri

-İlk: 2080,7 kJ / mol (Ne ⁺ gaz).

-İkinci: 3952,3 kJ / mol (Ne ²⁺ gaz).

-Üçüncü: 6122 kJ / mol (Ne ³⁺ gaz).

Neon için iyonlaşma enerjileri özellikle yüksektir. Bunun nedeni, değerlik elektronlarından birini çok küçük atomundan çıkarmanın zorluğudur (aynı dönemin diğer elementlerine kıyasla).

- oksidasyon sayısı

Neon için tek olası ve teorik sayı veya oksidasyon durumu 0'dır; yani, varsayımsal bileşiklerinde elektron kazanmaz veya kaybetmez, bunun yerine nötr bir atom (Ne ⁰ ) olarak etkileşir .

Bunun nedeni, enerjik olarak mevcut bir yörünge eksikliğinden dolayı elektron kazanmasına izin vermeyen soy gaz olarak sıfır reaktivitesidir; ve on protonun etkin nükleer yükünün üstesinden gelmenin zorluğundan dolayı pozitif oksidasyon sayılarına sahip olduğu için de kaybedilemez.

- Reaktivite

Yukarıda bahsedilen, soy gazın neden çok reaktif olmadığını açıklar. Bununla birlikte, tüm soy gazlar ve kimyasal elementler arasında neon, asaletin gerçek tacının sahibidir; Elektronları hiçbir şekilde veya hiç kimseden kabul etmez ve kendi çekirdeğini engellediği ve dolayısıyla kovalent bağlar oluşturmadığı için kendi kendini paylaşamaz.

Neon, helyumdan daha az reaktiftir (daha asildir) çünkü atom yarıçapı daha büyük olmasına rağmen, on protonun etkin nükleer yükü helyum çekirdeğindeki iki protonunkini aşar.

Grup 18'e doğru alçalırken, bu kuvvet azalır çünkü atom yarıçapı önemli ölçüde artar; İşte bu nedenle diğer soy gazlar (özellikle ksenon ve kripton) bileşikler oluşturabilir.

Bileşikler

Bugüne kadar, uzaktan stabil bir neon bileşiği bilinmemektedir. Bununla birlikte, ⁺ , WNe ³⁺ , RhNe ²⁺ , MoNe ²⁺ , ⁺ ve ⁺ gibi çok atomlu katyonların varlığı, optik ve kütle spektrometresi çalışmaları ile doğrulanmıştır .

Benzer şekilde, kovalent bağlar olmasa da (en azından resmi olarak değil), kovalent olmayan etkileşimler sıkı koşullar altında tutarlı kalmalarına izin veren Van der Walls bileşiklerinden bahsedilebilir.

Neon için bu tür Van der Walls bileşiklerinden bazıları şunlardır: Ne ₃ (trimer), I ₂ Ne ₂ , NeNiCO, NeAuF, LiNe, (N ₂ ) ₆ Ne ₇ , NeC ₂₀ H ₂₀ (endohedral fullerene complex) ), vb. Ayrıca organik moleküllerin de çok özel koşullar altında bu gazla "omuzlarını ovabileceği" unutulmamalıdır.

Tüm bu bileşiklerin ayrıntısı, kararlı olmamalarıdır; dahası, çoğu gaz metal atomlarının neon eşliğinde heyecanlandığı çok güçlü bir elektrik alanının ortasında ortaya çıkar.

Kovalent (veya iyonik) bir bağla bile, bazı kimyagerler bunları gerçek bileşikler olarak düşünme zahmetine girmezler; ve bu nedenle neon tüm "normal" yönlerden görülen asil ve atıl bir unsur olmaya devam ediyor.

Yapı ve elektronik konfigürasyon

Etkileşim etkileşimleri

Neon atomu, küçük boyutundan dolayı neredeyse kompakt bir küre olarak ve elektronik konfigürasyonlarına göre sekizi değerlik olan on elektronunun büyük etkili nükleer yükü nedeniyle görselleştirilebilir:

1s ² 2s ² 2p ⁶ veya 2s ² 2p ⁶

Böylece Ne atomu çevresi ile 2s ve 2p orbitallerini kullanarak etkileşime girer. Bununla birlikte, ünlü valans sekizlisine uygun olarak tamamen elektronlarla doludurlar.

Daha fazla elektron kazanamaz çünkü 3s yörüngesi enerjik olarak mevcut değildir; Ayrıca küçük atom yarıçapları nedeniyle de onları kaybedemez ve "dar" mesafe onları çekirdekteki on protondan ayırır. Bu nedenle, bu Ne atomu veya küresi çok kararlıdır, pratikte herhangi bir elementle kimyasal bağlar oluşturamaz.

Gaz fazını tanımlayan bu Ne atomlarıdır. Çok küçük olduğundan, elektronik bulutu homojen ve kompakttır, polarize edilmesi zordur ve bu nedenle, komşu atomlarda diğerlerini indükleyen anlık dipol momentleri oluşturmak; yani Ne atomları arasındaki saçılma kuvvetleri çok zayıftır.

Sıvı ve cam

Bu nedenle, neon gaz halinden sıvıya geçebilmesi için sıcaklığın -246 ºC'ye düşmesi gerekir.

Bu sıcaklıkta Ne atomları, dispersiyon kuvvetlerinin onları bir sıvı içinde birbirine bağlamasına yetecek kadar yakındır; Görünüşe göre sıvı helyumun kuantum sıvısı ve süperakışkanlığı kadar etkileyici olmasa da, bundan 40 kat daha büyük bir soğutma gücüne sahip.

Bu, sıvı neon soğutma sisteminin sıvı helyumdan 40 kat daha verimli olduğu anlamına gelir; daha hızlı soğur ve sıcaklığı daha uzun süre korur.

Bunun nedeni, Ne atomlarının He'den daha ağır olmasına rağmen, öncekinin, ikincisinden daha kolay ayrılması ve dağılması (ısınması) olabilir; ancak çarpışmaları veya karşılaşmaları sırasında etkileşimleri o kadar zayıftır ki tekrar hızla yavaşlarlar (soğurlar).

Sıcaklık -248 ° C'ye daha da düştükçe, dağılım kuvvetleri daha güçlü ve daha yönlü hale gelir, artık He atomlarının yüz merkezli bir kübik (fcc) kristale kristalize olmasını emredebilir. Bu helyum fcc kristali tüm basınçlarda stabildir.

Nerede bulunur ve elde edilir

Süpernova ve buzlu ortamlar

Bir süpernova oluşumunda, neon jetler saçılır ve sonunda bu yıldız bulutlarını oluşturur ve Evrenin diğer bölgelerine seyahat eder. Kaynak: Pxhere.

Neon, tüm Evrende en bol bulunan beşinci kimyasal elementtir. Reaktivite eksikliği, yüksek buhar basıncı ve hafif kütlesi nedeniyle, Dünya atmosferinden (helyumdan daha az olsa da) kaçar ve denizlerde çok az çözünür. Bu nedenle burada, Dünya'nın havasında, hacimce neredeyse 18,2 ppm'lik bir konsantrasyona sahip değildir.

Bahsedilen neon konsantrasyonunun artması için, sıcaklığın mutlak sıfır yakınına düşürülmesi gerekmektedir; koşullar yalnızca Kozmos'ta ve daha az ölçüde Jüpiter gibi bazı gaz devlerinin buzlu atmosferlerinde, göktaşlarının kayalık yüzeylerinde veya Ay'ın dış yüzeyinde mümkündür.

Bununla birlikte, en büyük konsantrasyonu, Evren'e dağılmış olan nova veya süpernovada yatmaktadır; Güneşimizden daha hacimli olan ve karbon ile oksijen arasındaki nükleosentez sonucunda neon atomlarının üretildiği yıldızlarda olduğu gibi.

Hava sıvılaştırma

Havamızdaki konsantrasyonu sadece 18,2 ppm olmasına rağmen, herhangi bir ev alanından birkaç litre neon almak yeterlidir.

Bu nedenle, onu üretmek için havayı sıvılaştırmak ve ardından kriyojenik bir fraksiyonel damıtma gerçekleştirmek gerekir. Bu şekilde atomları sıvı oksijen ve nitrojenden oluşan sıvı fazdan ayrılabilir.

İzotoplar

Neon'un en kararlı izotopu, % 90.48 bolluk ile ²⁰ Ne'dir. Aynı zamanda stabil, ancak daha az bol olan iki başka izotopa sahiptir: ²¹ Ne (% 0.27) ve ²² Ne (% 9.25). Geri kalanlar radyoizotoplardır ve şu anda toplam onbeşi bilinmektedir ( ^15-19 Ne ve ^23-32 Ne ).

Riskler

Neon hemen hemen her açıdan zararsız bir gazdır. Sıfır kimyasal reaktivitesinden dolayı herhangi bir metabolik sürece hiçbir şekilde müdahale etmez ve vücuda girdiği anda asimile edilmeden bırakır. Bu nedenle ani bir farmakolojik etkisi yoktur; ancak olası anestezik etkilerle ilişkilendirilmiştir.

Bu yüzden neon sızıntısı varsa endişe verici bir alarm değildir. Bununla birlikte, havadaki atomlarının konsantrasyonu çok yüksekse, soluduğumuz oksijen moleküllerinin yerini alabilir, bu da boğulmaya ve bununla ilişkili bir dizi semptomlara neden olur.

Bununla birlikte, sıvı neon temas halinde soğuk yanıklara neden olabilir, bu nedenle doğrudan dokunmanız tavsiye edilmez. Ayrıca, kaplarınızdaki basınç çok yüksekse, ani bir çatlak patlayıcı olabilir; alevlerin varlığıyla değil, gazın gücüyle.

Neon da ekosistem için bir tehlike oluşturmuyor. Ayrıca havadaki konsantrasyonu çok düşüktür ve nefes almada sorun yoktur. Ve en önemlisi: yanıcı bir gaz değildir. Bu nedenle sıcaklıklar ne kadar yüksek olursa olsun asla yanmaz.

Uygulamalar

aydınlatma

Belirtildiği gibi, kırmızı neon ışıklar binlerce kuruluşta mevcuttur. Bunun nedeni, elektrik deşarjında, farklı türdeki reklamlara da (reklam, işaretler) yerleştirilen karakteristik ışığını üretebilmesi için yalnızca düşük bir gaz basıncının (~ 1/100 atm) gerekli olmasıdır. yol vb.).

Neon dolgulu tüpler cam veya plastikten yapılabilir ve her türlü şekil veya formda olabilir.

Elektronik endüstrisi

Neon, elektronik endüstrisinde çok önemli bir gazdır. Floresan ve ısıtma lambalarının imalatında kullanılır; radyasyon veya yüksek voltajı algılayan cihazlar, televizyon kineskopları, Şofben sayaçları ve iyonizasyon odaları.

Lazerler

Helyum ile birlikte Ne-He ikilisi, kırmızımsı bir ışık huzmesi yansıtan lazer cihazları için kullanılabilir.

Klatrat

Neonun herhangi bir bileşik oluşturamayacağı doğru olsa da, yüksek basınçlar (~ 0,4 GPa) altında atomlarının buz içinde hapsolup klatrat oluşturduğu bulunmuştur. İçinde Ne atomları, su molekülleri tarafından sınırlandırılan ve içinde kristal boyunca hareket edebilecekleri bir tür kanalla sınırlıdır.

Şu anda bu neon klatrat için pek çok potansiyel uygulama olmamasına rağmen, gelecekte depolanması için bir alternatif olabilir; veya basitçe, bu donmuş malzemelerin anlaşılmasını derinleştirmek için bir model olarak hizmet edin. Belki bazı gezegenlerde neon, buz kütlelerinin içinde hapsolmuştur.

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya . (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
2. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi. (2019). Neon. PubChem Veritabanı. CID = 23987. Kaynak: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. J. de Smedt, WH Keesom ve HH Mooy. (1930). Neon'un Kristal yapısı hakkında. Leiden'de Fizik Laboratuvarı.
4. Xiaohui Yu ve col. (2014). Ice II yapılı neon hidratın kristal yapısı ve kapsülleme dinamikleri. Ulusal Bilimler Akademisi Tutanakları 111 (29) 10456-10461; DOI: 10.1073 / pnas.1410690111
5. Vikipedi. (2019). Neon. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Aralık 2018). 10 Neon Gerçekleri - Kimyasal Element. Kurtarıldı: thinkco.com
7. Doug Stewart. (2019). Neon Element Gerçekleri. Chemicool. Chemicool.com'dan kurtarıldı
8. Vikipedi. (2019). Neon bileşikleri. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
9. Nicola McDougal. (2019). Element Neon: Tarih, Gerçekler ve Kullanımlar. Ders çalışma. Study.com'dan kurtarıldı
10. Jane E. Boyd ve Joseph Rucker. (9 Ağustos 2012). Kızıl Işık Alevi: Neon Hikayesi. Bilim Tarihi Enstitüsü. Kurtarıldı: sciencehistory.org