História de neon, propriedades, estrutura, riscos, usa

Ele néon É um elemento químico que é representado pelo símbolo NE. É um gás nobre cujo nome em grego significa nova, uma qualidade que pode sustentar por décadas não apenas para o flash de sua descoberta, mas também adornando cidades no desenvolvimento de sua modernização com sua luz.

Todos nós já ouvimos falar de luzes de neon, que realmente correspondem a nada mais que as árvores vermelhas; A menos que sejam misturados com outros gases ou aditivos. Hoje eles têm um ar bizarro em comparação com os recentes sistemas de iluminação; No entanto, o neon é muito mais do que uma fonte moderna e impressionante de luz.

Dragão feito de tubos cheios de neon e outros gases que, ao receber uma corrente elétrica, são ionizados e emitidos luzes e cores características. Fonte: AndrewkeenanananRichardson [CC0].

Esse gás que consiste praticamente ne, indiferente um ao outro, representa a substância mais inerte e nobre de todas; É o elemento mais inerte da tabela periódica e, atualmente e formalmente, não se sabe um composto estável o suficiente. É ainda mais inerte do que o próprio Helio, mas também mais caro.

O alto custo do néon é porque não é extraído do subsolo, como no hélio, mas da liquefação e destilação criogênica do ar; Mesmo quando está presente na atmosfera com abundância suficiente para obter um enorme volume de neon.

É mais fácil extrair o hélio das reservas de gás natural, misturar ar e extrair o neon. Além disso, sua abundância é menor que a de hélio, dentro e fora da terra. No universo, o néon está nas Novas e nas Supernovas, bem como em regiões suficientemente congeladas para impedir que ele escape.

Em sua forma líquida, é um refrigerante muito mais eficaz que o hélio líquido e o hidrogênio. É também um elemento presente na indústria eletrônica no que diz respeito a lasers e equipamentos que detectam radiação.

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História

Berço de Argon

A história do néon está intimamente relacionada à do restante dos gases que compõem o ar e suas descobertas. O químico inglês Sir William Ramsay, junto com seu mentor John William Strutt.

De uma amostra de ar que eles conseguiram. Sua paixão científica também o levou à descoberta de hélio, depois de dissolver o mineral de Cleveite em um meio ácido e a coleta caracterizar o gás liberado.

Então, Ramsay suspeitava que havia um elemento químico localizado entre hélio e argônio, dedicando tentativas fracassadas de encontrá -las em amostras minerais. Até finalmente ele considerou que no argônio deveria estar "escondido" outros gases menos abundantes no ar.

Assim, os experimentos que levaram à descoberta do néon começaram com o argônio condensado.

Descoberta

Em seu trabalho, Ramsay, ajudado por seu colega Morris W. Travers, começou com uma amostra de argônio altamente purificada e liquefeito, que posteriormente submetida a uma espécie de destilação criogênica e fracionária. Assim, em 1898 e no University College London, ambos os químicos ingleses conseguiram identificar e isolar três novos gases: Neon, Kripton e Xenon.

O primeiro foi o néon, que vislumbrou quando o colecionaram em um tubo de vidro onde aplicaram um choque elétrico; Sua intensa luz vermelha-laranja foi ainda mais surpreendente do que as cores do Kripton e Xenon.

Foi assim que Ramsay deu a esse gás o nome de 'neon', que em grego significa 'novo'; Um novo elemento apareceu de argônio. Logo depois, em 1904 e graças a este trabalho, ele e Travers receberam o Prêmio Nobel de Química.

Luzes de neon

Ramsay tinha pouco a ver com as aplicações revolucionárias de néon nas quais a iluminação está preocupada. Em 1902, o engenheiro elétrico e inventor, Georges Claude, juntamente com Paul Delorm, formou a empresa L'Air Liquide, dedicada a vender gases liquefeitos para as indústrias e logo viu o potencial luminoso do neon.

Claude, inspirado nas invenções de Thomas Edison e Daniel McFarlan Moore, construiu os primeiros tubos cheios de néon, assinando uma patente em 1910. Ele vendeu seu produto praticamente sob a seguinte premissa: as luzes de neon são reservadas para cidades e monumentos para serem muito deslumbrantes e atraentes.

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Desde então, o restante da história do neon até hoje anda de mãos dadas com o aparecimento de novas tecnologias; bem como a necessidade de sistemas criogênicos que podem usá -lo como um fluido de líquido de arrefecimento.

Propriedades físicas e químicas

- Aparência

Ampoule ou jarra de vidro com neon animado por um choque elétrico. Fonte: imagens de alta resolução de elementos químicos [CC por 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)]

O neon é um gás incolor e inodoro e não tem sabor. No entanto, quando um choque elétrico é aplicado. Seus átomos são ionizados ou excitados, emitindo fótons de energia que entram no espectro visível na forma de um flash avermelhado laranja (imagem superior).

As luzes de neon são, então, vermelho. Quanto maior a pressão do gás, maior a eletricidade necessária e o brilho avermelhado obtido. Essas luzes iluminando os becos ou fachadas das lojas são muito comuns, especialmente em climas frios; Desde então, a intensidade avermelhada é tal que pode transferir a névoa de distâncias consideráveis.

- Massa molar

20.1797 g/mol.

- Número atômico (Z)

10.

- Ponto de fusão

-248,59 ºC.

- Ponto de ebulição

 -246.046 ºC.

- Densidade

-Em condições normais: 0,9002 g/l.

-Do líquido, bem no ponto de ebulição: 1.207 g/ml.

- Densidade do vapor

0,6964 (em relação aérea = 1). Isto é, o ar é 1,4 vezes mais denso que o néon. Então, um balão inflado de néon aumentará no ar; Embora menos rapidamente em comparação com um inflado com hélio.

- Pressão de vapor

0,9869 atm a 27 K (-246,15 ºC). Observe que naquela temperatura baixa o néon já exerce uma pressão comparável à atmosférica.

- Calor de fusão

0,335 kJ/mol.

- Calor de vaporização

1,71 kJ/mol.

- Capacidade de calor molar

20,79 J/(mol · k).

- Energias de ionização

-Primeiro: 2080,7 KJ/mol (NE⁺ gasoso).

-Segundo: 3952.3 KJ/mol (NE²⁺ gasoso).

-Terceiro: 6122 KJ/mol (NE³⁺ gasoso).

As energias de ionização de neon são particularmente altas. Isso se deve à dificuldade de remover um de seus elétrons de Valência para seu pequeno átomo (em comparação com os outros elementos do mesmo período).

- Número de oxidação

O único número ou estado provável e teórico de oxidação é 0; Isto é, em sua hipotética composta, não ganha ou perde elétrons, mas interage como um átomo neutro (ne⁰).

Isso se deve à sua reatividade zero como gás nobre, que não permite obter elétrons devido à falta de um orbital energeticamente disponível; e nem ser capaz de perdê -los com números de oxidação positiva, devido à dificuldade de superar a carga nuclear eficaz de seus dez prótons.

- Reatividade

A direita acima explica por que um gás nobre é um pouco reativo. No entanto, entre todos os gases nobres e elementos químicos, o néon é o proprietário da verdadeira coroa da nobreza; Ele não admite elétrons de forma alguma ou ninguém, nem sua própria parte pode porque seu núcleo o impede e, portanto, não forma ligações covalentes.

O neon é menos reativo (mais nobre) que o hélio porque, embora seu raio atômico seja maior, a carga nuclear efetiva de seus dez prótons excede a dos dois prótons do núcleo do hélio.

À medida que o grupo 18 desce, essa força diminui porque o raio atômico aumenta consideravelmente; E é por isso que os outros gases nobres (especialmente o Xenon e Kripton) podem formar compostos.

Compostos

Até o momento, nenhum composto remotamente estável do néon é conhecido. No entanto, foi comprovado por meio de estudos ópticos e espectrometria de massa, a existência de cátions polirômicos como: [próximo]⁺, Wne³⁺, Rhne²⁺, Dinheiro²⁺, [Neh]⁺ e [nehe]⁺.

Além disso, pode ser feita menção aos seus compostos de van der Walls, nos quais, embora não haja ligações covalentes (pelo menos não formalmente), interações não -covalentes permitem que eles permaneçam coesos em condições rigorosas.

Alguns desses compostos de paredes van der para neon são, por exemplo: ne₃ (trimer), eu₂Ne₂, Nenico, Neauf, linha, (n₂)₆Ne₇, Nec_vinteH_vinte (Complexo endoedical FulleRereno), etc. Além disso, deve -se notar que moléculas orgânicas também podem "esfregar os ombros" com este gás em condições muito especiais.

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O detalhe de todos esses compostos é que eles não são estáveis; Além disso, a maioria se origina no meio de um campo elétrico muito forte, onde átomos de metal gasosos estão excitados na companhia de neon.

Mesmo tendo um link covalente (ou iônico), alguns produtos químicos não têm o trabalho de pensar sobre eles como verdadeiros compostos; E, portanto, o néon continua sendo um elemento nobre e inerte visto de todos os flancos "normais".

Estrutura e configuração eletrônica

Interações interatômicas

O átomo de neon pode ser visualizado como uma esfera quase compacta devido ao seu tamanho pequeno, e a grande carga nuclear eficaz de seus dez elétrons, oito dos quais são de Valencia, de acordo com sua configuração eletrônica:

1s²2s²2 p⁶  ou [ele] 2s²2 p⁶

Assim, o Atom NE interage com seu ambiente usando seus orbitais 2s e 2p. No entanto, eles estão completamente cheios de elétrons, cumprindo o famoso octeto de Valencia.

Você não pode ganhar mais elétrons porque o orbital 3S não é energia disponível; Além do fato de que você não pode perdê -los por seu pequeno raio atômico e a distância "estreita" os separa dos dez prótons do núcleo. Portanto, este átomo ou n esfera é muito estável, incapaz de formar ligações químicas com praticamente nenhum elemento.

Estes são átomos que definem a fase gasosa. Sendo muito pequeno, sua nuvem eletrônica é homogênea e compacta, difícil de polarizar e, portanto, estabelecer momentos dipolares instantâneos que induzem outros em átomos vizinhos; isto é, as forças de dispersão entre os átomos de NE são muito fracas.

Líquido e vidro

É por isso que a temperatura deve descer para -246 ºC para que o néon possa se mover do estado gasoso para o líquido.

Uma vez nesta temperatura, os átomos de NE estão próximos o suficiente para que a dispersão force a coesão em um líquido; Embora aparentemente não seja tão impressionante quanto o fluido quântico do hélio líquido e sua supérflua, ele tem um poder de resfriamento 40 vezes maior que isso.

Isso significa que um sistema de resfriamento líquido de neon é 40 vezes mais eficiente que um hélio líquido; esfriar mais rápido e mantenha a temperatura por mais tempo.

O motivo pode ser devido ao fato de que, mesmo com os átomos mais pesados ​​do que os dele, os primeiros separados e se dispersam mais facilmente (eles aquecem) do que o último; Mas suas interações são tão fracas durante suas colisões ou encontros, que eles diminuem (esfriam) rapidamente).

Quando a temperatura cai ainda mais, até -248 ºC, as forças de dispersão se tornam mais fortes e direcionais, agora capazes de ordenar os átomos que eu cristalizava em uma estrutura cúbica, centrada nas faces (FCC). Este cristal de hélio FCC é estável sob todas as pressões.

Onde está e obtenha

Supernovas e ambientes gelados

Na formação de uma supernova, eles dispersam jatos de neon que acabam compondo essas nuvens de estrela e viajando para outras regiões do universo. Fonte: pxhere.

O neon é o quinto elemento químico mais abundante em todo o universo. Devido à sua falta de reatividade, alta pressão de vapor e massa leve, ela escapa à atmosfera da Terra (embora em menor grau que o hélio) e pouco se dissolve nos mares. É por isso que aqui, no ar da Terra, mal tem uma concentração de 18,2 ppm por volume.

Para que essa concentração de neon aumente, é necessário descer a temperatura aos bairros de zero absoluto; Somente condições possíveis no cosmos, e em menor grau, nas atmosferas congeladas de alguns gigantes gasosos como Júpiter, nas superfícies rochosas de meteoritos, ou na exosfera da lua.

Sua maior concentração, no entanto, está nas Novas ou Supernovas distribuídas por todo o universo; bem como nas estrelas que se originam, mais volumosas que o nosso Sol, dentro de cujos átomos de neon são produzidos como uma nucleossíntese entre carvão e oxigênio.

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Liquefação do ar

Embora sua concentração seja de apenas 18,2 ppm em nosso ar, é suficiente para alguns litros de neon de qualquer espaço doméstico podem ser obtidos.

Assim, para produzi -lo, é necessário. Dessa maneira, seus átomos podem ser separados da fase líquida composta de oxigênio líquido e nitrogênio.

Isótopos

O isótopo mais estável do neon é o ^vinteNe, com uma abundância de 90,48%. Ele também possui outros dois isótopos que também são estáveis, mas menos abundantes: ^{vinte e um}NE (0,27%) e ²²NE (9,25%). Os restantes são sobre radioisótopos e, no momento, quinze deles são conhecidos (^15-19NE e NE^23-32).

Riscos

O neon é um gás inofensivo de quase todos os aspectos possíveis. Devido à sua reatividade química zero, ela não interveia com nenhum processo metabólico e, assim como entra no organismo, sem ser assimilado. Não tem efeito farmacológico imediato; Embora tenha sido associado a possíveis efeitos anestésicos.

É por isso que se houver um vazamento de néon, não representa um alarme preocupante. No entanto, se a concentração de ar de seus átomos for muito grande, poderá se mover para as moléculas de oxigênio que respiramos, o que acaba provocando asfixia e uma série de sintomas associados a ele.

Agora, o néon líquido pode causar queimaduras frias no contato, por isso não é aconselhável tocá -lo diretamente. Além disso, se a pressão de seus recipientes for muito alta, uma fissura abrupta poderá ser explosiva; Não por causa da presença de chamas, mas pela força do gás.

O neon também não representa um perigo para o ecossistema. Além disso, sua concentração no ar é muito baixa e não há problema em respirar. E o mais importante: não é um gás inflamável. Portanto, nunca queimará independentemente de quão altas são.

Formulários

Raio

Como mencionado, as luzes vermelhas neon estão presentes em milhares de estabelecimentos. A razão é que dificilmente existe uma baixa pressão de gás (~ 1/100 atm) para que possa produzir, para o choque elétrico, sua luz característica, que também foi colocada em anúncios de diferentes tipos (publicidade, sinais de estrada, etc.).

Tubos cheios de néon podem ser feitos de vidro ou plástico e adquirir todos os tipos de figuras ou formas.

Indústria eletrônica

O neon é um gás muito importante na indústria eletrônica. É usado para a fabricação de lâmpadas fluorescentes e de aquecimento; Dispositivos que detectam radiação ou altas tensões, televisores cifos, contadores de geiser e câmeras de ionização.

Lasers

Juntamente com o hélio, a dupla NE-HE pode ser usada para dispositivos a laser, que projetam uma luz avermelhada.

Clatato

Embora seja verdade que o neon não pode formar nenhum composto, verificou -se que, sob altas pressões (~ 0,4 GPa), seus átomos estão presos dentro do gelo para formar um clatrat. Nele, os átomos de NE são confinados a um tipo de canal limitado por moléculas de água e dentro das quais pode se mobilizar ao longo do vidro.

Embora não haja muitas aplicações em potencial para essa clatlate de néon, no futuro pode ser uma alternativa para armazenamento; ou simplesmente, sirva como um modelo para aprofundar o entendimento desses materiais congelados. Talvez, em alguns planetas, o néon está preso em massas de gelo.

Referências

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