Historique des néons, propriétés, structure, risques, utilisations

Il néon C'est un élément chimique qui est représenté par le symbole NE. C'est un noble gaz dont le nom en grec signifie nouveau, une qualité qui pourrait maintenir pendant des décennies non seulement pour le flash de sa découverte, mais aussi en ornant les villes dans le développement de sa modernisation avec sa lumière.

Nous avons tous entendu parler de néons, qui ne correspondent en fait à rien de plus que les arbres rouges; à moins qu'ils ne soient mélangés avec d'autres gaz ou additifs. Aujourd'hui, ils ont un air bizarre par rapport aux systèmes d'éclairage récents; Cependant, le néon est bien plus qu'une source de lumière moderne et étonnante.

Dragon fait de tubes remplis de néon et d'autres gaz qui, lors de la réception d'un courant électrique, sont ionisés et émises lumières et couleurs caractéristiques. Source: Andrewkeenananrichardson [CC0].

Ce gaz qui consiste pratiquement NE, indifférent l'un à l'autre, représente la substance la plus inerte et la plus noble de toutes; C'est l'élément le plus inerte du tableau périodique, et actuellement et formellement, il n'est pas connu un composé suffisamment stable. C'est encore plus inerte que Helio lui-même, mais aussi plus cher.

Le coût élevé du néon est parce qu'il n'est pas extrait du sous-sol, comme avec l'hélium, mais de la liquéfaction et de la distillation cryogénique de l'air; Même lorsqu'il est présent dans l'atmosphère avec une abondance suffisante pour obtenir un énorme volume de néon.

Il est plus facile d'extraire l'hélium des réserves de gaz naturel, de mélanger l'air et d'extraire le néon. De plus, son abondance est inférieure à celle de l'hélium, à l'intérieur et à l'extérieur de la terre. Dans l'univers, le néon se trouve dans les novas et les supernovae, ainsi que dans des régions suffisamment gelées pour l'empêcher de s'échapper.

Dans sa forme liquide, il est un réfrigérant beaucoup plus efficace que l'hélium liquide et l'hydrogène. C'est aussi un élément présent dans l'industrie électronique en ce qui concerne les lasers et l'équipement qui détectent le rayonnement.

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Histoire

Berceau d'argon

L'histoire du néon est étroitement liée à celle du reste des gaz qui composent l'air et ses découvertes. Le chimiste anglais Sir William Ramsay, ainsi que son mentor John William Strutt.

À partir d'un échantillon d'air qu'ils ont géré. Sa passion scientifique l'a également conduit à la découverte de l'hélium, après avoir dissolution le minéral Cleveite dans un milieu acide et la collecte de caractérisation du gaz libéré.

Ensuite, Ramsay soupçonnait qu'il y avait un élément chimique situé entre l'hélium et l'argon, dédiant les tentatives infructueuses pour les trouver dans des échantillons minéraux. Jusqu'à ce qu'il finisse par considérer qu'en argon, il devrait être "caché" d'autres gaz moins abondants dans l'air.

Ainsi, les expériences qui ont conduit à la découverte du néon ont commencé avec l'argon condensé.

Découverte

Dans son travail, Ramsay, aidé par son collègue Morris W. Travers, a commencé par un échantillon d'argon hautement purifié et liquéfié, qui a par la suite soumis à une sorte de distillation cryogénique et fractionnaire. Ainsi, en 1898 et au University College de Londres, les deux chimistes anglais ont réussi à identifier et à isoler trois nouveaux gaz: Neon, Kripton et Xenon.

Le premier était le néon, qui a entretenu lorsqu'ils l'ont collecté dans un tube en verre où ils ont appliqué un choc électrique; Sa lumière intenue rouge-orange était encore plus surprenante que les couleurs du Kripton et du Xenon.

C'est de cette manière que Ramsay a donné à ce gaz le nom de «néon», qui en grec signifie «nouveau»; Un nouvel élément apparu de l'argon. Peu de temps après, en 1904 et grâce à ce travail, lui et Travers ont reçu le prix Nobel de chimie.

Néons

Ramsay n'avait pas grand-chose à voir avec les applications révolutionnaires au néon dans lesquelles l'éclairage est concerné. En 1902, l'ingénieur et inventeur de l'électricité, Georges Claude, avec Paul Delorm, a formé la société L'Air Liquide, dédiée à la vente de gaz liquéfiés aux industries et a rapidement vu le potentiel lumineux du néon.

Claude, inspiré par les inventions de Thomas Edison et Daniel McFarlan Moore, a construit les premiers tubes remplis de néon, signant un brevet en 1910. Il a vendu son produit pratiquement dans les prémisses suivantes: les néons sont réservés aux villes et aux monuments pour être très éblouissants et attrayants.

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Depuis lors, le reste de l'histoire du néon jusqu'à aujourd'hui va de pair avec l'apparition de nouvelles technologies; ainsi que le besoin de systèmes cryogéniques qui peuvent l'utiliser comme fluide de liquide de refroidissement.

Proprietes physiques et chimiques

- Apparence

Ampoule ou pot en verre avec néon excité par un choc électrique. Source: Images haute résolution d'éléments chimiques [CC par 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 3.0)]

Le néon est un gaz incolore et inodore et n'a aucune saveur. Cependant, lorsqu'un choc électrique est appliqué. Ses atomes sont ionisés ou excités, émettant des photons d'énergie qui entrent dans le spectre visible sous la forme d'un flash rougeâtre orange (image supérieure).

Les néons sont donc rouges. Plus la pression de gaz est grande, plus l'électricité requise et la luminosité rougeâtre obtenaient. Ces lumières illuminant les ruelles ou les façades des magasins sont très courantes, en particulier dans les climats froids; Depuis, l'intensité rougeâtre est telle qu'elle peut transférer la brume à partir de distances considérables.

- Masse molaire

20 1797 g / mol.

- Numéro atomique (z)

dix.

- Point de fusion

-248,59 ºC.

- Point d'ébullition

 -246 046 ºC.

- Densité

-Dans des conditions normales: 0,9002 g / L.

-Du liquide, juste au point d'ébullition: 1 207 g / ml.

- Densité de vapeur

0,6964 (en relation aérienne = 1). C'est-à-dire que l'air est 1,4 fois plus dense que le néon. Ensuite, un ballon gonflé au néon se lèvera dans les airs; bien que moins rapidement par rapport à un gonflé avec l'hélium.

- La pression de vapeur

0,9869 atm à 27 K (-246,15 ºC). Notez qu'à cette basse température, le néon exerce déjà une pression comparable à l'atmosphère.

- Chaleur de fusion

0,335 kJ / mol.

- Chaleur de vaporisation

1,71 kJ / mol.

- Capacité thermique molaire

20,79 J / (mol · k).

- Énergies d'ionisation

-Premièrement: 2080,7 kJ / mol (NE⁺ gazeux).

-Deuxième: 3952.3 kJ / mol (NE²⁺ gazeux).

-Troisième: 6122 kJ / mol (NE³⁺ gazeux).

Les énergies d'ionisation au néon sont particulièrement élevées. Cela est dû à la difficulté de retirer l'un de ses électrons de Valence à son petit atome (par rapport aux autres éléments de la même période).

- Numéro d'oxydation

Le seul numéro ou état d'oxydation probable et théorique est 0; Autrement dit, dans ses hypothétiques composés, il ne gagne pas ou ne perd pas d'électrons, mais interagit comme un atome neutre (NE⁰).

Cela est dû à sa réactivité zéro en tant que gaz noble, ce qui ne lui permet pas de gagner des électrons en raison de l'absence d'orbitale énergétiquement disponible; et ni être en mesure de les perdre avec des nombres d'oxydation positifs, en raison de la difficulté de surmonter la charge nucléaire efficace de leurs dix protons.

- Réactivité

La droite ci-dessus explique pourquoi un noble gaz est peu réactif. Cependant, parmi tous les gaz nobles et les éléments chimiques, le néon est le propriétaire de la véritable couronne de la noblesse; Il n'admet pas d'électrons d'une manière ou d'une personne, et votre propre partage non plus parce que son noyau l'empêche et ne forme donc pas de liaisons covalentes.

Le néon est moins réactif (le plus noble) que l'hélium car, bien que son rayon atomique soit plus grand, la charge nucléaire efficace de ses dix protons dépasse celle des deux protons du noyau d'hélium.

Au fur et à mesure que le groupe 18 descend, cette force diminue parce que le rayon atomique augmente considérablement; Et c'est pourquoi les autres gaz nobles (en particulier le xénon et Kripton) peuvent former des composés.

Composés

À ce jour, aucun composé stable à distance du néon n'est connu. Cependant, il a été prouvé par des études optiques et une spectrométrie de masse, l'existence de cations polyromiques telles que: [près]⁺, Faire³⁺, Rhne²⁺, Monnaie²⁺, [Neh]⁺ et [nehe]⁺.

En outre, une mention peut être faite à leurs composés de van der Walls, dans lesquels bien qu'il n'y ait pas de liaisons covalentes (du moins pas officiellement), les interactions non covalentes leur permettent de rester cohérentes dans des conditions rigoureuses.

Certains composés de ces murs van der pour le néon sont, par exemple: NE₃ (trimère), je₂Ne₂, Nenico, NEAUF, ligne, (n₂)₆Ne₇, Nec_vingtH_vingt (Complexe endoédical Fullereno), etc. Et en outre, il convient de noter que les molécules organiques peuvent également "frotter les épaules" avec ce gaz dans des conditions très spéciales.

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Le détail de tous ces composés est qu'ils ne sont pas stables; De plus, la plupart proviennent de la plupart au milieu d'un champ électrique très fort, où les atomes métalliques gazeux sont excités en compagnie de néon.

Même ayant une liaison covalente (ou ionique), certains produits chimiques ne prennent pas la peine de considérer les composés comme de vrais composés; Et par conséquent, le néon continue d'être un élément noble et inerte vu de tous les flancs "normaux".

Structure et configuration électroniques

Interactions interatomiques

L'atome de néon pourrait être visualisé comme une sphère presque compacte en raison de sa petite taille, et la grande charge nucléaire efficace de ses dix électrons, dont huit de Valence, selon sa configuration électronique:

1²2s²2 P⁶  ou [il] 2s²2 P⁶

Ainsi, l'atome ne interagit avec son environnement en utilisant ses orbitales 2s et 2p. Cependant, ils sont complètement pleins d'électrons, se conformant au célèbre octet de Valence.

Vous ne pouvez pas gagner plus d'électrons car l'orbitale 3S n'est pas de l'énergie disponible; En plus du fait que vous ne pouvez pas les perdre pour leur petit rayon atomique et que la distance "étroite" les sépare des dix protons du noyau. Par conséquent, ce atome ou n sphère est très stable, incapable de former des liaisons chimiques avec pratiquement aucun élément.

Ce sont des atomes qui définissent la phase gazeuse. Étant très petite, son nuage électronique est homogène et compact, difficile à polariser et, par conséquent, à établir des moments dipolaires instantanés qui induisent d'autres dans les atomes voisins; c'est-à-dire que les forces de dispersion entre les atomes NE sont très faibles.

Liquide et verre

C'est pourquoi la température doit descendre à -246 ºC afin que le néon puisse se déplacer de l'état gazeux vers le liquide.

Une fois à cette température, les atomes NE sont suffisamment proches pour que la dispersion force la cohésion dans un liquide; Bien qu'il ne soit apparemment pas aussi impressionnant que le fluide quantique de l'hélium liquide et de sa superfluence, il a une puissance de refroidissement 40 fois plus élevée que celle-ci.

Cela signifie qu'un système de refroidissement au néon liquide est 40 fois plus efficace qu'un hélium liquide; refroidir plus rapidement et garder la température plus longtemps.

La raison pourrait être due au fait que, même avec les atomes nés plus lourds que ceux de lui, les premiers se séparent et se dispersent plus facilement (ils chauffent) que le second; Mais leurs interactions sont si faibles pendant leurs collisions ou leurs rencontres, qu'ils ralentissent rapidement (cool)).

Lorsque la température baisse encore plus, jusqu'à -248 ºC, les forces de dispersion deviennent plus fortes et plus directionnelles, désormais capables de commander les atomes I pour cristalliser dans un verre de structure cubique centré sur les faces (FCC). Ce cristal d'hélium FCC est stable sous toutes les pressions.

Où est-il et obtenez

Supernovas et environnements glacés

Dans la formation d'une supernova, ils dispersent des jets néon qui finissent par composer ces nuages ​​d'étoiles et se rendre dans d'autres régions de l'univers. Source: pxhere.

Le néon est le cinquième élément chimique le plus abondant dans tout l'univers. En raison de son manque de réactivité, de pression à grande vapeur et de pâte légère, il échappe à l'atmosphère terrestre (bien que dans une moindre mesure que l'hélium), et peu de dissolution dans les mers. C'est pourquoi ici, dans l'air de la Terre, il a à peine une concentration de 18,2 ppm en volume.

Pour que cette concentration de néon augmente, il est nécessaire de descendre la température aux quartiers du zéro absolu; Seules les conditions possibles dans le cosmos, et dans une moindre mesure, dans les atmosphères gelées de certains géants gazeux tels que Jupiter, sur les surfaces rocheuses de météorite, ou dans l'exosphère de la lune.

Sa plus grande concentration, cependant, réside dans les novas ou les supernovas distribués dans tout l'univers; ainsi que dans les étoiles qui proviennent, plus volumineuses que notre soleil, à l'intérieur de dont les atomes néon sont produits comme nucléosynthèse entre le charbon et l'oxygène.

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Liquéfaction aérienne

Bien que sa concentration ne soit que de 18,2 ppm dans nos airs, il suffit de quelques litres de néon à partir de n'importe quel espace intérieur.

Ainsi, pour le produire, c'est nécessaire. De cette façon, leurs atomes peuvent être séparés de la phase liquide composée d'oxygène liquide et d'azote.

Isotopes

L'isotope le plus stable du néon est le ^vingtNE, avec une abondance de 90,48%. Il a également deux autres isotopes qui sont également stables, mais moins abondants: ^vingt-et-unNE (0,27%) et ²²NE (9,25%). Les autres concernent les radio-isotopes, et pour le moment quinze d'entre eux sont connus (^15-19NE et NE^23-32).

Des risques

Le néon est un gaz inoffensif de presque tous les aspects possibles. En raison de sa réactivité chimique zéro, il n'intervient pas du tout avec un processus métabolique, et tout comme il entre dans l'organisme qui le laisse sans être assimilé. Il n'a pas d'effet pharmacologique immédiat; Bien qu'il ait été associé à d'éventuels effets anesthésiques.

C'est pourquoi s'il y a une fuite de néon, cela ne représente pas une alarme inquiétante. Cependant, si la concentration d'air de ses atomes est très grande, elle peut se déplacer vers les molécules d'oxygène que nous respirons, ce qui finit par provoquer une suffocation et toute une série de symptômes qui y sont associés.

Maintenant, le néon liquide pourrait provoquer des brûlures à froid au contact, il n'est donc pas conseillé de le toucher directement. De plus, si la pression de ses conteneurs est très élevée, une fissure brusque pourrait être explosive; Non pas à cause de la présence de flammes mais par la force du gaz.

Néon ne représente pas non plus un danger pour l'écosystème. De plus, sa concentration dans l'air est très faible et il n'y a aucun problème à le respirer. Et surtout: ce n'est pas un gaz inflammable. Par conséquent, il ne brûlera jamais, quelle que soit la hauteur des températures.

Applications

Foudre

Comme mentionné, les feux rouges néon sont présents dans des milliers d'établissements. La raison en est qu'il n'y a guère une faible pression de gaz (~ 1/100 atm) afin qu'il puisse produire, au choc électrique, sa lumière caractéristique, qui a également été placée dans des publicités de différents types (publicité, signes de route, etc.).

Les tubes remplis de néons peuvent être en verre ou en plastique et acquérir toutes sortes de figures ou de formes.

Industrie électronique

Le néon est un gaz très important dans l'industrie électronique. Il est utilisé pour la fabrication de lampes fluorescentes et chauffantes; Dispositifs qui détectent le rayonnement ou les hautes tensions, les téléviseurs civescopes, les comptoirs Geiser et les caméras d'ionisation.

Lasers

Avec l'hélium, le duo Ne-He peut être utilisé pour les appareils laser, qui projettent une lumière rougeâtre.

Clatrer

S'il est vrai que le néon ne peut former aucun composé, il a été constaté que sous des pressions élevées (~ 0,4 GPa), leurs atomes sont piégés à l'intérieur de la glace pour former un clatrat. Dans ce document, les atomes NE sont confinés à une sorte de canal limité par les molécules d'eau, et dans laquelle il peut se mobiliser le long du verre.

Bien qu'il n'y ait pas beaucoup d'applications potentielles pour cette clatlate néon, à l'avenir, il pourrait être une alternative pour le stockage; ou simplement, servir de modèle pour approfondir la compréhension de ces matériaux gelés. Peut-être, sur certaines planètes, le néon est piégé dans des masses de glace.

Les références

1. Fhiver & Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
2. Centre national d'information sur la biotechnologie. (2019). Néon. Base de données PubChem. CID = 23987. Récupéré de: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gouvernement
3. J. de Smedt, w. H. Keesom et H. H. Mooy. (1930). Sur la structure cristalline du néon. Laboratoire physique à Leiden.
4. XiaoHUi Yu & Col. (2014). Structure cristalline et dynamique de l'encapsulation de l'hydrate de néon structuré ICI II. Actes de l'Académie nationale des sciences 111 (29) 10456-10461; Doi: 10.1073 / PNA.1410690111
5. Wikipédia. (2019). Néon. Récupéré de: dans.Wikipédia.org
6. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (22 décembre 2018). 10 faits néon - élément chimique. Récupéré de: Thoughtco.com
7. Docteur. Doug Stewart. (2019). Faits d'élément néon. Chimicool. Récupéré de: Chemicool.com
8. Wikipédia. (2019). Composés néon. Récupéré de: dans.Wikipédia.org
9. Nicola McDougal. (2019). L'élément néon: histoire, faits et utilisations. Étude. Récupéré de: étudier.com
10. Jane E. Boyd et Joseph Rucker. (9 août 2012). Blaze of Crimson Light: L'histoire du néon. Institut d'histoire scientifique. Récupéré de: ScienceHistory.org