néon

propriedades
[ He ] 2 s 2 2 p 6 10 Ne Tabela periódica
Geralmente
Nome , símbolo , número atômico	Neon, Ne, 10
Categoria de elemento	gases nobres
Grupo , período , bloco	18 , 2 , p
Veja	Gás incolor
Número CAS	7440-01-9
Número CE	231-110-9
ECHA InfoCard	100.028.282
Fração da massa do envelope da terra	0,005  ppm
Atômico
Massa atômica	20, 1797 (6) et al
Raio covalente	58 pm
Raio de Van der Waals	154 pm
Configuração de elétron	[ He ] 2 s 2 2 p 6
1. Energia de ionização	21.564 540 (7) eV ≈ 2 080.66 kJ / mol
2. Energia de ionização	40.96297 (4) eV ≈ 3 952.32 kJ / mol
3. Energia de ionização	63.4233 (3) eV ≈ 6 119.42 kJ / mol
4. Energia de ionização	97.1900 (25) eV ≈ 9 377.41 kJ / mol
5. Energia de ionização	126.247 (12) eV ≈ 12 181 kJ / mol
Fisicamente
Estado físico	gasoso
Estrutura de cristal	Centrado na área cúbica
densidade	0,900 kg m −3 a 273 K.
magnetismo	diamagnético ( Χ m = −3,8 10 −9 )
Ponto de fusão	24,56 K (−248,59 ° C)
ponto de ebulição	27,15 K (−246 ° C)
Volume molar	(sólido) 13,23 · 10 −6 m 3 · mol −1
Calor de evaporação	1,9 kJ / mol
Calor de fusão	0,34 kJ mol −1
Velocidade do som	435 m s −1
Condutividade térmica	0,0491 W m −1 K −1
Isótopos
isótopo NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 18 Ne {syn.} 1,67 s ε 4.446 18 F 19 Ne {syn.} 17,34 ms ε 3.238 19 F. 20 Ne 90,48  % Estábulo 21 Ne 0,27% Estábulo 22 Ne 9,25% Estábulo 23 Ne {syn.} 34,24 s β - 4.376 23 bem 24 Ne {syn.} 3,38 min β - 2.470 24 bem
Para outros isótopos, consulte a lista de isótopos
Propriedades de NMR
Spin quântico número I γ em rad · T −1 · s −1 E r  ( 1 H) f L em B = 4,7 T em MHz 21 Ne 3/2 -2,112 · 10 7 0,0025 15,8
instruções de segurança
Rotulagem de perigo GHS Perigo Frases H e P H: 280 P: 403
Tanto quanto possível e usual, unidades SI são usadas. Salvo indicação em contrário, os dados fornecidos aplicam-se às condições padrão .

Neon ( grego νέος néos , alemão 'novo' ) é um elemento químico com o símbolo Ne e o número atômico  10.

Na tabela periódica está no 8º  grupo principal ou no 18º  grupo IUPAC e é, portanto, um dos gases nobres . Como os outros gases nobres, é um gás monatômico incolor, extremamente inerte. Em muitas propriedades, como pontos de fusão e ebulição ou densidade , ele fica entre o hélio mais leve e o argônio mais pesado .

No universo, o néon é um dos elementos mais comuns da Terra, no entanto, é relativamente raro, pois, como com o hélio, grande parte do gás escapou para o espaço. É encontrada principalmente na atmosfera terrestre , apenas pequenas quantidades estão encerradas nas rochas.

Como o criptônio e o xenônio , o néon foi descoberto em 1898 por William Ramsay e Morris William Travers por meio da destilação fracionada de ar líquido. As aplicações mais conhecidas são os tubos fluorescentes com preenchimento de néon (lâmpadas de néon), nos quais o néon é excitado para brilhar por descargas de gás em uma cor laranja-avermelhada típica.

história

William Ramsay

Em 1894, Lord Rayleigh e William Ramsay descobriram o argônio como o primeiro gás nobre . Ramsay isolou em 1895 e o anteriormente apenas do espectro solar conhecido hélio de minérios de urânio . Pelas leis da tabela periódica, ele reconheceu que entre o hélio e o argônio deve haver outro elemento com massa atômica de cerca de 20  u .

Portanto, a partir de 1896, ele primeiro investigou vários minerais e meteoritos e os gases emitidos por eles quando aquecidos ou dissolvidos. No entanto, Ramsay e seu colega Morris William Travers não tiveram sucesso: hélio e, com menos frequência, argônio foram encontrados. A investigação de gases quentes de Cauterets na França e na Islândia também não rendeu resultados.

Eventualmente, eles começaram a examinar 15 litros de argônio bruto isolado do ar líquido e separá-los por liquefação e destilação fracionada . O primeiro elemento assim separado e detectado no espectro da chama foi o criptônio ; em 13 de junho de 1898, um elemento mais leve foi finalmente isolado da fração de baixo ponto de ebulição do argônio bruto. Ramsay e Travers chamaram esse néon , em homenagem ao grego νέος néos , alemão de "novo" . Pouco tempo depois, eles conseguiram extrair outro elemento, o xenônio , da fração que continha o criptônio .

A primeira aplicação do gás recém-descoberto foi a lâmpada de neon desenvolvida em 1910 pelo francês Georges Claude : o neon preenchido em um tubo de vidro é estimulado a brilhar por altas tensões.

Nucleosíntese

O néon, especialmente o isótopo ²⁰ Ne, é um produto intermediário importante na nucleossíntese em estrelas, mas só se forma quando o carbono é queimado . Durante a queima de hélio em cerca de 200 · 10 ⁶  K , ²⁰ Ne não é formado devido à pequena seção transversal de captura de ¹⁶ O para partículas α; apenas os isótopos ²¹ Ne e ²² Ne podem surgir do ^{18 O} mais pesado . Se a temperatura e a densidade de uma estrela aumentam significativamente após o hélio ter sido consumido, ocorre a queima do carbono, na qual dois átomos de carbono se fundem para formar um isótopo de magnésio excitado ²⁴ Mg *. Destes ²⁰ Ne é formado por decaimento α .

${\ displaystyle \ mathrm {^ {12} C \ + \ ^ {12} C \ longrightarrow \ ^ {24} Mg \ longrightarrow \ ^ {20} Ne \ + \ ^ {4} He}}$

Se a temperatura e a pressão continuarem a aumentar, ocorrem queimaduras de neon , nas quais ²⁰ Ne reage em decaimento α para ¹⁶ O ou se funde com os núcleos de hélio formados para formar ²⁴ Mg.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {20} Ne + \ gamma \ longrightarrow \ ^ {16} O + \ ^ {4} He}}$

${\ displaystyle \ mathrm {^ {20} Ne + ^ {4} He \ longrightarrow \ ^ {24} Mg + \ gamma}}$

Devido à maior sensibilidade de ²⁰ Ne em comparação com ¹⁶ O à radiação gama , isso ocorre antes das reações realmente esperadas do núcleo de oxigênio mais leve. A queima do oxigênio ocorre apenas após a queima do neon , na qual elementos ¹⁶ O mais pesados ​​como silício , fósforo e enxofre são formados.

Ocorrência

O néon é um dos elementos mais comuns do universo , apenas hidrogênio , hélio, oxigênio , carbono e nitrogênio são mais comuns. Por outro lado, como o hélio, é relativamente raro na Terra ; a proporção total da casca da Terra é de cerca de 0,005  ppm . A maior parte do neon está na atmosfera, com um conteúdo médio de 18,18 ppm, sendo o gás nobre mais comum depois do argônio. A partir da distribuição diferente dos isótopos leves e pesados ​​do néon na Terra e no Sol, pode-se concluir que grande parte do néon escapou da atmosfera desde a formação da Terra e que preferencialmente os isótopos mais pesados ²¹ Ne e ²² Ne permaneceram.

O néon também é encontrado em pequenas quantidades nas rochas da terra. Foi encontrado em granito , rochas basálticas , diamantes e gases vulcânicos . Devido às diferentes composições isotópicas, pressupõe-se que este néon tenha três origens distintas: néon primordial , cuja composição corresponde à do sol e que está encerrado em diamantes ou no manto terrestre sem contacto com a atmosfera; neon atmosférico e neon criado por reações de fragmentação com raios cósmicos .

Em planetas gasosos como Júpiter, o néon não pode escapar devido à alta gravidade , a composição isotópica, portanto, corresponde àquela durante a formação do planeta. Conforme determinado pela sonda espacial Galileo , a proporção de ²⁰ Ne para ²² Ne corresponde à do sol, o que permite tirar conclusões sobre as condições de formação, como a temperatura, quando os planetas gasosos se formaram.

Extração e apresentação

O néon pode ser obtido como um subproduto da separação do ar usando o processo Linde . Após a separação da água , dióxido de carbono , oxigênio, gases nobres que fervem em temperaturas mais altas e a maior parte do nitrogênio, resta uma mistura de gases que consiste em 35% de neon, além de hélio , hidrogênio e cerca de 50% de nitrogênio (ambas as proporções ) Estes podem ser separados de diferentes maneiras, para que no final sejam obtidos os gases puros neon e hélio. Uma possibilidade é separar os gases por condensação em diferentes pontos de ebulição e usando o efeito Joule-Thomson . Após o hidrogênio ter sido separado por meio de uma reação catalítica com oxigênio adicionado e a água ter sido removida, o nitrogênio é primeiro liquefeito a 30 bar e 66  K e separado. Após a remoção do nitrogênio restante por adsorção em gel de sílica , uma mistura de gases de cerca de 76% de neon e 24% de hélio permanece. Este é primeiro comprimido a 180 bar à temperatura ambiente e depois gradualmente resfriado a 50 K. Ao expandir para 25 bar e depois para 1,5 bar, o néon condensa, enquanto o hélio permanece gasoso. A separação fina é então realizada por retificação .

Uma alternativa é a adsorção. Para isso, após a separação do nitrogênio, o néon é adsorvido em um material portador a 5 bar e 67 K. Isso libera o néon novamente a 3 bar para que possa ser separado do hélio. Para atingir maior pureza, o néon é adsorvido duas vezes consecutivas.

propriedades

Propriedades físicas

embalagem cúbica de neon sólido, a  = 443 pm

Espectro de linha de uma descarga de gás em neon

Sob condições normais, néon é uma monatomic, incolor e inodoro gás que se condensa a 27 K (-246 ° C) e solidifica a 24,57 K (-248,59 ° C). Ele tem a menor faixa de temperatura de todos os elementos em que é líquido. Como os outros gases nobres além do hélio, o néon se cristaliza em um empacotamento cúbico de esferas com o parâmetro de rede a  = 443  pm .

Como todos os gases nobres, o néon possui apenas camadas de elétrons fechadas ( configuração de gás nobre ). Isso explica porque o gás é sempre monoatômico e a reatividade é baixa.

Com uma densidade de 0,9 kg / m ³ a 0 ° C e 1013 hPa, o néon é ligeiramente mais leve que o ar, por isso aumenta. No diagrama de fase , o ponto triplo está em 24,56 K e 43,37 kPa, o ponto crítico em 44,4 K, 265,4 kPa e uma densidade crítica de 0,483 g / cm ³ .

O néon é pouco solúvel em água; um máximo de 10,5 ml de néon pode se dissolver em um litro de água a 20 ° C.

Como outros gases nobres, o néon mostra um espectro característico de linhas durante as descargas de gás . Uma vez que as linhas na faixa espectral visível estão predominantemente na faixa do vermelho ao amarelo, o gás aparece em uma cor vermelha típica quando descarregado.

Propriedades quimicas

Como um gás nobre típico, o neon é extremamente inerte; assim como o hélio, nenhum composto do elemento é conhecido até o momento. Mesmo os clatratos , nos quais outros gases nobres são fisicamente aprisionados em outros compostos, são desconhecidos. De acordo com cálculos teóricos , o néon é o elemento menos reativo. A entalpia de dissociação calculada para compostos do tipo NgBeO (Ng: gás nobre) é mais baixa para o composto de néon. Descobriu-se que mesmo o análogo de néon do único composto de hélio conhecido, HHeF, que é estável de acordo com os cálculos, não deveria ser estável. As possíveis explicações para esses resultados são as distâncias maiores de flúor-hidrogênio e, portanto, as forças de atração mais fracas no íon HNe ^{+ em} comparação com as espécies de hélio ou as interações p-π repulsivas em cátions neon.

Apenas alguns íons nos quais o neônio está envolvido são conhecidos por estudos de espectrometria de massa . Estes incluem o íon Ne ⁺ e alguns íons de néon do elemento, como ArNe ⁺ , HeNe ⁺ e HNe ⁺ .

Isótopos

Um total de 19 isótopos de neon entre ¹⁵ Ne e ³⁴ Ne são conhecidos. Destes, três, ²⁰ Ne, ²¹ Ne e ²² Ne são estáveis ​​e também ocorrem na natureza. Com uma participação de 90,48%, ²⁰ Ne é de longe o mais comum. Com uma participação de 0,27%, o ²¹ Ne é o mais raro da Terra e o ²² Ne ocorre com uma frequência de 9,25% na distribuição isotópica natural da Terra. Todos os outros isótopos têm meia-vida curta de no máximo 3,38 minutos a ²⁴ Ne.

Devido à perda do neônio no espaço e sua formação em reações nucleares, a proporção de ²⁰ Ne / ²² Ne e ²¹ Ne / ²² Ne do neônio, que está contido em rochas e não tem contato com a atmosfera, nem sempre é a mesma. . Portanto, as conclusões podem ser tiradas sobre a formação das razões de isótopos. Por exemplo, em rochas nas quais o néon foi formado por meio de reações de fragmentação , o conteúdo de ²¹ Ne é aumentado. O néon primordial, que ficou preso em rochas e diamantes antes de uma grande parte do néon ser perdida, tem uma proporção maior de ²⁰ Ne.

→ Lista de isótopos de néon

Importância biológica

Como os outros gases nobres, o neon não tem significado biológico devido à sua inércia e também não é tóxico. Em concentrações mais altas, ele tem um efeito sufocante, deslocando o oxigênio. Em pressões de mais de 110 bar, tem efeito narcótico .

usar

Laser de hélio-neon em operação

Devido à raridade e produção complicada e ao preço mais alto associado em comparação com o argônio semelhante, o néon é usado apenas em quantidades menores. O néon é o gás de enchimento de tubos fluorescentes e lâmpadas incandescentes , no qual é estimulado por descargas de gás para brilhar em uma cor laranja-avermelhada típica. O néon também é usado como gás de enchimento em lâmpadas de flash e estroboscópio .

Os lasers de hélio-neon , nos quais uma mistura de hélio e neon é usada, estão entre os lasers mais importantes. A necessária inversão da população do laser é obtida por meio da excitação do hélio e da transição sem radiação dos elétrons para o néon. A emissão estimulada ocorre em neon em comprimentos de onda de 632,8 nm (vermelho), bem como 1152,3 nm e 3391 nm (infravermelho). Outras transições de laser, por exemplo, na faixa espectral verde em 543,3 nm, são possíveis.

O néon líquido pode ser usado como refrigerante . Possui capacidade de resfriamento 40 vezes maior que o hélio líquido e três vezes maior que o hidrogênio.

Em mistura com o oxigênio, o néon pode ser usado como gás respiratório para mergulho em grandes profundidades. No entanto, raramente é usado porque tem um preço mais alto em comparação com o hélio de uso semelhante e também tem uma maior resistência à respiração .

Tubos de descarga de gás neon de vários designs

literatura

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Links da web

Wikcionário: Néon  - explicações de significados, origens das palavras, sinônimos, traduções

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