Neon je chemický prvek se symbolem Ne a atomovým číslem 10. Je to vzácný plyn. Neon je za standardních podmínek bezbarvý inertní monoatomický plyn bez zápachu s hustotou přibližně dvou třetin hustoty vzduchu. Byl objeven (spolu s kryptonem a xenonem) v roce 1898 jako jeden ze tří zbytkových vzácných inertních prvků zbývajících v suchém vzduchu po odstranění dusíku, kyslíku, argonu a oxidu uhličitého. Neon byl druhým z těchto tří vzácných plynů, který byl objeven, a byl okamžitě rozpoznán jako nový prvek díky svému jasně červenému emisnímu spektru. Název neon pochází z řeckého slova νέον, středního jednotného čísla νέος (neos), což znamená nový. Neon je chemicky inertní a nenabité neonové sloučeniny nejsou známy. v současnosti známé neonové sloučeniny zahrnují iontové molekuly, molekuly držené pohromadě van der Waalsovými silami a klatráty.
Během kosmické nukleogeneze prvků vzniká velké množství neonu prostřednictvím procesu fúze alfa-zachycení ve hvězdách. Přestože je neon velmi častým prvkem ve vesmíru a sluneční soustavě (je to pátý nejrozšířenější prvek ve vesmíru po vodíku, heliu, kyslíku a uhlíku), na Zemi je vzácný. Tvoří asi 18,2 ppm objemu vzduchu (přibližně stejně jako molekulární nebo molární frakce) a menší zlomek v zemské kůře. Důvod, proč je neon na Zemi a vnitřních (pozemských) planetách relativně vzácný, je ten, že neon je velmi těkavý a netvoří sloučeniny, které by ho mohly vázat na pevné látky. V důsledku toho unikla z planetesimál pod teplem nově osvětleného Slunce v rané Sluneční soustavě. Dokonce i vnější atmosféra Jupiteru je poněkud ochuzena o neony, i když z jiného důvodu.
Neon vytváří zřetelnou červeno-oranžovou záři při použití v nízkonapěťových žárovkách, vysokonapěťových výbojkách a neonových reklamních nápisech. Červená emisní čára neonu také způsobuje známé červené světlo hélium-neonových laserů. Neon se používá v některých plazmových trubicích a chladicích kapalinách, ale má několik dalších komerčních využití. V průmyslovém měřítku se získává pomocí frakční destilace kapalného vzduchu. Vzhledem k tomu, že vzduch je jediným zdrojem, je výrazně dražší než helium.
- 1 Historie
- 2 izotopy
- Specifikace 3
- 4 Vznik
- 5 Chemie
- 6 Aplikace
- 7 Viz také
- Odkazy 8
- 9 Externí odkazy
Příběh
Neonové výbojky tvořící neonový symbol
Neon objevili v roce 1898 britští chemici Sir William Ramsay (1852–1916) a Morris W. Travers (1872–1961) v Londýně. Neon byl objeven, když Ramsay ochladil vzorek vzduchu, dokud se nestal kapalinou, poté kapalinu zahřál a zachytil plyny, když se vyvařily. Plyny dusík, kyslík a argon byly identifikovány, ale zbývající plyny byly izolovány přibližně v pořadí jejich hojnosti během šestitýdenního období začínajícího koncem května 1898. Jako první byl identifikován Krypton. Další plyn, po odstranění kryptonu, dával jasně červené světlo, když se vybil spektroskopicky. Tento plyn, objevený v červnu, byl pojmenován „neon“, řecký ekvivalent latinského novum („nový“), navržený Ramsayovým synem. Okamžitě byla zaznamenána charakteristická jasně červenooranžová barva vyzařovaná neonovým plynem při elektrickém buzení. Travers později napsal: “Záblesk karmínového světla z tubusu vyprávěl svůj vlastní příběh a byl to pohled, na který byste se měli soustředit a nikdy na něj nezapomenout.”
Byl také popsán druhý plyn, spolu s neonem, přibližně stejné hustoty. jako argon, ale s jiným spektrem – Ramsay a Travers tomu říkali methargon. Následná spektroskopická analýza však ukázala, že byl kontaminován oxidem uhelnatým argonem. Nakonec stejný tým objevil xenon pomocí stejné metody v září 1898.
Nedostatek Neonu zabránil jeho rychlému přijetí pro osvětlení prostřednictvím trubic Moore, které používaly dusík a začaly se komercializovat na počátku 1900. století. Po roce 1902 vyráběla společnost Air Liquide Georgese Clauda průmyslová množství neonu jako vedlejší produkt svého podnikání se zkapalňováním vzduchu. V prosinci 1910 Claude předvedl moderní neonové osvětlení založené na utěsněné neonové trubici. Claude se krátce pokusil prodat neonové žárovky pro vnitřní osvětlení domů kvůli jejich intenzitě, ale trh selhal, protože majitelé domů měli proti barvě námitky. V roce 1912 začal Claudův partner prodávat neonové výbojky jako poutavé reklamní nápisy a okamžitě dosáhl většího úspěchu. Neonové trubice byly zavedeny do Spojených států v roce 1923 se dvěma velkými neony, které koupil prodejce automobilů Packard v Los Angeles. Záře a poutavá červená barva zcela odlišila neonové reklamy od svých konkurentů. Intenzivní barva a živost neonu byly přirovnávány k tehdejší americké společnosti, což naznačovalo „století pokroku“ a proměňovalo města v nová senzační prostředí plná třpytivých reklam a „elektrografické architektury“.
Neon sehrál roli v základním porozumění povaze atomů v roce 1913, kdy J. J. Thomson v rámci svého studia složení kanálových paprsků nasměroval proudy neonových iontů přes magnetické a elektrické pole a změřil vychýlení proudů pomocí fotografického talíř. Thomson pozoroval dvě samostatné skvrny světla na fotografické desce (viz obrázek), což naznačuje dvě různé vychylovací paraboly. Thomson nakonec dospěl k závěru, že některé atomy v neonovém plynu mají vyšší hmotnost než jiné. Ačkoli si to Thomson v té době neuvědomoval, šlo o první objev izotopů ze stabilních atomů. Thomsonovo zařízení bylo hrubou verzí přístroje, kterému nyní říkáme hmotnostní spektrometr.
Izotopy
. První důkazy o přítomnosti izotopů stabilního prvku byly získány v roce 1913 při pokusech s neonovým plazmatem. V pravém dolním rohu fotografické desky J. J. Thomsona jsou vidět samostatné stopy dopadu pro dva izotopy neon-20 a neon-22.
Neon je druhý nejlehčí vzácný plyn. Neon má tři stabilní izotopy: Ne (90,48 %), Ne (0,27 %) a Ne (9,25 %). Ne a Ne jsou částečně primordiální a částečně nukleogenní (tj. vznikají jadernými reakcemi jiných nuklidů s neutrony nebo jinými částicemi v prostředí) a jejich variace v přirozeném množství jsou dobře známy. Naproti tomu Ne (hlavní primordiální izotop vzniklý při nukleosyntéze hvězd) není známo jako nukleogenní nebo radiogenní. O příčinách variace Ne na Zemi se tedy vášnivě diskutuje.
Hlavní jaderné reakce vytvářející nukleogenní neonové izotopy začínají Mg a Mg, které po zachycení neutronů a okamžitém uvolnění alfa částice produkují Ne a Ne. Neutrony, které způsobují reakce, jsou produkovány především sekundárními štěpnými reakcemi z částic alfa, které zase pocházejí z rozpadových řetězců uranové řady. Konečný výsledek ukazuje trend směrem k nižším poměrům Ne/Ne a vyšším poměrům Ne/Ne pozorovaným v horninách bohatých na uran, jako jsou žuly. Ne může také vzniknout v nukleogenní reakci, kdy Ne absorbuje neutron z různých přírodních pozemských zdrojů neutronů.
Navíc izotopová analýza exponovaných pozemských hornin prokázala kosmogenní (kosmické záření) produkci Ne. Tento izotop vzniká jako výsledek štěpných reakcí na hořčíku, sodíku, křemíku a hliníku. Analýzou všech tří izotopů je možné izolovat kosmogenní složku z magmatického neonu a nukleogenního neonu. To naznačuje, že neon bude užitečným nástrojem pro určení věků kosmických dopadů povrchových hornin a meteoritů.
Podobně jako u xenonu je obsah neonu pozorovaný ve vzorcích sopečného plynu obohacen o Ne a nukleogenní Ne v poměru k obsahu Ne. Neonové izotopové množství těchto vzorků odvozených z pláště představuje mimoatmosférický zdroj neonu. Komponenty obohacené neem patří mezi exotické prvotní komponenty vzácných plynů na Zemi, možná představující sluneční neon. V diamantech byl nalezen zvýšený obsah Ne, což dále ukazuje na přítomnost solárně-neonového rezervoáru na Zemi.
Vlastnosti
Neon je po heliu druhý nejlehčí vzácný plyn. Ve vakuové výbojce svítí červenooranžově. Navíc má neon nejužší rozsah kapalin ze všech prvků: 24,55 až 27,05 K (-248,45 °C až -245,95 °C nebo -415,21 °F až -410,71 °F). Jeho chladicí kapacita (na jednotku objemu) je více než 40krát větší než u kapalného helia a třikrát větší než u kapalného vodíku. Ve většině případů je to levnější chladivo než helium.
Neonové spektrum s ultrafialovými (vlevo) a infračervenými (vpravo) čarami zobrazenými bíle
Neonové plazma má ze všech vzácných plynů nejintenzivnější světelný výboj při normálních napětích a proudech. Průměrná barva tohoto světla pro lidské oko je červeno-oranžová kvůli mnoha čarám v tomto rozsahu; obsahuje také jasně zelenou čáru, která je skrytá, pokud nejsou vizuální složky rozptýleny pomocí spektroskopu.
Běžně se používají dva velmi odlišné typy neonového osvětlení. Neonové žárovky jsou obvykle malé, většina z nich pracuje mezi 100 a 250 volty. Jsou široce používány jako indikátory zapnutí a v zařízení pro testování obvodů, ale v těchto aplikacích nyní dominují světelné diody (LED). Tato jednoduchá neonová zařízení byla předchůdci plazmových displejů a plazmových televizních obrazovek. Neonové reklamy obvykle fungují při mnohem vyšším napětí (2–15 kilovoltů) a světelné trubice jsou obvykle dlouhé několik metrů. Skleněné trubice jsou často tvarovány a opatřeny písmeny pro značení a pro architektonické a umělecké aplikace.
Neonový nápis v Hamdenu, Connecticut, květinářství
Původ
Stabilní izotopy neonu se tvoří ve hvězdách. Nejhojnější izotop neonu, Ne (90,48 %), vzniká jadernou fúzí uhlíku a uhlíku během procesu spalování uhlíku hvězdné nukleosyntézy. To vyžaduje teploty nad 500 megakelvinů, které se nacházejí v jádrech hvězd větších než 8 hmotností Slunce.
Neon je celosvětově rozšířený; je to pátý nejhojnější chemický prvek ve vesmíru podle hmotnosti, po vodíku, heliu, kyslíku a uhlíku (viz chemický prvek). Jeho relativní vzácnost na Zemi, jako je helium, je způsobena jeho relativní lehkostí, vysokým tlakem par při velmi nízkých teplotách a chemickou inertností – což jsou všechny vlastnosti, které mu brání ve vstupu do kondenzujících plynových a prachových mračen, která vytvořila menší, teplejší kamenné planety. jako je Země.
Modrý neonový nápis v cukrárně
Neon je monatomický, díky čemuž je lehčí než dvouatomové molekuly dusíku a kyslíku, které tvoří většinu zemské atmosféry; balón naplněný neonem se zvedne do vzduchu, i když pomaleji než balón s heliem.
Hojnost neonu ve vesmíru je přibližně 1 díl na 750; ve Slunci a pravděpodobně v mlhovině protosolární soustavy, asi 1 díl ze 600. Atmosférická sonda pro návrat do atmosféry sondy Galileo zjistila, že i v horní atmosféře Jupiteru je množství neonu sníženo (vyčerpáno) asi 10krát, do úrovní 1 díl na 6000 hmotnostních. To může naznačovat, že i ledové planetesimály, které přinášely neon k Jupiteru z vnější sluneční soustavy, se vytvořily v oblasti, která byla příliš teplá na to, aby udržela neonovou složku atmosféry (množství těžších vzácných plynů na Jupiteru je několikrát větší než na Slunci) .
Neon tvoří 1 díl na 55000 18,2 v zemské atmosféře, neboli 1 dílů na milion objemu (to je přibližně totéž jako molekula nebo molární zlomek), nebo 79 díl na 000 XNUMX hmotnosti vzduchu. Tvoří menší podíl kůrky. Průmyslově se vyrábí kryogenní frakční destilací zkapalněného vzduchu.
Dne 17. srpna 2015 vědci z NASA na základě výzkumu se sondou Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) oznámili detekci neonu v měsíční exosféře.
Chemie
Krystalová struktura hydrátu klatrátu Ne
Neon je první p-blok vzácný plyn a první prvek se skutečným oktetem elektronů. Je inertní: stejně jako jeho lehčí protějšek, helium, pevně vázané neutrální molekuly obsahující neon nebyly identifikovány. Ionty [NeAr], [NeH] a [HeNe] byly pozorovány pomocí optických a hmotnostních spektrometrických studií. Pevný neonový hydrát klatrátu byl vyroben z vodního ledu a neonového plynu při tlacích 0,35–0,48 GPa a teplotách kolem -30 ° C. Atomy Ne nejsou vázány na vodu a mohou se tímto materiálem volně pohybovat. Mohou být extrahovány umístěním klatrátu do vakuové komory na několik dní, čímž se získá led XVI, krystalická forma vody s nejnižší hustotou.
Známá Paulingova stupnice elektronegativity závisí na energiích chemických vazeb, ale takové hodnoty zřejmě nebyly naměřeny pro inertní helium a neon. Allenova stupnice elektronegativity, která se opírá pouze o (měřitelné) atomové energie, identifikuje neon jako nejvíce elektronegativní prvek, následovaný fluorem a heliem.
Aplikace
Neon se často používá ve znameních a vytváří nezaměnitelně jasné červeno-oranžové světlo. I když se trubicová svítidla jiných barev často nazývají „neony“, používají různé vzácné plyny nebo různé barvy zářivkového osvětlení.
Neon se používá ve vakuových trubicích, vysokonapěťových indikátorech, hromosvodech, vlnoměrech, televizních trubicích a héliově-neonových laserech. Zkapalněný neon se komerčně používá jako kryogenní chladivo v aplikacích, které nevyžadují nižší teplotní rozsah dosažený extrémnějším chlazením kapalného helia.
Neon, jako kapalina nebo plyn, je relativně drahý — v malých množstvích může být cena tekutého neonu více než 55krát dražší než kapalné helium. Náklady na neony jsou způsobeny vzácností neonu, který lze na rozdíl od helia získat pouze ze vzduchu.
Trojitý bod teploty neonu (24,5561 K) je určujícím pevným bodem na mezinárodní teplotní stupnici z roku 1990.
Viz také
- Expanzní faktor
- Neonový nápis
- Neonová lampa
reference
externí odkazy
- Video Neon v periodické tabulce (University of Nottingham)
- WebElements.com – Neon.
- Toto je elementál – Neon
- Periodická tabulka USGS – Neon
- Atomové spektrum neonu
- Neonové muzeum, Las Vegas
Neon je jednoduchá látka, po vodíku, heliu, kyslíku a uhlíku pátá nejhojnější látka ve vesmíru. Ve formě jednoduché látky je neon inertní (monatomický) plyn, je bezbarvý a bez zápachu, v roce 1898 jej angličtí chemici William Ramsay a Maurice Travers poprvé izolovali „vylučovací metodou“ ze zkapalněného vzduchu.
Vzhledem k tomu, že objevený plyn byl relativně nový, byl pojmenován tak, aby odrážel tuto kvalitu. Podle legendy dostal tento nápad William Ramsay od svého malého syna. Plyn dostal své jméno z řeckého slova neon, ale mohl znít latinsky – novus.
Navzdory svému převládání v měřítku vesmíru je neon ve skutečnosti distribuován v prostoru velmi nerovnoměrně. Nejvyšší koncentrace neonu je pozorována na Slunci, v horkých hvězdách a plynových mlhovinách a také v atmosféře obřích planet: Uran, Saturn a Jupiter.
Ale pokud je inertní, bez barvy a bez zápachu, odkud se pak bere záře z lamp a plastových party tyčinek?
Jak neon svítí
Vynálezce Georges Claude jako první použil neon k osvětlení v roce 1910, v prosinci téhož roku představil první plynovou výbojku naplněnou neonem. Princip fungování takové lampy je velmi podobný tomu, co se děje ve vzduchu při bouřce, kdy je vidět blesk.
Když elektrický impuls putuje z mraků k zemi, výboj vyšle světlo, které je v lidském viditelném spektru. Plynová výbojka funguje na podobném principu: skleněná trubice obsahuje zkapalněný neon pod tlakem, přes který je pomocí elektrod veden elektrický impuls. Je to jako sledovat těsně nacpaný vagón metra, kde se jeden cestující nejvyšší rychlostí snaží probít davem k necitlivému „Pozor, dveře se zavírají“, což vyvolává pobouření všech přítomných, kteří se snaží neztratit ve špičce. .
Elektrický impuls procházející plynem vyvede z rovnováhy atomy neonu, zejména elektrony, kterých se kolem každého atomu točí až 10. Polechtáni výbojem začnou přeskakovat z atomu na atom, dokud se nevrátí na své správné místo a rovnováha se obnoví, ve volném letu nezůstanou žádné elektrony bez vlastníka. V okamžiku této nerovnováhy jsou emitovány fotony světla. Po zastavení dodávky proudu záře slábne. To vše se děje tak rychle, že lidské oko blikání prakticky nezachytí, zdá se mu, že lampa hoří rovnoměrným světlem a při odpojování od sítě postupně stmívá.
Ve své čisté podobě neon svítí červeno-oranžově. Neonové nápisy ale přicházejí v jiných odstínech: žlutá, modrá, fialová, zelená. Různorodosti barev je dosaženo smícháním různých plynů – každý z nich má svůj vlastní barevný rozsah záře. Rtuťové páry tedy vyzařují modré světlo a v sodíkových výbojkách bude záře žlutá. Intenzita a hustota světla závisí také na výšce napětí a velikosti lampy. Čím vyšší je úroveň elektrického napětí, tím silnější bude záře. Některé neonové lampy jsou tak citlivé, že mohou začít svítit i při kontaktu s minimálním zdrojem proudu, jako je člověk, ale to funguje pouze u nízkotlakých neonek.
Jak neonové tyčinky září
Dalším typem světelného zdroje, který se nazývá neon, je CIS (chemical glow source). Jedná se o plastové trubičky, které rozbijete a zatřesete, aby vyzařovaly jemnou neonovou záři v zelené, modré nebo fialové (nebo jakékoli jiné barvě). Elektřina se tu neúčastní a, řekněme vám tajemství, není tam ani neon. Tyčinky dostaly své jméno pro svou podobnost s neonovými lampami, ale jejich záře je úplně jiná.
V husté zkumavce jsou umístěny dvě chemikálie – fluorescenční kapalina s barvivem a činidlem, které se nachází uvnitř tyčinky ve speciální nádobě. Při ohnutí tyčinky se poškodí vnitřní nádoba a činidlo se smísí s hlavní látkou, což má za následek záři. Nezastaví se, dokud reakce neskončí, a po vyhynutí nebude možné ji obnovit.
Chemické zdroje se používají na večírky, ale mají i vážnější účel – používají se v provozech, v podmínkách, kdy světelný zdroj nelze zapojit nebo dobít.
