Il neon È un elemento chimico rappresentato dal simbolo Ne. È un gas nobile il cui nome in greco significa nuovo, una qualità che ha saputo mantenere per decenni non solo per lo scintillio della sua scoperta, ma anche perché ha adornato le città con la sua luce man mano che si sviluppavano la loro modernizzazione..
Abbiamo tutti sentito parlare di luci al neon, che in realtà non corrispondono a nient'altro che rosso-arancio; a meno che non siano miscelati con altri gas o additivi. Oggi hanno un'aria bizzarra rispetto ai recenti sistemi di illuminazione; tuttavia, il neon è molto più di una semplice e moderna fonte di luce.
Questo gas, costituito praticamente da atomi di Ne, indifferenti tra loro, rappresenta la sostanza più inerte e nobile di tutte; È l'elemento più inerte nella tavola periodica, e attualmente e formalmente non è noto un composto sufficientemente stabile. È ancora più inerte dell'elio stesso, ma anche più costoso.
L'alto costo del neon è dovuto al fatto che non viene estratto dal sottosuolo, come accade con l'elio, ma dalla liquefazione e distillazione criogenica dell'aria; anche quando è presente nell'atmosfera in abbondanza sufficiente a produrre un enorme volume di neon.
È più facile estrarre l'elio dalle riserve di gas naturale che liquefare l'aria ed estrarne il neon. Inoltre, la sua abbondanza è inferiore a quella dell'elio, sia all'interno che all'esterno della Terra. Nell'universo, il neon si trova in novae e supernovae, così come in regioni sufficientemente congelate da impedirne la fuga..
Nella sua forma liquida, è un refrigerante molto più efficace dell'elio e dell'idrogeno liquidi. Allo stesso modo, è un elemento presente nell'industria elettronica per quanto riguarda i laser e le apparecchiature che rilevano le radiazioni..
Indice articolo
La storia del neon è strettamente correlata a quella del resto dei gas che compongono l'aria e alle loro scoperte. Il chimico inglese Sir William Ramsay, insieme al suo mentore John William Strutt (Lord Rayleigh), decise nel 1894 di studiare la composizione dell'aria attraverso reazioni chimiche.
Da un campione d'aria sono riusciti a deossigenarla e denitrogenizzarla, ottenendo e scoprendo il gas nobile argon. La sua passione scientifica lo ha portato anche alla scoperta dell'elio, dopo aver sciolto il minerale cleveite in un mezzo acido e aver raccolto i gas caratterizzanti..
A quel tempo, Ramsay sospettava che ci fosse un elemento chimico situato tra l'elio e l'argon, facendo tentativi infruttuosi di trovarli in campioni minerali. Fino alla fine ha ritenuto che altri gas meno abbondanti nell'aria dovessero essere “nascosti” nell'argon..
Così, gli esperimenti che hanno portato alla scoperta del neon sono iniziati con l'argon condensato..
Nel suo lavoro Ramsay, assistito dal collega Morris W. Travers, ha iniziato con un campione di argon altamente purificato e liquefatto, che ha successivamente sottoposto a una sorta di distillazione criogenica e frazionata. Così, nel 1898 e all'University College di Londra, entrambi i chimici inglesi riuscirono a identificare e isolare tre nuovi gas: neon, krypton e xeno..
Il primo di loro era il neon, che ha intravisto quando lo hanno raccolto in un tubo di vetro dove hanno applicato una scossa elettrica; la sua intensa luce rosso-arancio era ancora più sorprendente dei colori del krypton e dello xeno.
Fu in questo modo che Ramsay diede a questo gas il nome "neon", che in greco significa "nuovo"; un nuovo elemento è apparso dall'argon. Poco dopo, nel 1904 e grazie a questo lavoro, lui e Travers ricevettero il Premio Nobel per la chimica..
Ramsay ha poi avuto poco a che fare con le rivoluzionarie applicazioni del neon per quanto riguarda l'illuminazione. Nel 1902, l'ingegnere elettrico e inventore Georges Claude, insieme a Paul Delorme, formò la società L'Air Liquide, dedicata alla vendita di gas liquefatti alle industrie e che presto vide il potenziale luminoso del neon.
Claude, ispirato dalle invenzioni di Thomas Edison e Daniel McFarlan Moore, costruì i primi tubi riempiti di neon, firmando un brevetto nel 1910. Vendeva il suo prodotto praticamente con la seguente premessa: le luci al neon sono riservate a città e monumenti perché sono molto abbagliante e attraente.
Da allora, il resto della storia del neon fino ad oggi va di pari passo con l'apparizione di nuove tecnologie; così come la necessità di sistemi criogenici che possano utilizzarlo come liquido di raffreddamento.
Il neon è un gas incolore, inodore e insapore. Tuttavia, quando viene applicata una scarica elettrica, i suoi atomi vengono ionizzati o eccitati, emettendo fotoni di energia che entrano nello spettro visibile sotto forma di un lampo rosso-arancio (immagine in alto).
Quindi le luci al neon sono rosse. Maggiore è la pressione del gas, maggiore è l'elettricità richiesta e il bagliore rossastro ottenuto. Queste luci che illuminano i vicoli o le facciate dei negozi sono molto comuni, soprattutto nei climi freddi; poiché l'intensità rossastra è tale da poter penetrare la nebbia da notevoli distanze.
20,1797 g / mol.
10.
-248,59 ºC.
-246,046 ºC.
-In condizioni normali: 0,9002 g / L.
-Dal liquido, proprio al punto di ebollizione: 1,207 g / mL.
0,6964 (relativo all'aria = 1). In altre parole, l'aria è 1,4 volte più densa del neon. Quindi un palloncino gonfiato con neon si solleverà nell'aria; sebbene meno rapidamente rispetto a uno gonfiato con elio.
0,9869 atm a 27 K (-246,15 ° C). Si noti che a una temperatura così bassa il neon esercita già una pressione paragonabile a quella atmosferica.
0,335 kJ / mol.
1,71 kJ / mol.
20,79 J / (mol K).
-Primo: 2080,7 kJ / mol (Ne+ gassoso).
-Secondo: 3952,3 kJ / mol (NeDue+ gassoso).
-Terzo: 6122 kJ / mol (Ne3+ gassoso).
Le energie di ionizzazione per il neon sono particolarmente elevate. Ciò è dovuto alla difficoltà di rimuovere uno dei suoi elettroni di valenza dal suo atomo molto piccolo (rispetto agli altri elementi del suo stesso periodo).
L'unico stato o numero di ossidazione probabile e teorico per il neon è 0; cioè nei suoi ipotetici composti non guadagna o perde elettroni, ma piuttosto interagisce come un atomo neutro (Ne0).
Ciò è dovuto alla sua reattività nulla come gas nobile, che non gli consente di guadagnare elettroni a causa della mancanza di un orbitale energeticamente disponibile; e neppure per perderli avendo numeri di ossidazione positivi, per la difficoltà di superare l'effettiva carica nucleare dei suoi dieci protoni.
Quanto sopra spiega perché un gas nobile non è molto reattivo. Tuttavia, tra tutti i gas nobili e gli elementi chimici, il neon è il proprietario della vera corona della nobiltà; non ammette elettroni in alcun modo e da nessuno, né può condividere i propri perché il suo nucleo lo impedisce e quindi non forma legami covalenti.
Il neon è meno reattivo (più nobile) dell'elio perché, sebbene il suo raggio atomico sia maggiore, la carica nucleare effettiva dei suoi dieci protoni supera quella dei due protoni nel nucleo dell'elio..
Man mano che si scende attraverso il gruppo 18, questa forza diminuisce perché il raggio atomico aumenta considerevolmente; ed è per questo che gli altri gas nobili (specialmente xeno e kripton) possono formare composti.
Ad oggi, non è noto alcun composto remotamente stabile del neon. Tuttavia, l'esistenza di cationi poliatomici come: [NeAr]+, WNe3+, RhNeDue+, MoNeDue+, [NeH]+ e [NeHe]+.
Allo stesso modo, si può menzionare i suoi composti di Van der Walls, in cui sebbene non ci siano legami covalenti (almeno non formalmente), le interazioni non covalenti consentono loro di rimanere coesi in condizioni rigorose..
Alcuni di questi composti Van der Walls per neon sono, ad esempio: Ne3 (trimero), I.DueNeDue, NeNiCO, NeAuF, LiNe, (NDue)6Ne7, NeCventiHventi (complesso endoedrico fullerene), ecc. Inoltre, va notato che le molecole organiche possono anche "aderire" a questo gas in condizioni molto speciali..
Il dettaglio di tutti questi composti è che non sono stabili; inoltre, la maggior parte ha origine nel mezzo di un campo elettrico molto forte, dove gli atomi di metalli gassosi sono eccitati in compagnia del neon.
Anche con un legame covalente (o ionico), alcuni chimici non si preoccupano di considerarli come veri composti; e quindi, il neon continua ad essere un elemento nobile e inerte visto da tutti i lati "normali"..
L'atomo di neon potrebbe essere visualizzato come una sfera quasi compatta a causa delle sue piccole dimensioni e della grande carica nucleare effettiva dei suoi dieci elettroni, otto dei quali sono elettroni di valenza, secondo la loro configurazione elettronica:
1sDue2sDue2 P6 o [He] 2sDue2 P6
Pertanto, l'atomo di Ne interagisce con il suo ambiente utilizzando i suoi orbitali 2s e 2p. Tuttavia, sono completamente pieni di elettroni, conformi al famoso ottetto di valenza.
Non può guadagnare più elettroni perché l'orbitale 3s non è disponibile energeticamente; Inoltre, non può perderli neanche a causa del loro piccolo raggio atomico e la distanza "stretta" li separa dai dieci protoni nel nucleo. Pertanto, questo atomo o sfera di Ne è molto stabile, incapace di formare legami chimici con praticamente qualsiasi elemento..
Sono questi atomi di Ne che definiscono la fase gassosa. Essendo molto piccola, la sua nuvola elettronica è omogenea e compatta, difficile da polarizzare e, quindi, da stabilire momenti di dipolo istantanei che inducono altri in atomi vicini; cioè, le forze di dispersione tra gli atomi di Ne sono molto deboli.
Ecco perché la temperatura deve scendere a -246 ºC in modo che il neon possa passare dallo stato gassoso a quello liquido..
Una volta a questa temperatura, gli atomi di Ne sono abbastanza vicini perché le forze di dispersione li leghino insieme in un liquido; che sebbene apparentemente non sia impressionante come il fluido quantistico dell'elio liquido e della sua superfluidità, ha un potere di raffreddamento 40 volte superiore a questo.
Ciò significa che un sistema di raffreddamento al neon liquido è 40 volte più efficiente di uno ad elio liquido; si raffredda più velocemente e mantiene la temperatura più a lungo.
Il motivo potrebbe essere dovuto al fatto che, anche con gli atomi di Ne più pesanti di He, i primi si separano e si disperdono più facilmente (si riscaldano) dei secondi; ma le loro interazioni sono così deboli durante le loro collisioni o incontri, che rallentano di nuovo (si raffreddano) rapidamente.
Quando la temperatura scende ulteriormente, a -248 ° C, le forze di dispersione diventano più forti e più direzionali, ora in grado di ordinare agli atomi di He di cristallizzarsi in un cristallo cubico (fcc) a facce centrate. Questo cristallo di elio fcc è stabile a tutte le pressioni.
Il neon è il quinto elemento chimico più abbondante dell'intero universo. A causa della sua mancanza di reattività, alta pressione di vapore e massa leggera, fuoriesce dall'atmosfera terrestre (anche se in misura minore rispetto all'elio) e si dissolve poco nei mari. Ecco perché qui, nell'aria terrestre, ha a malapena una concentrazione di 18,2 ppm in volume..
Affinché tale concentrazione di neon aumenti, è necessario abbassare la temperatura intorno allo zero assoluto; condizioni possibili solo nel Cosmo e, in misura minore, nelle gelide atmosfere di alcuni giganti gassosi come Giove, sulle superfici rocciose dei meteoriti o nell'esosfera della Luna.
La sua massima concentrazione, tuttavia, risiede nelle novae o supernove distribuite in tutto l'Universo; così come nelle stelle da cui si originano, più voluminose del nostro sole, all'interno delle quali si producono atomi di neon, prodotto di una nucleosintesi tra carbonio e ossigeno.
Sebbene la sua concentrazione sia di soli 18,2 ppm nella nostra aria, è sufficiente per ottenere qualche litro di neon da qualsiasi spazio domestico.
Pertanto, per produrlo, è necessario liquefare l'aria e quindi eseguire una distillazione frazionata criogenica. In questo modo, i suoi atomi possono essere separati dalla fase liquida composta da ossigeno liquido e azoto..
L'isotopo più stabile del neon è ventiNe, con un'abbondanza del 90,48%. Ha anche altri due isotopi anch'essi stabili, ma meno abbondanti: ventunoNe (0,27%) e 22Ne (9,25%). Gli altri sono radioisotopi, e al momento quindici di loro sono noti in totale (15-19Ne e Ne23-32).
Il neon è un gas innocuo da quasi ogni possibile aspetto. Per la sua reattività chimica nulla, non interviene affatto con nessun processo metabolico, e così come entra nell'organismo, lo lascia senza essere assimilato. Non ha quindi alcun effetto farmacologico immediato; anche se è stato associato a possibili effetti anestetici.
Ecco perché se c'è una perdita di neon, non è un allarme preoccupante. Tuttavia, se la concentrazione dei suoi atomi nell'aria è molto alta, può spostare le molecole di ossigeno che respiriamo, il che finisce per provocare il soffocamento e una serie di sintomi ad esso associati..
Tuttavia, il neon liquido potrebbe causare ustioni da freddo al contatto, quindi non è consigliabile toccarlo direttamente. Inoltre, se la pressione nei vostri contenitori è molto alta, una fessura improvvisa potrebbe essere esplosiva; non dalla presenza di fiamme ma dalla forza del gas.
Anche il neon non rappresenta un pericolo per l'ecosistema. Inoltre la sua concentrazione nell'aria è molto bassa e non ci sono problemi a respirarla. E soprattutto: non è un gas infiammabile. Pertanto, non brucerà mai, non importa quanto siano alte le temperature..
Come accennato, le luci al neon rosse sono presenti in migliaia di stabilimenti. Il motivo è che è necessaria solo una bassa pressione del gas (~ 1/100 atm) in modo che possa produrre, alla scarica elettrica, la sua luce caratteristica, che è stata posta anche in inserzioni di vario genere (pubblicità, segnaletica stradale, ecc. ).
I tubi riempiti di neon possono essere fatti di vetro o plastica e assumere tutti i tipi di forme o forme.
Il neon è un gas molto importante nell'industria elettronica. Viene utilizzato per la produzione di lampade fluorescenti e riscaldanti; dispositivi che rilevano radiazioni o alte tensioni, cinescopi televisivi, contatori geyser e camere di ionizzazione.
Insieme all'elio, il duo Ne-He può essere utilizzato per dispositivi laser, che proiettano un fascio di luce rossastra.
Sebbene sia vero che il neon non può formare alcun composto, è stato scoperto che ad alte pressioni (~ 0,4 GPa) i suoi atomi sono intrappolati nel ghiaccio per formare clatrato. In esso, gli atomi di Ne sono confinati in una sorta di canale limitato dalle molecole d'acqua e all'interno del quale possono muoversi lungo il cristallo.
Sebbene al momento non ci siano molte potenziali applicazioni per questo clatrato di neon, potrebbe in futuro essere un'alternativa per la sua conservazione; o semplicemente, servono da modello per approfondire la comprensione di questi materiali congelati. Forse, su alcuni pianeti, il neon è intrappolato in masse di ghiaccio.
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