Хімічний елемент неон широко поширений у Всесвіті, а на Землі він вважається досить рідкісним. Тим не менш, його навчилися отримувати і без візитів у відкритий космос, і тепер його застосовують в промисловості, для виготовлення радіо – і фототехніки, а також для глибоководного занурення. Що таке неон? Якими властивостями і особливостями він володіє? Про це ми і поговоримо.
Що таке неон?
У Періодичній таблиці Менделєєва цей елемент розташований у восьмій групі під номером десять. Він позначається символом Ne. В якості простого речовини він являє собою одноатомний газ, який не має запаху, кольору і смаку.
Він існує у вигляді трьох ізотопів 20Ne, 21Ne і 22Ne, стабільних по своїй природі. Найчастіше зустрічається саме нуклід 20Ne. В атмосфері нашої планети його поширеність становить майже 90%, в той час як у ізотопу 22Ne – 9,25 %, а у ізотопу 21Ne – лише 0,27 %. Останні два ізотопу утворюються в основному завдяки космічному випромінюванню, яке впливає на ядра натрію, кремнію, алюмінію та інших елементів. Саме тому на Землі вони найчастіше присутні в повітрі, а не у воді або земній корі. Джерело утворення на нашій планеті Неону-20 досі не відомий. 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 в кінці XIX століття. До цього наука відкрила лише два інертні гази – аргон і гелій, які займають перший і третій періоди таблиці Менделєєва. При цьому місце другого періоду залишалося порожнім, тому дослідники припускали про існування в природі, як мінімум ще одного подібного речовини. У 1997 році шотландський хімік Рамзай навіть присвятив йому доповідь, який так і називався «Невідкритий газ». А вже в наступному році йому пощастило виявити відсутній елемент.
Щоб знайти його, вчений аналізував гелій і арагон, вивчав склад мінералів, але успіх прийшов, коли той звернувся до повітрю. Він сжижал і повільно испарял газову суміш, а потім по фракціях пропускав її через спеціальну розрядну трубку з електричним струмом. Невідкрите речовина повинно було мати властивості близькі до гелію, тому Рамзай сподівався виявити його в самій легкої фракції, яка випарується раніше всього.
Так і сталося. Взаємодіючи з електронами в трубці, перша фракція повітря почала світитися, і поряд зі спектром гелію і аргону учений побачив і інші лінії. Вони стали підтвердженням того, що існування раніше невідомого газу. Відкритому елементу Рамзай дав грецька назва «неон», що в перекладі означає «новий».
Властивості
Про те, що таке неон, найкраще судити виходячи з його фізичних та хімічних властивостей. Цей газ є одним з найлегших. Його щільність становить 0,0089999 г/см3. Закипає він при температурі -246,05 °C, а плавиться при -248,6 °C.
Неон практично не реагує з іншими речовинами. Він насилу віддає або приєднує до себе електрони, тому його відносять до благородних газів. За інертності з ним може зрівнятися тільки 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 володіє хорошою електропровідністю. Якщо провести через нього струм високої напруги – він почне світитися. У спектрі газу налічується близько 900 ліній різних кольорів, але найяскравіші з них – червоні і помаранчеві. Така властивість неону знайшло широке застосування у сфері зовнішньої реклами. Вже через дванадцять років після його відкриття на вулицях стали з’являтися червоні світяться вивіски з назвами магазинів і кафе. Перший патент на них оформила компанія Claude Neon Lights Inc.
Поширення в природі
Неон, або Ne, можна назвати позаземним газом, адже у відкритому космосі і на інших астрономічних об’єктах його набагато більше, ніж на нашій планеті. Особливо багато його в атмосфері Урана, Нептуна, Сатурна, Юпітера, в туманностях і дуже гарячих зірок. Крім того, він міститься в метеоритах і інших космічних тілах.
У всій Всесвіту газ займає п’яте місце за поширеністю, поступаючись пальмою першості водню, гелію, кисню та вуглецю. Його вміст за 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 і солоних водоймах. Найбільша концентрація цього хімічного елемента спостерігається в атмосфері планети, там його зміст становить 1,82·10-3 % по об’єму.
Як його отримують?
Через невеликий поширеності неону в гірських породах і воді, його основним джерелом є атмосферне повітря. З нього газ отримують за допомогою сильного охолодження. При температурі рідкого азоту неон кристалізується і легко відділяється від гелію, який при цьому залишається в газоподібному стані.
Його також отримують в якості побічного продукту, під час видобутку з повітря азоту і кисню. У такому разі для відокремлення газу використовують адсорбції активованим вугіллям. Для визначення неону зазвичай застосовується спектральне випромінювання або хроматографічний аналіз.
Сфери використання
Хімічний елемент неон досі застосовується у вивісках і рекламних банерах, при цьому для отримання різних кольорів його змішують з іншими речовинами. Разом з гелієм він використовується при виготовленні лазерів, самостійно – для виробництва фотоапаратури.
Рідкий неон володіє кращою теплоємністю, ніж гелій, і коштує набагато дешевше. Разом з воднем його застосовують як холодоагент для різних холодильних установок. Кріогенні камери на основі цих газів необхідні в медицині для заморожування живих тканин. Суміш неону і гелію використовується для полегшення стану пацієнтів із утрудненням дихання, для цього її поширюють в кімнатах які наповнюють безазотным повітрям.
