/моль)
(первый электрон)
(по Полингу)
| Ne | 10 |
| 20,1797 | |
| 2s 2 2p 6 | |
| Неон | |
Неон — элемент главной подгруппы восьмой группы, второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 10. Обозначается символом Ne (Neon). Пятый по распространённости элемент во Вселенной (после водорода, гелия, кислорода и углерода). Простое вещество неон (CAS-номер: 7440-01-9) — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.
Неон открыли в июне 1898 года шотландский химик Уильям Рамзай и английский химик Морис Траверс. Они выделили этот инертный газ «методом исключения», после того, как кислород, азот, и все более тяжёлые компоненты воздуха были превращены в жидкость. Элементу дали незамысловатое название «неон», что в переводе с греческого означает «новый». В декабре 1910 года французский изобретатель Жорж Клод сделал газоразрядную лампу, заполненную неоном.
Происхождение названия
Название происходит от греч. νέος — новый.
Существует легенда, согласно которой название элементу дал тринадцатилетний сын Рамзая — Вилли, который спросил у отца, как тот собирается назвать новый газ, заметив при этом, что хотел бы дать ему имя novum (лат. — новый). Его отцу понравилась эта идея, однако он посчитал, что название neon , образованное от греческого синонима, будет звучать лучше.
Распространение
В мировой материи неон распределен неравномерно, однако в целом по распространенности во Вселенной он занимает пятое место среди всех элементов — около 0,13 % по массе. Наибольшая концентрация неона наблюдается на Солнце и других горячих звездах, в газовых туманностях, в атмосфере внешних планет Солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. В атмосфере многих звезд неон занимает третье место после водорода и гелия.
Земная кора
Из всех элементов второго периода неон — самый малочисленный на Земле. В рамках восьмой группы неон по содержанию в земной коре занимает третье место — после аргона и гелия. Газовые туманности и некоторые звезды содержат неона во много раз больше, чем его находится на Земле.
На Земле наибольшая концентрация неона наблюдается в атмосфере — 1,82·10 −3 % по объему, а его общие запасы оцениваются в 7,8·10 14 м³. В 1 м³ воздуха содержится около 18,2 см³ неона (для сравнения: в том же объеме воздуха содержится только 5,2 см³ гелия). Среднее содержание неона в земной коре мало − 7·10 −9 % по массе. Всего на нашей планете около 6,6·10 10 т неона. В изверженных породах находится около 10 9 т этого элемента. По мере разрушения пород газ улетучивается в атмосферу. В меньшей мере атмосферу снабжают неоном и природные воды.
Причину неоновой бедности нашей планеты ученые усматривают в том, что некогда Земля потеряла свою первичную атмосферу, которая и унесла с собой основную массу инертных газов, которые не могли, как кислород и другие газы, химически связаться с другими элементами в минералы и тем самым закрепиться на планете.
Определение
Качественно неон определяют по спектрам испускания (характеристические линии 585,25 нм и 540,05 нм), количественно — масс-спектрометрическими и хроматографическими методами анализа.
Физические свойства
- Благородные газы — бесцветные одноатомные газы без цвета и запаха.
- Инертные газы обладают более высокой электропроводностью по сравнению с другими газами и при прохождении через них тока ярко светятся, в частности неон огненно-красным светом, так как самые яркие его линии лежат в красной части спектра.
Эмиссионный спектр неона (слева направо: от ультрафиолетовых до инфракрасных линий, показанных белым цветом)
- Насыщенный характер атомных молекул инертных газов сказывается и в том, что инертные газы имеют более низкие точки сжижения и замерзания, чем другие газы с тем же молекулярным весом.
Химические свойства
Все благородные газы имеют завершенную электронную оболочку , поэтому они химически инертны. Химическая инертность неона исключительна, в этом с ним может конкурировать только гелий. Пока не получено ни одного его валентного соединения. Даже так называемые клатратные соединения неона с водой (Ne·6Н 2 О), гидрохиноном и другими веществами (подобные соединения тяжелых благородных газов — радона, ксенона, криптона и даже аргона — широко известны) получить и сохранить очень трудно.
Источник преобладающего на Земле лёгкого нуклида 20 Ne до сих пор не установлен.
Считается, что в космическом пространстве неон также преимущественно представлен лёгким нуклидом 20 Ne. В метеоритах обнаруживают немало 21 Ne и 22 Ne, но эти нуклиды предположительно образуются в самих метеоритах под воздействием космических лучей за время странствий во Вселенной.
Кроме трех стабильных нуклидов неона, существует еще шестнадцать нестабильных.
Получение
Неон получают совместно с гелием в качестве побочного продукта в процессе сжижения и разделения воздуха. Разделение гелия и неона осуществляется за счет адсорбции и конденсации. Адсорбционный метод основан на способности неона в отличие от гелия адсорбироваться (содержание Ne + He до 70 %); степень извлечения смеси газов 0.5-0.6. Последнюю очистку от N 2 и разделение Ne и Не можно осуществлять либо селективной адсорбцией при температуре жидкого N 2 , либо конденсационными методами — с помощью жидких Н 2 или. Ранее неон применялся в промышленности в качестве инертной среды, но был вытеснен более дешёвым аргоном.
Символ элемента, выполненный из неоновых трубок
Неоном наполняют газоразрядные лампы, сигнальные лампы в радиотехнической аппаратуре, фотоэлементы, выпрямители.
Смесь неона и гелия используют как рабочую среду в газовых лазерах (гелий-неоновый лазер).
Трубки, заполненные смесью неона и азота, при пропускании через них электрического разряда дают красно-оранжевое свечение, в связи с чем они широко используются в рекламе.
Неоновые лампы используют для сигнальных целей на маяках и аэродромах, так как их красный цвет очень мало рассеивается туманом и мглой.
Биологическая роль
Неон не играет никакой биологической роли.
Физиологическое действие
Инертные газы обладают физиологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм. Наркотическое воздействие неона (как и гелия) при нормальном давлении в опытах не регистрируется, в то время как при повышении давления раньше возникают симптомы «нервного синдрома высокого давления» (НСВД).
В связи с этим, наряду с гелием, неон в составе неоно-гелиевой смеси используется для дыхания океанавтов, водолазов, людей, работающих при повышенных давлениях, чтобы избежать газовой эмболии и азотного наркоза. Преимущество смеси в том, что она меньше охлаждает организм, так как теплопроводность неона меньше, чем гелия.
Лёгкий неоно-гелиевый воздух облегчает также состояние больных, страдающих расстройствами дыхания.
«Неоновые огни» оправдывают своё название только в случае свечения красного цвета. Для получения других цветов используют ртуть и фосфор в определённых пропорциях или другие благородные газы.
Неон, Neon, Nе (10)
Химический элемент неон
был открыт Рамзаем и Траверсом в 1898 г., через несколько дней после открытия криптона. Ученые отобрали первые пузырьки газа, образующегося при испарении жидкого аргона, и установили, что спектр этого газа указывает на присутствие нового элемента. Рамзай так рассказывает о выборе названия для этого элемента: «Когда мы впервый раз рассматривали его спектр, при этом находился мой 12-летний сын.»
Отец, — сказал он — как называется этот красивый газ
?
Это еще не решено — ответил я.
Он новый? — полюбопытствовал сын.
Новооткрытый
— возразил я.
Почему бы в таком случае не назвать его Novum
, отец?
Это не подходит, потому что novum
не греческое слово — ответил я.
Мы назовем его неоном, что по гречески значит новый, таким то образом газ получил свое название.
Химический элемент неон широко распространен во Вселенной, а вот на Земле он считается довольно редким. Тем не менее, его научились получать и без визитов в открытый космос, и теперь его применяют в промышленности, для изготовления радио- и фототехники, а также для глубоководного дайвинга. Что такое неон? Какими свойствами и особенностями он обладает? Об этом мы и поговорим.
Что такое неон?
В Периодической таблице Менделеева этот элемент располагается в восьмой группе под номером десять. Он обозначается символом Ne. В качестве простого вещества он представляет собой одноатомный газ, который не имеет запаха, цвета и вкуса.
Он существует в виде трех изотопов 20 Ne, 21 Ne и 22 Ne, стабильных по своей природе. Чаще всего встречается именно нуклид 20 Ne. В атмосфере нашей планеты его распространенность составляет почти 90%, а то время как у изотопа 22 Ne - 9,25 %, а у изотопа 21 Ne - только 0,27 %. Последние два изотопа образуются в основном благодаря космическому излучению, которое воздействует на ядра натрия, кремния, алюминия и других элементов. Именно поэтому на Земле они чаще всего присутствуют в воздухе, а не в воде или земной коре. Источник образования на нашей планете Неона-20 до сих пор не известен. Кроме этих изотопов, известно выделяют около 16 нестабильных нуклидов с периодом распада от 9 зептосекунд до 3,38 минуты.
История открытия
О том, что такое неон, стало известно только в конце XIX века. До этого наука открыла лишь два инертных газа - аргон и гелий, занимающих первый и третий периоды таблицы Менделеева. При этом место второго периода оставалось пустым, поэтому исследователи предполагали о существовании в природе, как минимум еще одного подобного вещества. В 1997 году шотландский химик Рамзай даже посвятил ему доклад, который так и назывался «Неоткрытый газ». А уже в следующем году ему посчастливилось обнаружить недостающий элемент.
Чтобы найти его, ученый анализировал гелий и арагон, изучал состав минералов, но успех пришел, когда тот обратился к воздуху. Он сжижал и медленно испарял газовую смесь, а затем по фракциям пропускал ее через специальную разрядную трубку с электрическим током. Неоткрытое вещество должно было иметь свойства близкие к гелию, поэтому Рамзай надеялся обнаружить его в самой легкой фракции, которая испарится раньше всего.
Так и произошло. Взаимодействуя с электронами в трубке, первая фракция воздуха начала светиться, и рядом со спектром гелия и аргона ученый увидел и другие линии. Они стали подтверждением того, что существования ранее неизвестного газа. Открытому элементу Рамзай дал греческое название «неон», что в переводе означает «новый».
Свойства
О том, что такое неон, лучше всего судить исходя из его физических и химических свойств. Этот газ является одним из самых легких. Его плотность составляет 0,0089999 г/см³. Закипает он при температуре −246,05 °C, а плавится при −248,6 °C.
Неон практически не реагирует с другими веществами. Он с трудом отдает или присоединяет к себе электроны, поэтому его относят к благородным газам. По инертности с ним может сравниться только гелий. До сих пор не удалось получить ни одного его валентного соединения. Он слабо растворяется в воде, но неплохо адсорбируется активированным углем.
Как и другие благородные газы, он обладает хорошей электропроводностью. Если провести через него ток высокого напряжения - он начнет светиться. В спектре газа насчитывается около 900 линий разных цветов, но самые яркие из них - красные и оранжевые. Такое свойство неона нашло широкое применение в сфере наружной рекламы. Уже через двенадцать лет после его открытия на улицах стали появляться красные светящиеся вывески с названиями магазинов и кафе. Первый патент на них оформила компания Claude Neon Lights Inc.
Распространение в природе
Неон, или Ne, можно назвать внеземным газом, ведь в открытом космосе и на других астрономических объектах его гораздо больше, чем на нашей планете. Особенно много его в атмосфере Урана, Нептуна, Сатурна, Юпитера, в туманностях и очень горячих звездах. Кроме того, он содержится в метеоритах и других космических телах.
Во всей Вселенной газ занимает пятое место по распространенности, уступая пальму первенства водороду, гелию, кислороду и углероду. Его содержание по массе составляет примерно 0,13 % по массе.
На Земле он считается редким элементом. В земной коре его содержится около 7·10 −9 %, примерно 2·10 −8 % - в водах океана и соленых водоемах. Наибольшая концентрация этого химического элемента наблюдается в атмосфере планеты, там его содержание составляет 1,82·10 −3 % по объему.
Как его получают?
Из-за небольшой распространенности неона в горных породах и воде, его основным источником является атмосферный воздух. Из него газ получают при помощи сильного охлаждения. При температуре жидкого азота неон кристаллизуется и легко отделяется от гелия, который при этом остается в газообразном состоянии.
Его также получают в качестве побочного продукта, во время добычи из воздуха азота и кислорода. В таком случае, для отделения газа используют адсорбции активированным углем. Для определения неона обычно применяется спектральное излучение или хроматографический анализ.
Сферы использования
Химический элемент неон до сих пор применяется в вывесках и рекламных баннерах, при этом для получения разных цветов его смешивают и с другими веществами. Вместе с гелием он используется при изготовлении лазеров, самостоятельно - для производства фотоаппаратуры.
Жидкий неон обладает лучшей теплоемкостью, чем гелий, и стоит гораздо дешевле. Вместе с водородом его применяют в качестве хладагента для различных холодильных установок. Криогенные камеры на основе этих газов необходимы в медицине для замораживания живых тканей. Смесь неона и гелия используется для облегчения состояния пациентов с затруднением дыхания, для этого ее распространяют в комнатах которые наполняют безазотным воздухом.
История открытия:
В 1897 г. У. Рамзай, пользуясь "методом нашего учителя Менделеева", предсказал существование простого газа с промежуточными между Не и Ar константами. Год спустя, У. Рамзай и М. Траверс, исследуя спектры фракций медленно испаряющегося жидкого воздуха, в спектре самой легкой и низкокипящей фракции, наряду с известными линиями азота, гелия и аргона, обнаружили красные и оранжевые линии, принадлежавшие новому элементу.
Название происходит от греческого "neos" - новый. Существует легенда, согласно которой название новому элементу дал двенадцатилетний сын Рамзая: увидев необычное ярко-красное излучение, испускаемое веществом в трубке для проведения спектрального анализа, он воскликнул: «Новый!».
Нахождение в природе и получение:
Неон - пятый по распространённости элемент во Вселенной, в атмосфере Солнца и многих других звезд неон занимает третье место после водорода и гелия. Природный неон состоит из трех стабильных нуклидов: 20 Ne (90,92% по объему), 21 Ne (0,257%) и 22 Ne (8,82%).
Содержание неона 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 %.
Неон получают как побочный продукт при крупномаштабном разделении жидкого воздуха на кислород и азот. Образующуюся при этом «неоно-гелиевую» смесь разделяют несколькими способами за счет адсорбции, конденсации и низкотемпературной ректификации. Адсорбционный метод основан на способности неона в отличие от гелия адсорбироваться активированным углем, охлаждаемым жидким азотом.
Физические свойства:
Бесцветный газ. Температура кипения неона (при нормальном давлении) -245,9°C, температура плавления -248,6°C. Плотность при нормальных условиях 1,444 кг/м3. В 100 мл воды при 20°C растворяется около 10 мл неона. Аллотропии не имеет. При пропускании тока в газоразрядной трубке, заполненной неоном, неон ярко светится огненно-красным светом, так как самые яркие линии его спектра лежат в красной части.
Химические свойства:
Химическая инертность неона исключительна, в этом с ним может конкурировать только гелий. Пока не получено ни одного его валентного соединения.
Даже так называемые клатратные соединения неона с водой (Ne·6Н 2 О), гидрохиноном и другими веществами получить и сохранить очень трудно.
Однако, с помощью методов оптической спектроскопии и масс-спектрометрии установлено существование ионов Ne + , (NeAr) + , (NeH) + , и (HeNe) + . Известны содержащие неон так называемые эксимерные молекулы Ne 2 и NeF. На переходах этих молекул из метастабильного состояния в несвязанное генерируется лазерное излучение.
Важнейшие соединения:
Клатрат неона, Ne·6Н 2 O - соединение включения
Применение:
Жидкий неон используют в качестве охладителя в криогенных установках. Ранее неон применялся в промышленности в качестве инертной среды, но был вытеснен более дешёвым аргоном. Смесь неона и гелия используют в качестве рабочей среды в газовых лазерах.
Неон применяют для наполнения газоразрядных трубок, индикаторных ламп. Трубки, заполненные смесью неона и азота (так называемые неоновые трубки, содержащие около 10 объемных % неона), при пропускании через них электрического разряда испускают красное свечение и широко используются в рекламе. Неоновые лампы используют для сигнальных целей на маяках и аэродромах, так как их красный цвет очень слабо рассеивается туманом и мглой. "Неоновыми" часто называют трубки испускающие другой цвет, где а реальности используется свечение люминофоров или других инертных газов.
Неон в составе неоно-гелиевой-кислородной смеси используется для дыхания океанавтов, водолазов, людей, работающих при повышенных давлениях, чтобы избежать газовой эмболии и азотного наркоза. Преимущество неона перед гелием в том, что смесь меньше охлаждает организм, так как теплопроводность неона меньше, чем гелия. Лёгкий неоно-гелиевый воздух облегчает также состояние больных, страдающих расстройствами дыхания.
Митриковская Л.
ТюмГУ, 501 группа, 2013 г.
Читать также:
Источники: Неон (химический элемент)/Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия URL: http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=655520 (дата обращения: 1.07.2013).
Неон (элемент) // Википедия. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Неон (дата обращения: 1.07.2013).
Неон (лат. Neonum), Ne, химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева, относится к инертным газам, атомный номер 10, атомная масса 20,179. На Земле присутствует главным образом в атмосфере, содержание Неона в которой оценивается в 7,1·10 11 т. В 1 м 3 воздуха находится около 16 см 3 Неона. Атмосферный Неон состоит из смеси трех стабильных изотопов: 20 Ne, 21 Ne и 22 Ne; преобладает 20 Ne (90,92%). Неон открыт в 1898 году английскими учеными У. Рамзаем и M. Траверсом при исследовании легколетучей фракции жидкого воздуха; название происходит от греческого neos - новый.
При обычных условиях Неон - газ без цвета и запаха. При 0°C и 760 мм рт. ст. (101 кн/м 2) плотность Неона 0,900 г/л, t пл -248,6 °C, t кип (при 101 кн/м 2) -245,9 °C, растворимость в воде 10,4 мл/л; кристаллическая решетка твердого Неона кубическая; параметр а элементарной ячейки равен 4,52 Å при -253 °C. Молекула Неон одноатомна. Внешняя электронная оболочка атома Неона содержит 8 электронов и очень устойчива; химические соединения Неон еще не синтезированы.
Получают Неон при разделении воздуха. Применение Неона связано главным образом с электротехнической промышленностью. Лампы, заполненные Неоном, дающие красное свечение, используют в портах, на аэродромах и т. д. Жидкий Неон начинают применять для получения низких температур.
