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Este artículo trata sobre el elemento químico. Para otros usos, consulte Neon (desambiguación) .
Neón,  10 Ne
Tubo de descarga de neón.jpg
Neón
Aparienciagas incoloro que exhibe un brillo rojo anaranjado cuando se coloca en un campo eléctrico
Peso atómico estándar A r, estándar (Ne) 20.1797 (6) [1]
Neón en la tabla periódica
HidrógenoHelio
LitioBerilioBoroCarbónNitrógenoOxígenoFlúorNeón
SodioMagnesioAluminioSilicioFósforoAzufreCloroArgón
PotasioCalcioEscandioTitanioVanadioCromoManganesoHierroCobaltoNíquelCobreZincGalioGermanioArsénicoSelenioBromoCriptón
RubidioEstroncioItrioCirconioNiobioMolibdenoTecnecioRutenioRodioPaladioPlataCadmioIndioEstañoAntimonioTelurioYodoXenón
CesioBarioLantanoCerioPraseodimioNeodimioPrometeoSamarioEuropioGadolinioTerbioDisprosioHolmioErbioTulioIterbioLutecioHafnioTantalioTungstenoRenioOsmioIridioPlatinoOroMercurio (elemento)TalioDirigirBismutoPolonioAstatineRadón
FrancioRadioActinioTorioProtactinioUranioNeptunioPlutonioAmericioCurioBerkelioCalifornioEinstenioFermioMendelevioNobelioLawrencioRutherfordioDubniumSeaborgioBohriumHassiumMeitnerioDarmstadtiumRoentgenioCopérnicoNihoniumFlerovioMoscoviumLivermoriumTennessineOganesson
Él
↑
Ne
↓
Ar
flúor ← neón → sodio
Número atómico ( Z )10
Grupogrupo 18 (gases nobles)
Períodoperíodo 2
Cuadra  bloque p
Configuración electronica[ Él ] 2s 2 2p 6
Electrones por capa2, 8
Propiedades físicas
Fase en  STPgas
Punto de fusion24,56  K (-248,59 ° C, -415,46 ° F)
Punto de ebullición27,104 K (-246,046 ° C, -410,883 ° F)
Densidad (en STP)0.9002 g / L
cuando líquido (en  bp )1,207 g / cm 3 [2]
Triple punto24,556 K, 43,37 kPa [3] [4]
Punto crítico44,4918 K, 2,7686 MPa [4]
Calor de fusión0,335  kJ / mol
Calor de vaporización1,71 kJ / mol
Capacidad calorífica molar20,79 [5]  J / (mol · K)
Presión de vapor
P  (Pa)1101001 k10 k100 k
en  T  (K)121315182127
Propiedades atómicas
Estados de oxidación0
Energías de ionización
  • 1 °: 2080,7 kJ / mol
  • 2do: 3952,3 kJ / mol
  • Tercero: 6122 kJ / mol
  • ( más )
Radio covalente58  pm
Radio de Van der Waals154 pm
Líneas espectrales de neón
Otras propiedades
Ocurrencia naturalprimordial
Estructura cristalinacara cúbica centrada (fcc)
Velocidad del sonido435 m / s (gas, a 0 ° C)
Conductividad térmica49,1 × 10 −3  W / (m⋅K)
Orden magnéticodiamagnético [6]
Susceptibilidad magnética molar−6,74 × 10 −6  cm 3 / mol (298 K) [7]
Módulo de volumen654 GPa
Número CAS7440-01-9
Historia
PredicciónWilliam Ramsay (1897)
Descubrimiento y primer aislamientoWilliam Ramsay y Morris Travers [8] [9] (1898)
Principales isótopos de neón
IsótopoAbundanciaVida media ( t 1/2 )Modo de decaimientoProducto
20 Ne90,48%estable
21 Ne0,27%estable
22 Ne9,25%estable
Categoría Categoría: Neón
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Neón es un elemento químico con el símbolo Ne y número atómico 10. Es un gas noble . [10] El neón es un gas monoatómico inerte, incoloro e inodoro en condiciones estándar , con aproximadamente dos tercios de la densidad del aire. Fue descubierto (junto con el criptón y el xenón ) en 1898 como uno de los tres elementos inertes raros residuales que quedan en el aire seco, después del nitrógeno , el oxígeno , el argón y el dióxido de carbono.fueron eliminados. El neón fue el segundo de estos tres gases raros en ser descubierto y fue inmediatamente reconocido como un nuevo elemento de su espectro de emisión de color rojo brillante . El nombre neón se deriva de la palabra griega, νέον , forma singular neutra de νέος ( neos ), que significa nuevo. El neón es químicamente inerte y no se conocen compuestos de neón sin carga. Los compuestos de neón actualmente conocidos incluyen moléculas iónicas, moléculas unidas por fuerzas de van der Waals y clatratos .

Durante la nucleogénesis cósmica de los elementos, se forman grandes cantidades de neón a partir del proceso de fusión por captura alfa en las estrellas. Aunque el neón es un elemento muy común en el universo y el sistema solar (es el quinto en abundancia cósmica después del hidrógeno , helio , oxígeno y carbono ), es raro en la Tierra. Se compone de aproximadamente 18,2 ppm de aire por volumen (esto es aproximadamente lo mismo que la fracción molecular o molar) y una fracción más pequeña en la corteza terrestre. La razón de la relativa escasez del neón en la Tierra y los planetas interiores (terrestres) es que el neón es muy volátil y no forma compuestos que lo fijen en sólidos. Como resultado, escapó de los planetesimales.bajo el calor del Sol recién encendido en el Sistema Solar temprano. Incluso la atmósfera exterior de Júpiter está algo agotada de neón, aunque por una razón diferente. [11]

El neón proporciona un brillo anaranjado rojizo distintivo cuando se usa en lámparas de neón de bajo voltaje , tubos de descarga de alto voltaje y letreros publicitarios de neón . [12] [13] La línea de emisión roja del neón también causa la conocida luz roja de los láseres de helio-neón . El neón se utiliza en algunas aplicaciones de refrigerante y tubos de plasma, pero tiene pocos otros usos comerciales. Se extrae comercialmente mediante destilación fraccionada de aire líquido . Dado que el aire es la única fuente, es considerablemente más caro que el helio.

Historia [ editar ]

Lámparas de descarga de gas de neón que forman el símbolo del neón

El neón fue descubierto en 1898 por los químicos británicos Sir William Ramsay (1852-1916) y Morris W. Travers (1872-1961) en Londres . [14] El neón se descubrió cuando Ramsay enfrió una muestra de aire hasta que se convirtió en líquido, luego calentó el líquido y capturó los gases a medida que hervían. Se habían identificado los gases nitrógeno , oxígeno y argón , pero los gases restantes se aislaron aproximadamente en su orden de abundancia, en un período de seis semanas que comenzó a fines de mayo de 1898. El primero en ser identificado fue el criptón. El siguiente, después de que se eliminó el criptón, fue un gas que emitió una luz roja brillante bajo una descarga espectroscópica. Este gas, identificado en junio, se denominó "neón", el análogo griego del latín novum ('nuevo') [15] sugerido por el hijo de Ramsay. El característico color rojo anaranjado brillante que emite el neón gaseoso cuando se excita eléctricamente se notó de inmediato. Travers escribió más tarde: "el resplandor de la luz carmesí del tubo contó su propia historia y fue un espectáculo en el que detenerse y nunca olvidar". [dieciséis]

También se informó de un segundo gas junto con el neón, que tiene aproximadamente la misma densidad que el argón pero con un espectro diferente; Ramsay y Travers lo llamaron metargón . [17] [18] Sin embargo, el análisis espectroscópico posterior reveló que era argón contaminado con monóxido de carbono . Finalmente, el mismo equipo descubrió el xenón mediante el mismo proceso, en septiembre de 1898. [17]

La escasez de neón impidió su rápida aplicación para la iluminación a lo largo de las líneas de los tubos de Moore , que utilizaban nitrógeno y que se comercializaron a principios del siglo XX. Después de 1902, la empresa Air Liquide de Georges Claude produjo cantidades industriales de neón como subproducto de su negocio de licuefacción de aire. En diciembre de 1910, Claude mostró una moderna iluminación de neón basada en un tubo de neón sellado. Claude intentó brevemente vender tubos de neón para iluminación doméstica interior, debido a su intensidad, pero el mercado fracasó porque los propietarios se opusieron al color. En 1912, el socio de Claude comenzó a vender tubos de descarga de neón como llamativos carteles publicitarios.y fue instantáneamente más exitoso. Los tubos de neón se introdujeron en los EE. UU. En 1923 con dos grandes letreros de neón comprados por un concesionario de automóviles Packard de Los Ángeles. El resplandor y el deslumbrante color rojo hicieron que la publicidad de neón fuera completamente diferente de la competencia. [19] El color intenso y la vitalidad del neón se equipararon con la sociedad estadounidense en ese momento, lo que sugiere un "siglo de progreso" y transforma las ciudades en nuevos entornos sensacionales llenos de anuncios radiantes y "arquitectura electro-gráfica". [20] [21]

El neón jugó un papel en la comprensión básica de la naturaleza de los átomos en 1913, cuando JJ Thomson , como parte de su exploración de la composición de los rayos del canal , canalizó corrientes de iones de neón a través de un campo magnético y eléctrico y midió la deflexión del arroyos con una placa fotográfica. Thomson observó dos parches de luz separados en la placa fotográfica (ver imagen), lo que sugirió dos parábolas diferentes de deflexión. Thomson finalmente llegó a la conclusión de que algunos de los átomos del gas neón tenían una masa mayor que el resto. Aunque Thomson no lo comprendió en ese momento, este fue el primer descubrimiento de isótopos de estabilidadátomos. El dispositivo de Thomson era una versión burda del instrumento que ahora llamamos espectrómetro de masas .

Isótopos [ editar ]

Artículo principal: Isótopos de neón
La primera evidencia de isótopos de un elemento estable fue proporcionada en 1913 por experimentos con plasma de neón. En la esquina inferior derecha de la placa fotográfica de JJ Thomson están las marcas de impacto separadas para los dos isótopos neón-20 y neón-22.

El neón es el segundo gas inerte más ligero. El neón tiene tres isótopos estables : 20 Ne (90,48%), 21 Ne (0,27%) y 22 Ne (9,25%). El 21 Ne y el 22 Ne son en parte primordiales y en parte nucleogénicos (es decir, formados por reacciones nucleares de otros nucleidos con neutrones u otras partículas en el medio ambiente) y se conocen bien sus variaciones en la abundancia natural . Por el contrario, no se sabe que el 20 Ne (el principal isótopo primordial producido en la nucleosíntesis estelar ) sea nucleogénico o radiogénico . Las causas de la variación dePor tanto, el 20 Ne en la Tierra ha sido objeto de acalorados debates. [22]

Las principales reacciones nucleares que generan isótopos de neón nucleogénicos parten de 24 Mg y 25 Mg, que producen 21 Ne y 22 Ne respectivamente, después de la captura de neutrones y la emisión inmediata de una partícula alfa . Los neutrones que producen las reacciones se producen principalmente por reacciones de espalación secundaria de partículas alfa , a su vez derivadas de cadenas de desintegración de la serie de uranio . El resultado neto arroja una tendencia hacia una disminución de 20 Ne / 22 Ne y una mayor 21 Ne / 22Relaciones de Ne observadas en rocas ricas en uranio como los granitos . [23] El 21 Ne también se puede producir en una reacción nucleogénica, cuando el 20 Ne absorbe un neutrón de varias fuentes de neutrones terrestres naturales.

Además, el análisis isotópico de rocas terrestres expuestas ha demostrado la producción cosmogénica (rayos cósmicos) de 21 Ne. Este isótopo se genera por reacciones de espalación en magnesio , sodio , silicio y aluminio . Al analizar los tres isótopos, el componente cosmogénico se puede resolver a partir del neón magmático y el neón nucleogénico. Esto sugiere que el neón será una herramienta útil para determinar las edades de exposición cósmica de las rocas superficiales y los meteoritos . [24]

Similar al xenón , el contenido de neón observado en muestras de gases volcánicos está enriquecido en 20 Ne y nucleogénico en 21 Ne en relación con el contenido de 22 Ne. El contenido isotópico de neón de estas muestras derivadas del manto representa una fuente de neón no atmosférica. Los 20 componentes enriquecidos con Ne se atribuyen a componentes exóticos primordiales de gases raros en la Tierra, posiblemente representando el neón solar . Se encuentran abundancias elevadas de 20 Ne en los diamantes , lo que sugiere además un depósito de neón solar en la Tierra. [25]


Características [ editar ]

El neón es el segundo gas noble más ligero, después del helio . Se ilumina de color naranja rojizo en un tubo de descarga de vacío . Además, el neón tiene el rango de líquido más estrecho de cualquier elemento: de 24,55 a 27,05 K (-248,45 ° C a -245,95 ° C, o -415,21 ° F a -410,71 ° F). Tiene más de 40 veces la capacidad de refrigeración (por unidad de volumen) del helio líquido y tres veces la del hidrógeno líquido . [2] En la mayoría de las aplicaciones, es un refrigerante menos costoso que el helio. [26] [27]

Espectro de neón con líneas ultravioleta (a la izquierda) e infrarrojas (a la derecha) mostradas en blanco

El plasma de neón tiene la descarga de luz más intensa a voltajes y corrientes normales de todos los gases nobles. El color promedio de esta luz para el ojo humano es rojo anaranjado debido a muchas líneas en este rango; también contiene una línea verde fuerte, que está oculta, a menos que los componentes visuales estén dispersos por un espectroscopio. [28]

Son de uso común dos tipos bastante diferentes de iluminación de neón . Las lámparas incandescentes de neón son generalmente pequeñas, y la mayoría funcionan entre 100 y 250 voltios . [29] Se han utilizado ampliamente como indicadores de encendido y en equipos de prueba de circuitos, pero los diodos emisores de luz (LED) ahora dominan en esas aplicaciones. Estos simples dispositivos de neón fueron los precursores de las pantallas de plasma y las pantallas de televisión de plasma . [30] [31] Los letreros de neón generalmente operan a voltajes mucho más altos (2 a 15 kilovoltios ), y los tubos luminosos suelen tener metros de largo. [32] El tubo de vidrio a menudo se forma en formas y letras para señalización, así como para aplicaciones arquitectónicas y artísticas.

Ocurrencia [ editar ]

Señal de neón en Hamden, Connecticut , floristería

Los isótopos estables de neón se producen en las estrellas. El isótopo más abundante de Neón 20 Ne (90,48%) se crea por la fusión nuclear de carbono y carbono en el proceso de quema de carbono de la nucleosíntesis estelar . Esto requiere temperaturas superiores a 500 megakelvins , que se producen en los núcleos de estrellas de más de 8 masas solares. [33] [34]

El neón es abundante a escala universal; es el quinto elemento químico más abundante en el universo en masa, después del hidrógeno, helio, oxígeno y carbono (ver elemento químico ). [35] Su relativa rareza en la Tierra, como la del helio, se debe a su relativa ligereza, alta presión de vapor a muy bajas temperaturas e inercia química, todas propiedades que tienden a evitar que quede atrapado en las nubes de polvo y gas en condensación. que formó los planetas sólidos más pequeños y cálidos como la Tierra. El neón es monoatómico, lo que lo hace más liviano que las moléculas de nitrógeno diatómico y oxígeno que forman la mayor parte de la atmósfera terrestre; un globo lleno de neón se elevará en el aire, aunque más lentamente que un globo de helio. [36]

La abundancia del neón en el universo es de aproximadamente 1 parte en 750; en el Sol y presumiblemente en la nebulosa del sistema proto-solar, aproximadamente 1 parte en 600. La sonda de entrada atmosférica de la nave espacial Galileo descubrió que incluso en la atmósfera superior de Júpiter, la abundancia de neón se reduce (agota) en aproximadamente un factor de 10 , a un nivel de 1 parte en 6.000 en masa. Esto puede indicar que incluso los planetesimales de hielo que trajeron neón a Júpiter desde el sistema solar exterior, se formaron en una región que era demasiado cálida para retener el componente atmosférico de neón (las abundancias de gases inertes más pesados ​​en Júpiter son varias veces mayores que las que se encuentran en el Sol. ). [37]

El neón comprende 1 parte en 55,000 en la atmósfera de la Tierra , o 18.2 ppm en volumen (esto es aproximadamente lo mismo que la molécula o fracción molar), o 1 parte en 79,000 de aire en masa. Comprende una fracción más pequeña en la corteza. Se produce industrialmente mediante destilación fraccionada criogénica de aire licuado. [2]

El 17 de agosto de 2015, basándose en estudios con la nave espacial Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), los científicos de la NASA informaron de la detección de neón en la exosfera de la luna . [38]

Química [ editar ]

Estructura cristalina del hidrato de clatrato de Ne [39]
Artículo principal: compuestos de neón

El neón es el primer gas noble del bloque p y el primer elemento con un verdadero octeto de electrones. Es inerte : como es el caso de su análogo más ligero, el helio , no se han identificado moléculas neutras fuertemente ligadas que contengan neón . Los iones [Ne Ar ] + , [Ne H ] + y [HeNe] + se han observado a partir de estudios ópticos y de espectrometría de masas . [2] El hidrato de clatrato de neón sólido se produjo a partir de hielo de agua y gas de neón a presiones de 0,35 a 0,48 GPa y temperaturas de aproximadamente -30 ° C. [40]Los átomos de Ne no están unidos al agua y pueden moverse libremente a través de este material. Se pueden extraer colocando el clatrato en una cámara de vacío durante varios días, produciendo hielo XVI , la forma cristalina menos densa de agua. [39]

La conocida escala de electronegatividad de Pauling se basa en las energías de los enlaces químicos, pero estos valores obviamente no se han medido para el helio inerte y el neón. La escala de electronegatividad de Allen , que se basa solo en energías atómicas (medibles), identifica al neón como el elemento más electronegativo, seguido de cerca por el flúor y el helio.

Aplicaciones [ editar ]

El neón se usa a menudo en letreros y produce una luz naranja rojiza brillante inconfundible. Aunque las luces de tubo con otros colores a menudo se denominan "neón", utilizan diferentes gases nobles o colores variados de iluminación fluorescente .

El neón se utiliza en tubos de vacío , indicadores de alto voltaje, pararrayos , tubos de medición de ondas , tubos de televisión y láseres de helio-neón . El neón licuado se usa comercialmente como refrigerante criogénico en aplicaciones que no requieren el rango de temperatura más bajo que se puede lograr con una refrigeración de helio líquido más extrema.

El neón, como líquido o como gas, es relativamente caro: en pequeñas cantidades, el precio del neón líquido puede ser más de 55 veces superior al del helio líquido. Lo que impulsa el gasto del neón es la rareza del neón, que, a diferencia del helio, solo se puede obtener del aire.

La temperatura de punto triple del neón (24,5561 K) es un punto fijo definitorio en la Escala Internacional de Temperatura de 1990 . [41]

Ver también [ editar ]

  • Relación de expansión
  • Señal de neón
  • Lámpara de neón

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Neón en la tabla periódica de videos (Universidad de Nottingham)
  • WebElements.com - Neón .
  • Es elemental - neón
  • Tabla periódica de USGS - Neón
  • Espectro atómico de neón
  • Museo de neón, Las Vegas