Неон

Неон

Химический элемент

Инертный газ без цвета, вкуса и запаха

Символ, номер: Ne, 10

Атомная масса: 20,1797 а.е.м.

Электронная конфигурация: [He] 2s² 2p⁶

Степени окисления: 0

Плотность: 0,0009002 г/см³ (при 0 °C)

Температура плавления: 24,55 K

Температура кипения: 27,1 K

Молярная теплоёмкость: Дж/(K·моль)

Структура кристаллической решетки: кубическая гранецентрированная

Теплопроводность: (300 K) (0,0493) Вт/(м·К)

Химия 11. Газ неон — Академия занимательных наук

Неон — химический элемент, имеющий № 10 в Периодической системе элементов, инертный газ.

Общая характеристика[править]

Плотность газа неона 0,9 г/л. Температура кипения t_кип = —246,08 °C. Среднее содержание неона в земной коре 5 · 10⁻⁷ % по массе. Основное количество неона сосредоточено в атмосфере. Газ применяется для изготовления газосветных электроламп, а также в криотехнике.

История[править]

Неон открыли в 1898 году английские ученые Уильям Рамзай и Моррис Трэверс при спектральном исследовании медленно испаряющихся остатков жидкого воздуха (то есть при его фракционной перегонке).

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

Неон послужил фундаментальным исследованиям. В 1913 Джозеф Джон Томсон, используя прообраз масс-спектрограф, пропускал через камеру, наполненную неоном, катодные лучи, то есть 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.

Происхождение названия[править]

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!».

Неон в природе[править]

Содержание неона в атмосферном воздухе составляет 1,82·10⁻³ % по объему (общие запасы 7,8·10¹⁴ м³). В 1 м³ воздуха содержится около 18,2 см³ неона. В земной коре содержится 7·10⁻⁹ % неона, в морской воде — 2·10⁻⁸ %.

В масштабах Вселенной неон — пятый по распространенности элемент после водорода, гелия, кислорода и углерода. 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 в 1/83000.

Образование[править]

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

$_{8}^{16}{\text{O}}+_{2}^{4}{\text{He}}=_{10}^{20}{\text{Ne}}+\gamma$ .

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

Изотопы[править]

Неон имеет много изотопов, среди которых три стабильны: ²⁰Ne (90,48 %), ²¹Ne (0,27 %) и ²²Ne (9,25 %). Изотопы ²¹Ne и ²²Ne возникают при ядерных реакциях, возможных в земных условиях, тогда как ²⁰Ne образуется в звездах. Изотопическое содержание неона в различных породах несколько разное, и причина этого интенсивно дискутируется.^[2] ²¹Ne и ²²Ne образуются при эмиссии нейтронов, а также альфа-распаде ²⁴Mg и ²⁵Mg.

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

Получение[править]

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.

Свойства[править]

Физические свойства[править]

Неон имеет наименьшую температурную область жидкого состояния — от 24,56 К до 27,1 К. При температуре 24,56 К неон — твердое вещество, криокристалл. Его плотность в твердом состоянии 1,5702 г/см³ при температуре 4 К.^[3] Тройная точка неона, 24,5561 К, является одним из реперов для определения температурной шкалы.

Спектр излучения неона 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 примерно 17 эВ и лежит в ультрафиолетовой области.

Химические свойства[править]

Стабильных химических соединений неон не образует. Он образует с водой соединение включения (так называемый клатрат) с составом Ne·6Н₂О. Известны так называемые эксимерные молекулы Ne₂ и NeF, содержащие неон. При переходе этих молекул с метастабильного состояния в несвязанное генерируется лазерное излучение.

Применение[править]

Неон применяют для наполнения газоразрядных ламп, сигнальных ламп радиотехнической аппаратуры, индикаторных ламп, в технике низких температур. Смесь неона и гелия используют в качестве рабочей среды 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 инертная среда, но он был вытеснен более дешевым аргоном.

Источники[править]

↑ Morse, David (1996-01-26). «Galileo Probe Science Result». Galileo Project.
↑ Dickin, Alan P (2005). «Neon». Radiogenic isotope geology. с. 303
↑ Криокристалы. Под редакцией Б. И. Веркина и А. Ф. Прихотько. К.: Научная мысль, 1983.

Литература[править]

Глоссарий терминов по химии // Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко 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

[1] Morse, David (1996-01-26). «Galileo Probe Science Result». Galileo Project.

[2] Dickin, Alan P (2005). «Neon». Radiogenic isotope geology. с. 303

[3] Криокристалы. Под редакцией Б. И. Веркина и А. Ф. Прихотько. К.: Научная мысль, 1983.

[1]

[2]

[3]