Що таке неон? Особливості хімічного елемента та його властивості як простої речовини.

Неон (лат. Neon; позначається символом Ne) - елемент головної підгрупи восьмої групи, другого періоду періодичної системи хімічних елементів, з атомним номером 10. П'ятий за поширеністю елемент у Всесвіті (після водню, гелію, кисню та вуглецю). Проста речовина неон (CAS-номер: 7440-01-9) – інертний одноатомний газ без кольору та запаху.

Історія

Неон відкрили у червні 1898 року шотландський хімік Вільям Рамзай та англійський хімік Моріс Траверс. Вони виділили цей інертний газ «методом виключення», після того, як кисень, азот і все більш важкі компоненти повітря були перетворені на рідину. Елементу дали нехитру назву "неон", що в перекладі з грецької означає "новий". У грудні 1910 року французький винахідник Жорж Клод зробив газорозрядну лампу, заповнену неоном.

походження назви

Назва походить від грецьк. νέος – новий.
Існує легенда, згідно з якою назву елементу дав тринадцятирічний син Рамзая – Віллі, який запитав у батька, як той збирається назвати новий газ, помітивши при цьому, що хотів би дати йому ім'я novum (лат. – новий). Його батькові сподобалася ця ідея, проте він вважав, що назва neon, утворена від грецького синоніма, звучатиме краще.

Поширеність

У Всесвіті
У світовій матерії неон розподілений нерівномірно, проте загалом за поширеністю у Всесвіті він посідає п'яте місце серед усіх елементів - близько 0,13 % за масою. Найбільша концентрація неону спостерігається на Сонці та інших гарячих зірках, у газових туманностях, в атмосфері зовнішніх планет Сонячна система- Юпітера, Сатурна, Урана, Нептуна. В атмосфері багатьох зірок неон посідає третє місце після водню та гелію.

Земна кора
З усіх елементів другого періоду неон - найменший Землі. У рамках восьмої групи неон за змістом земної коризаймає третє місце - після аргону та гелію. Газові туманності та деякі зірки містять неону у багато разів більше, ніж його знаходиться на Землі.
На Землі найбільша концентрація неону спостерігається в атмосфері - 1,82×10 -3 % за обсягом, яке загальні запаси оцінюються в 7,8×10 14 м³. У 1 м³ повітря міститься близько 18,2 см³ неону (для порівняння: у тому ж обсязі повітря міститься лише 5,2 см³ гелію). Середній вміст неону в земній корі замало – 7×10 -9 % за масою. Усього на планеті близько 6,6×10 10 т неону. У вивержених породах знаходиться близько 109 т цього елемента. У міру руйнування порід газ випаровується в атмосферу. Щонайменше атмосферу постачають неоном і природні води.
Причину неонової бідності нашої планети вчені вбачають у тому, що колись Земля втратила свою первинну атмосферу, яка й забрала з собою основну масу інертних газів, які не могли, як кисень та інші гази, хімічно зв'язатися з іншими елементами мінералів і тим самим закріпитися на планети.

Фізичні властивості

1. Шляхетні гази – безбарвні одноатомні гази без смаку та запаху.
2. Інертні гази мають більш високу електропровідність у порівнянні з іншими газами і при проходженні через них струму яскраво світяться, зокрема неон вогненно-червоним світлом, оскільки найяскравіші його лінії лежать у червоній частині спектра.
3. Насичений характер атомних молекул інертних газів позначається і на тому, що інертні гази мають більше низькі точкизрідження та замерзання, ніж інші гази з тією ж молекулярною вагою.

Хімічні властивості

Усі благородні гази мають завершену електронну оболонку, тому вони хімічно інертні. Хімічна інертність неону виняткова, у цьому може конкурувати лише гелій. Поки що не отримано жодного його валентного з'єднання. Навіть так звані клатратні сполуки неону з водою (Ne6Н2О), гідрохіноном та іншими речовинами (подібні сполуки важких шляхетних газів - радону, ксенону, криптону і навіть аргону - широко відомі) отримати і зберегти дуже важко.
Однак, за допомогою методів оптичної спектроскопії та мас-спектрометрії встановлено існування іонів Ne + , (NeAr) + , (NeH) + і (HeNe) + .

Хімічний елемент неон широко поширений у Всесвіті, а на Землі він вважається досить рідкісним. Проте його навчилися отримувати і без візитів у відкритий космос, і тепер його застосовують у промисловості, для виготовлення радіо- та фототехніки, а також для глибоководного дайвінгу. Що таке неон? Якими властивостями та особливостями він має? Про це ми й поговоримо.

Що таке неон?

У Періодичній таблиці Менделєєва цей елемент знаходиться у восьмій групі під номером десять. Він позначається символом Ne. В якості простої речовинивін є одноатомним газом, який не має запаху, кольору і смаку.

Він існує у вигляді трьох ізотопів 20 Ne, 21 Ne та 22 Ne, стабільних за своєю природою. Найчастіше трапляється саме нуклід 20 Ne. У атмосфері нашої планети його поширеність становить майже 90%, тоді як в ізотопу 22 Ne - 9,25 %, а ізотопу 21 Ne - лише 0,27 %. Останні два ізотопи утворюються в основному завдяки космічному випромінюванню, яке впливає на ядра натрію, кремнію, алюмінію та інших елементів. Саме тому на Землі вони найчастіше присутні у повітрі, а не у воді чи земній корі. Джерело освіти на нашій планеті Неона-20 досі не відоме. Крім цих ізотопів відомо виділяють близько 16 нестабільних нуклідів з періодом розпаду від 9 зептосекунд до 3,38 хвилини.

Історія відкриття

Про те, що таке неон, стало відомо лише у наприкінці XIXстоліття. До цього наука відкрила лише два інертні гази - аргон і гелій, що займають перший і третій періоди таблиці Менделєєва. При цьому місце другого періоду залишалося порожнім, тому дослідники передбачали існування в природі як мінімум ще однієї подібної речовини. 1997 року шотландський хімік Рамзай навіть присвятив йому доповідь, яка так і називалася «Невідкритий газ». А вже в наступному роційому пощастило виявити недостатній елемент.

Щоб знайти його, вчений аналізував гелій та арагон, вивчав склад мінералів, але успіх прийшов, коли той звернувся до повітря. Він скраплював і повільно випаровував газову суміш, а потім по фракціях пропускав її через спеціальну розрядну трубку з електричним струмом. Невідкрита речовина мала мати властивості близькі до гелію, тому Рамзай сподівався виявити його в найлегшій фракції, яка випарується раніше за все.

Так і сталося. Взаємодіючи з електронами в трубці, перша фракція повітря почала світитися, і поруч із спектром гелію та аргону вчений побачив інші лінії. Вони стали підтвердженням того, що існування раніше невідомого газу. Відкритому елементу Рамзай дав грецьку назву «неон», що означає «новий».

Властивості

Про те, що таке неон, найкраще судити виходячи з його фізичних і хімічних властивостей. Цей газ є одним із найлегших. Його густина становить 0,0089999 г/см³. Закипає він за температури -246,05 °C, а плавиться при -248,6 °C.

Неон мало реагує коїться з іншими речовинами. Він важко віддає або приєднує до себе електрони, тому його відносять до благородних газів. За інертністю з ним може зрівнятися лише гелій. Досі не вдалося отримати жодного його валентного з'єднання. Він слабо розчиняється у воді, але непогано адсорбується активованим вугіллям.

Як і інші шляхетні гази, він має гарну електропровідність. Якщо провести через нього струм високої напруги– він почне світитися. У діапазоні газу налічується близько 900 ліній різних квітів, але найяскравіші з них – червоні та помаранчеві. Така властивість неона знайшла широке застосування у сфері зовнішньої реклами. Вже через дванадцять років після його відкриття на вулицях почали з'являтися червоні вивіски з назвами магазинів і кафе. Перший патент оформила компанія Claude Neon Lights Inc.

Поширення у природі

Неон, або Ne, можна назвати позаземним газом, адже у відкритому космосі та інших астрономічних об'єктах його набагато більше, ніж нашій планеті. Особливо багато його в атмосфері Урана, Нептуна, Сатурна, Юпітера, у туманностях та дуже гарячих зірках. Крім того, він міститься в метеоритах та інших космічних тілах.

У всьому Всесвіті газ займає п'яте місце за поширеністю, поступаючись пальмою першості водню, гелію, кисню та вуглецю. Його вміст масою становить приблизно 0,13 % по масі.

На землі він вважається рідкісним елементом. У земній корі його міститься близько 7 · 10 -9 %, приблизно 2 · 10 -8 % - у водах океану та солоних водоймах. Найбільша концентрація цього хімічного елементаспостерігається в атмосфері планети, там його вміст становить 1,82 10 -3 % за обсягом.

Як його одержують?

Через невелику поширеність неону в гірських породах і воді, його основним джерелом є атмосферне повітря. З нього газ одержують за допомогою сильного охолодження. При температурі рідкого азоту неон кристалізується і легко відокремлюється від гелію, який залишається в газоподібному стані.

Його також отримують як побічний продукт, під час видобутку з повітря азоту та кисню. У такому випадку для відділення газу використовують адсорбції активованим вугіллям. Для визначення неону зазвичай застосовується спектральне випромінювання чи хроматографічний аналіз.

Сфери використання

Хімічний елемент неон досі застосовується у вивісках та рекламних банерах, при цьому для отримання різних кольорів його змішують і з іншими речовинами. Разом з гелієм він використовується для виготовлення лазерів, самостійно - для фотоапаратури.

Рідкий неон має кращу теплоємність, ніж гелій, і коштує набагато дешевше. Разом з воднем його застосовують як холодоагент для різних холодильних установок. Кріогенні камери на основі цих газів необхідні медицині для заморожування живих тканин. Суміш неону та гелію використовується для полегшення стану пацієнтів із утрудненням дихання, для цього її поширюють у кімнатах, які наповнюють безазотним повітрям.

Неон(Лат. Neonum), Ne, хімічний елемент VIII групи періодичної системи Менделєєва, відноситься до інертних газів, атомний номер 10, атомна маса 20,179. На Землі присутній головним чином атмосфері, вміст Неону у якій оцінюється в 7,1·10 11 т. У 1 м 3 повітря знаходиться близько 16 см 3 Неону. Атмосферний Неон складається із суміші трьох стабільних ізотопів: 20 Ne, 21 Ne та 22 Ne; переважає 20 Ne (90,92%). Неон відкрито 1898 року англійськими вченими У. Рамзаєм і M. Траверсом щодо легколегучої фракції рідкого повітря; Назва походить від грецького neos - новий.

За звичайних умов Неон - газ без кольору та запаху. При 0°C та 760 мм рт. ст. (101 кн/м 2) щільність Неону 0,900 г/л, t пл -248,6 °C, t кіп (при 101 кн/м 2) -245,9 °C, розчинність у воді 10,4 мл/л; кристалічна решіткатвердого Неона кубічна; параметр а елементарного осередку дорівнює 4,52 Å при -253 °C. Молекула Неон одноатомна. Зовнішня електронна оболонка атома Неону містить 8 електронів та дуже стійка; хімічні сполукиНеони ще не синтезовані.

Отримують Неон під час поділу повітря. Застосування Неона пов'язане головним чином електротехнічної промисловістю. Лампи, заповнені Неоном, що дають червоне свічення, використовують у портах, на аеродромах і т. д. Рідкий Неон починають застосовувати для отримання низьких температур.

ВИЗНАЧЕННЯ

Неон- Десятий елемент Періодичної таблиці. Позначення – Ne від латинського «neon». Розташований у другому періоді, VIIIА групі. Належить до групи інертних (шляхетних) газів. Заряд ядра дорівнює 10.

Неон є безбарвним, важко зріджуваним газом. Вміст неону повітря становить 0,0015% (про.). Він практично не розчиняється у воді, погано розчиняється в етанолі. Утворює клатрат складу 8Ne×46Н 2 О. Хімічно інертний, не реагує з іншими речовинами (простими і складними).

Атомна та молекулярна маса неону

Відносна молекулярна маса M r- Це молярна маса молекули, віднесена до 1/12 молярної маси атома вуглецю-12 (12 С). Це безрозмірна величина.

Відносна атомна маса A r- Це молярна маса атома речовини, віднесена до 1/12 молярної маси атома вуглецю-12 (12 С).

Оскільки у вільному стані неон існує у вигляді одноатомних молекул Ne, значення його атомної та молекулярної мас збігаються. Вони дорівнюють 20,1797.

Ізотопи неону

Неон може бути у вигляді трьох ізотопів 20 Ne (90,48%), 21 Ne (0,27%) і 22 Ne (9,25%). Їхні масові числа дорівнюють 20, 21 і 22 відповідно. Ядро атома ізотопу неону 20 Ne містить десять протонів і десять нейтронів, а ізотопів 21 Ne і 22 Ne - така сама кількість протонів, одинадцять і дванадцять нейтронів відповідно.

Існує також шістнадцять нестабільних ізотопів неону.

Іони неону

Як і гелій при сильному збудженні атомів, неон утворює молекулярні іони типу Ne 2 + :

σ s 2 σ s * σ z 2 π 4 x,y π *4 x,y σ z *1 .

Молекула та атом неону

У вільному стані неон існує як одноатомних молекул Ne.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1