neon

eiendommer
[ He ] 2 s 2 2 p 6 10 Ne Periodiske tabell
Som regel
Navn , symbol , atomnummer	Neon, Ne, 10
Elementkategori	Edelgasser
Gruppe , periode , blokk	18 , 2 , s
Se	Fargeløs gass
CAS-nummer	7440-01-9
EF-nummer	231-110-9
ECHA InfoCard	100.028.282
Massedel av jordens konvolutt	0,005  spm
Atomisk
Atommasse	20, 1797 (6) et al
Kovalent radius	58.00
Van der Waals-radius	154 pm
Elektronkonfigurasjon	[ He ] 2 s 2 2 p 6
1. Ioniseringsenergi	21.564540 (7) eV ≈ 2 080.66 kJ / mol
2. Ioniseringsenergi	40.96297 (4) eV ≈ 3 952.32 kJ / mol
3. Ioniseringsenergi	63.4233 (3) eV ≈ 6 119.42 kJ / mol
4. Ioniseringsenergi	97.1900 (25) eV ≈ 9 377.41 kJ / mol
5. Ioniseringsenergi	126.247 (12) eV ≈ 12 181 kJ / mol
Fysisk
Fysisk tilstand	gassformig
Krystallstruktur	Kubikkområdesentrert
tetthet	0,900 kg m −3 ved 273 K.
magnetisme	diamagnetisk ( Χ m = −3,8 10 −9 )
Smeltepunkt	24,56 K (−248,59 ° C)
kokepunkt	27,15 K (−246 ° C)
Molar volum	(solid) 13,23 · 10 −6 m 3 · mol −1
Fordampningsvarme	1,9 kJ / mol
Fusjonsvarme	0,34 kJ mol −1
Lydens hastighet	435 m s −1
Termisk ledningsevne	0,0491 W m −1 K −1
Isotoper
isotop NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 18 Ne {syn.} 1,67 s ε 4446 18 F 19 Ne {syn.} 17.34 ms ε 3.238 19 F. 20 Ne 90,48  % Stabil 21 Ne 0,27% Stabil 22 Ne 9,25% Stabil 23 Ne {syn.} 34,24 s β - 4.376 23 Vel 24 Ne {syn.} 3,38 min β - 2,470 24 Vel
For andre isotoper, se listen over isotoper
NMR- egenskaper
Spin quantum nummer jeg γ i rad · T −1 · s −1 E r  ( 1 H) f L ved B = 4,7 T i MHz 21 Ne 3/2 −2.112 · 10 7 0,0025 15.8
sikkerhetsinstruksjoner
GHS faremerking Fare H- og P-setninger H: 280 P: 403
Så langt som mulig og vanlig, brukes SI-enheter . Med mindre annet er oppgitt, gjelder opplysningene standardbetingelser .

Neon ( gresk νέος Néos , tysk 'nye' ) er et grunnstoff med symbolet Ne og atomnummer  10.

I det periodiske systemet er det i den 8.  hovedgruppen eller den 18.  IUPAC-gruppen og er derfor en av edelgassene . Som de andre edelgassene er det en fargeløs, ekstremt inert, monatomisk gass. I mange egenskaper, som smelte- og kokepunkter eller tetthet , står den mellom lettere helium og tyngre argon .

I universet er neon et av de vanligste elementene på jorden, men det er relativt sjeldent, for som med helium har mye av gassen rømt ut i rommet. Det finnes hovedsakelig i jordens atmosfære , bare små mengder er omsluttet av bergarter.

I likhet med krypton og xenon ble neon oppdaget i 1898 av William Ramsay og Morris William Travers gjennom fraksjonell destillasjon av flytende luft. De mest kjente bruksområdene er lysstoffrørene med neonfylling (neonlamper), der neon gleder seg til å gløde av gassutslipp i en typisk oransjerød farge.

historie

William Ramsay

I 1894 oppdaget Lord Rayleigh og William Ramsay argon som den første edelgassen . Ramsay isolert i 1895 og den tidligere eneste av solspekteret kjent helium fra uranmalm . Fra lovene i det periodiske systemet erkjente han at mellom helium og argon måtte det være et annet grunnstoff med en atommasse på omtrent 20  u .

Derfor undersøkte han først fra 1896 forskjellige mineraler og meteoritter og gassene som ble gitt av dem når de ble oppvarmet eller oppløst. Ramsay og hans kollega Morris William Travers lyktes imidlertid ikke; helium og, sjeldnere, argon ble funnet. Undersøkelsen av varme gasser fra Cauterets i Frankrike og fra Island ga heller ingen resultater.

Til slutt begynte de å undersøke 15 liter rå argon isolert fra flytende luft og skille dem ved kondensering og brøkdestillasjon . Det første elementet som ble separert og oppdaget i flammespekteret var krypton ; 13. juni 1898 ble et lettere element endelig isolert fra den lavere kokende fraksjonen av rå argon. Ramsay og Travers kalte dette neon , etter den greske νέος Néos , tysk 'nye' . En kort tid senere var de i stand til å trekke ut et annet element, xenon , fra fraksjonen som inneholder krypton .

Den første applikasjonen av den nylig oppdagede gassen var neonlampen utviklet i 1910 av franskmannen Georges Claude : neon fylt i et glassrør stimuleres til å lyse av høye spenninger.

Nukleosyntese

Neon, spesielt isotopen ²⁰ Ne, er et viktig mellomprodukt i nukleosyntese i stjerner, men dannes bare når karbon brennes . Under forbrenning av helium ved rundt 200 · 10 ⁶  K , dannes ikke ²⁰ Ne på grunn av det lille fangst-tverrsnittet på ¹⁶ O for α-partikler; bare isotopene ²¹ Ne og ²² Ne kan oppstå fra den tyngre ¹⁸ O. Hvis temperaturen og tettheten til en stjerne øker betydelig etter at helium er forbrukt, oppstår karbonforbrenning, der to karbonatomer smelter sammen for å danne en eksit magnesiumisotop ²⁴ Mg *. Fra dette dannes ²⁰ Ne ved α-forfall .

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

Hvis temperaturen og trykket fortsetter å øke, oppstår neonforbrenninger , der ²⁰ Ne reagerer i α-forfall til ¹⁶ O eller smelter sammen med heliumkjernene dannet for å danne ²⁴ Mg.

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

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

På grunn av den høyere følsomheten på ²⁰ Ne sammenlignet med ¹⁶ O for gammastråling , skjer dette før de faktisk forventede reaksjonene til den lettere oksygenkjernen. Oksygenforbrenning skjer først etter at neonet brenner , der det dannes ¹⁶ O tyngre grunnstoffer som silisium , fosfor og svovel .

Hendelse

Neon er et av de vanligste elementene i universet , bare hydrogen , helium, oksygen , karbon og nitrogen er mer vanlige. På den annen side, som helium, er det relativt sjeldent på jorden ; den totale andelen av jordskallet er rundt 0,005  ppm . Det meste av neon er i atmosfæren, med et gjennomsnittlig innhold på 18,18 ppm er det den vanligste edelgassen etter argon. Fra den forskjellige fordelingen av lette og tunge isotoper av neon på jorden og solen, kan det konkluderes med at en stor del av neonet har rømt fra atmosfæren siden jordens dannelse, og at fortrinnsvis de tyngre isotopene ²¹ Ne og ²² Ne har blitt igjen.

Neon finnes også i små mengder i jordens bergarter. Den ble funnet i granitt , basaltbergarter , diamanter og vulkanske gasser . På grunn av forskjellige isotopiske sammensetninger antas det at dette neonet har tre forskjellige opprinnelser: Urneon , hvis sammensetning tilsvarer solens og som er innesluttet i diamanter eller i jordens kappe uten kontakt med atmosfæren; atmosfærisk neon og neon skapt av spallasjonsreaksjoner med kosmiske stråler .

På gassplaneter som Jupiter kan neonet ikke unnslippe på grunn av den høye tyngdekraften , den isotopiske sammensetningen tilsvarer derfor den under dannelsen av planeten. Som bestemt av romsonden Galileo , tilsvarer forholdet mellom ²⁰ Ne og ²² Ne solens, noe som gjør det mulig å trekke konklusjoner om formasjonsforholdene, for eksempel temperaturen, da gassplanetene ble dannet.

Utvinning og presentasjon

Neon kan fås som et biprodukt av luftseparasjon ved hjelp av Linde-prosessen . Etter separering av vann , karbondioksid , oksygen, edelgassene som koker ved høyere temperaturer og mesteparten av nitrogenet, gjenstår en gassblanding som består av 35% neon, samt helium , hydrogen og ca. 50% nitrogen (begge proporsjoner ). Dette kan skilles fra på forskjellige måter, slik at det til slutt oppnås de rene gassene neon og helium. En mulighet er å skille gassene gjennom kondens ved forskjellige kokepunkter og ved å bruke Joule-Thomson-effekten . Etter at hydrogenet er separert ved hjelp av en katalytisk reaksjon med tilsatt oksygen og vannet er fjernet, blir nitrogenet først flytende ved 30 bar og 66  K og separert. Etter å ha fjernet det gjenværende nitrogenet ved adsorpsjon på kiselgel , gjenstår en gassblanding av ca. 76% neon og 24% helium. Denne komprimeres først til 180 bar ved romtemperatur og avkjøles deretter gradvis til 50 K. Ved utvidelse til 25 bar og deretter til 1,5 bar kondenserer neon, mens helium forblir gassformet. Fin separasjon utføres deretter ved utbedring .

Et alternativ er adsorpsjon. For dette formål, etter at nitrogenet er blitt separert, adsorberes neon på et bærermateriale ved 5 bar og 67 K. Dette frigjør neon igjen ved 3 bar, slik at det kan skilles fra helium. For å oppnå større renhet adsorberes neon to ganger etter hverandre.

eiendommer

Fysiske egenskaper

kubikk tettpakning av solid neon, a  = 443 pm

Linjespekter av gassutslipp i neon

Under normale forhold er neon en monatomisk, fargeløs og luktfri gass som kondenserer ved 27 K (−246 ° C) og stivner ved 24,57 K (−248,59 ° C). Den har det minste temperaturområdet av alle elementene der den er flytende. I likhet med de andre edelgassene bortsett fra helium, krystalliserer neon i en kubisk nærmeste pakning av kuler med gitterparameteren a  = 443  pm .

Som alle edelgasser har neon bare lukkede elektronskall ( edelgasskonfigurasjon ). Dette forklarer hvorfor gassen alltid er monatomisk og reaktiviteten er lav.

Med en tetthet på 0,9 kg / m ³ ved 0 ° C og 1013 hPa, er neon litt lettere enn luft, så den stiger. I fasediagrammet er trippelpunktet ved 24,56 K og 43,37 kPa, det kritiske punktet ved 44,4 K, 265,4 kPa og en kritisk tetthet på 0,483 g / cm ³ .

Neon er dårlig løselig i vann; maksimalt 10,5 ml neon kan oppløses i en liter vann ved 20 ° C.

Som andre edelgasser, viser neon et karakteristisk spekter av linjer under gassutslipp . Siden linjene i det synlige spektrale området hovedsakelig er i det røde til gule området, vises gassen i en typisk rød farge når den slippes ut.

Kjemiske egenskaper

Som en typisk edelgass er neon ekstremt inert; som med helium er ingen forbindelser av elementet kjent hittil. Selv klatrater , der andre edelgasser er fysisk innesluttet i andre forbindelser, er ukjente. I følge teoretiske beregninger er neon det minst reaktive elementet. Den beregnede entalpi av dissosiasjon for forbindelser av typen NgBeO (Ng: edelgass) er lavest for det neon forbindelsen. Det viste seg at selv neonanalogen til den eneste kjente heliumforbindelsen, HHeF, som er stabil i henhold til beregninger, ikke skulle være stabil. Mulige forklaringer på disse resultatene er større fluor-hydrogen-avstander og dermed svakere attraktive krefter i HNe ⁺ -ionen sammenlignet med heliumartene eller frastøtende p-π-interaksjoner i neonkationer.

Bare noen få ioner der neon er involvert er kjent fra massespektrometriske studier . Disse inkluderer Ne ⁺ ion og noen element neonioner som ArNe ⁺ , HeNe ⁺ og HNe ⁺ .

Isotoper

Totalt er 19 isotoper av neon mellom ¹⁵ Ne og ³⁴ Ne kjent. Av disse er tre, ²⁰ Ne, ²¹ Ne og ²² Ne stabile og forekommer også i naturen. Med en andel på 90,48% er ²⁰ Ne den klart vanligste. Med en andel på 0,27% er ²¹ Ne den sjeldneste på jorden og ²² Ne forekommer med en frekvens på 9,25% i den naturlige isotopfordelingen på jorden. Alle andre isotoper har korte halveringstider på maksimalt 3,38 minutter ved ²⁴ Ne.

På grunn av tapet av neon i rommet og dets dannelse i kjernefysiske reaksjoner, er ikke alltid forholdet mellom ²⁰ Ne / ²² Ne og ²¹ Ne / ²² Ne av neon, som er innesluttet i bergarter og ikke har kontakt med atmosfæren, det samme . Derfor kan det trekkes konklusjoner om dannelsen ut fra isotopforholdene. For eksempel økes innholdet av ²¹ Ne i bergarter der neon ble dannet gjennom spallasjonsreaksjoner . Urneon, som var fanget i bergarter og diamanter før en stor del av neonet gikk tapt, har en høyere andel på ²⁰ Ne.

→ Liste over neonisotoper

Biologisk betydning

I likhet med de andre edelgassene har neon ingen biologisk betydning på grunn av dens treghet og er også ikke-giftig. I høyere konsentrasjoner har den en kvelende effekt ved å forskyve oksygenet. Ved trykk på mer enn 110 bar virker det narkotisk .

bruk

Helium-neon laser i drift

På grunn av sjeldenhet og komplisert produksjon og tilhørende høyere pris sammenlignet med lignende argon, brukes neon bare i mindre mengder. Neon er fyllgassen i lysrør og glødelamper , der den stimuleres av gassutslipp til å gløde i en typisk oransjerød farge. Neon brukes også som fyllgass i blits- og stroboskoplamper .

Helium-neonlasere , der en blanding av helium og neon brukes, er blant de viktigste laserne. Den nødvendige populasjonsinversjonen av laseren oppnås gjennom eksitering av helium og den strålingsfrie overgangen fra elektroner til neon. Den stimulerte utslipp skjer på neon ved bølgelengder på 632,8 nm (rød) samt 1152,3 nm og 3391 nm (infrarød). Ytterligere laseroverganger, for eksempel i det grønne spektralområdet ved 543,3 nm, er mulige.

Flytende neon kan brukes som kjølemiddel . Den har en kjølekapasitet 40 ganger høyere enn flytende helium og tre ganger høyere enn hydrogen.

I en blanding med oksygen kan neon brukes som pustegass for dykking på store dyp. Imidlertid er det bare sjelden brukt fordi det har en høyere pris sammenlignet med lignende brukbart helium og også har større pustebestandighet .

Neongassutslippsrør av forskjellige design

litteratur

• P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: Noble Gases. I: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Wiley-VCH, Weinheim 2006; doi: 10.1002 / 14356007.a17_485 .
• Inngang til neon. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, åpnet 19. juni 2014.
• AF Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Lærebok for uorganisk kjemi . 102. utgave. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , s. 417-429.

weblenker

Wiktionary: Neon  - forklaringer av betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser

Individuelle bevis

1. ↑ ^{a b} Harry H. Binder: Leksikon av de kjemiske elementene. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
2. ↑ Verdiene for eiendommene (infoboks) er hentet fra www.webelements.com (Neon) , med mindre annet er oppgitt .
3. ↑ Michael E. Wieser, Tyler B. Coplen: Atomic vekter av elementene (IUPAC teknisk rapport). I: Ren og anvendt kjemi . Volum 83, nr. 2, 2011, s. 359-396, doi: 10.1351 / PAC-REP-10-09-14 (fri fulltekst).
4. ^ IUPAC, Standard Atomic Weights Revised 2013 .
5. ↑ ^{a b c d e} entry on neon in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. and NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1) . Red.: NIST , Gaithersburg, MD. doi : 10.18434 / T4W30F ( https://physics.nist.gov/asd ).  Hentet 11. juni 2020.
6. ↑ ^{a b c d e} entry on neon at WebElements, https://www.webelements.com , åpnet 11. juni 2020.
7. ↑ ^{a b c} Oppføring på neon i stoffdatabasen til GESTIS til IFA , åpnet 25. april 2017. (JavaScript kreves)
8. ↑ Robert C. Weast (red.): CRC Handbook of Chemistry and Physics . CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9 , s. E-129 til E-145. Verdiene der er basert på g / mol og gitt i cgs-enheter. Verdien som er angitt her er SI-verdien beregnet ut fra den, uten en måleenhet.
9. ↑ ^{a b} Yiming Zhang, Julian RG Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values ​​for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. I: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, s. 328-337; doi: 10.1021 / je1011086 .
10. ↑ David R. Lide (red.): CRC Handbook of Chemistry and Physics . 90. utgave. (Internett-versjon: 2010), CRC Press / Taylor og Francis, Boca Raton, FL, Geophysics, Astronomy, and Acoustics, s. 14-49. ved 0 ° C.
11. ^ ^{A b} William Ramsay: Atmosfærens sjeldne gasser . Nobelpristale 12. desember 1904.
12. ↑ Patentsøknad US1125476 System for belysning av selvlysende rør. Registrert 8. oktober 1911, publisert 19. januar 1915, søker: Georges Claude.
13. ↑ LR Buchmann, CA Barnes: Atomreaksjoner i heliumforbrenning og senere hydrostatisk brenningstrinn. I: Nuclear Physics A. 777, 2006, s. 254-290; doi: 10.1016 / j.nuclphysa.2005.01.005 .
14. ^ SE Woosley, A. Heger: Evolusjonen og eksplosjonen av massive stjerner. I: Rev. Mod. Phys. Volum 74, 2002, s. 1015-1071, doi: 10.1103 / RevModPhys.74.1015 .
15. ^ David R. Williams: Earth Fact Sheet . NASA , Greenbelt, fra 20. mai 2009.
16. ↑ ^{a b} Alan P. Dickin: Radiogen isotopgeologi. 2. utgave. Cambridge University Press, 2005, ISBN 0-521-82316-1 , s. 303-307.
17. ^ PR Mahaffy, HB Niemann, A. Alpert, SK Atreya, J. Demick, TM Donahue, DN Harpold, TC Owen: Edelgass overflod og isotopforhold i atmosfæren til Jupiter fra Galileo Probe Mass Spectrometer. I: J. Geophys. Res. Bind 105, 2000, s. 15061-15071, doi: 10.1029 / 1999JE001224 .
18. ↑ ^{a b c} P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: Noble Gases. I: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Wiley-VCH, Weinheim 2006, doi: 10.1002 / 14356007.a17_485 .
19. ↑ K. Schubert: En modell for krystallstrukturene til de kjemiske elementene. I: Acta Crystallographica. 30, 1974, s. 193-204; doi: 10.1107 / S0567740874002469 .
20. ↑ Oppføring på neon (faseendringsdata). I: P. J. Linstrom, W. G. Mallard (red.): NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69 . National Institute of Standards and Technology , Gaithersburg MD, åpnet 17. november 2019.
21. ↑ ^{a b c} Oppføring på neon. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, åpnet 19. juni 2014.
22. ↑ Errol G. Lewars: Modellering Marvels: Computational påvente av Novel molekyler. Springer Verlag, 2008, ISBN 978-1-4020-6972-7 , s. 69-80.
23. ↑ David R. Lide (red.): CRC Handbook of Chemistry and Physics . 90. utgave. (Internett-versjon: 2010), CRC Press / Taylor og Francis, Boca Raton, FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, s. 4-23.
24. ↑ G. Audi, FG Kondev, Meng Wang, WJ Huang, S. Naimi: Den NUBASE2016 evaluering av kjernefysiske egenskaper. I: Chinese Physics C. Volum 41, 2017, s. 030001, doi: 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 ( fulltekst ).
25. ↑ Neon 4.5. (PDF; 304 kB) Linde AG , 2. mai 2011, åpnet 16. juni 2018 . 
26. ^ Walter J. Moore, Dieter O. Hummel: Fysisk kjemi. 4. utgave. de Gruyter, 1986, ISBN 3-11-010979-4 , s. 284 ( begrenset forhåndsvisning i Google- boksøk ).
27. ↑ Inntasting på helium-neon laser. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, åpnet 19. juni 2014.
28. ^ Alfred A. Bove, Jefferson Carroll Davis: Bove og Davis dykkemedisin. 4. utgave. Elsevier, 2004, ISBN 0-7216-9424-1 , s. 121.
29. ↑ Patent US3815591 : Dykkegassblandinger og metoder for dykking. Publisert 28. april 1972 , søker: Union Carbide Co., oppfinner: Heinz Schreiner, Robert Hamilton, Arthur Francis. ‌