NEON: SEJARAH, PROPERTI, STRUKTUR, RISIKO, PENGGUNAAN - KIMIA - 2024

The neon adalah unsur kimia yang diwakili oleh simbol Ne. Ini adalah gas mulia yang namanya dalam bahasa Yunani berarti baru, kualitas yang dapat dipertahankan selama beberapa dekade bukan hanya karena kilau penemuannya, tetapi juga karena menghiasi kota-kota dengan cahayanya saat mereka mengembangkan modernisasi.

Kita semua pernah mendengar tentang lampu neon, yang sebenarnya tidak lebih dari merah-oranye; kecuali jika dicampur dengan gas atau aditif lain. Saat ini mereka memiliki udara yang aneh dibandingkan dengan sistem pencahayaan saat ini; namun, neon lebih dari sekadar sumber cahaya modern yang menakjubkan.

Naga terbuat dari tabung yang diisi dengan neon dan gas lain yang, ketika menerima arus listrik, mengionisasi dan memancarkan cahaya dan warna khas. Sumber: AndrewKeenanRichardson.

Gas ini, yang secara praktis terdiri dari atom Ne, tidak peduli satu sama lain, mewakili substansi yang paling lembam dan mulia dari semuanya; Ini adalah unsur paling inert dalam tabel periodik, dan saat ini dan secara formal senyawa yang cukup stabil tidak diketahui. Ia bahkan lebih lembam daripada helium itu sendiri, tetapi juga lebih mahal.

Tingginya biaya neon disebabkan fakta bahwa ia tidak diekstraksi dari lapisan tanah, seperti yang terjadi pada helium, tetapi dari pencairan dan distilasi kriogenik udara; bahkan saat itu ada di atmosfer dalam jumlah yang cukup untuk menghasilkan sejumlah besar neon.

Lebih mudah mengekstraksi helium dari cadangan gas alam daripada mencairkan udara dan mengekstraksi neon darinya. Selain itu, kelimpahannya lebih sedikit dibandingkan dengan helium, baik di dalam maupun di luar Bumi. Di alam semesta, neon ditemukan di nova dan supernova, serta di daerah yang cukup beku untuk mencegahnya melarikan diri.

Dalam bentuk cairnya, ini adalah refrigeran yang jauh lebih efektif daripada helium cair dan hidrogen. Demikian pula, ini adalah elemen yang ada dalam industri elektronik yang berkaitan dengan laser dan peralatan yang mendeteksi radiasi.

Sejarah

Tempat lahir argon

Sejarah neon terkait erat dengan sisa gas yang menyusun udara dan penemuannya. Ahli kimia Inggris Sir William Ramsay, bersama dengan mentornya John William Strutt (Lord Rayleigh), memutuskan pada tahun 1894 untuk mempelajari komposisi udara melalui reaksi kimia.

Dengan menggunakan sampel udara, mereka berhasil mendeoksigenasi dan mendenitrogenisasinya, memperoleh dan menemukan gas mulia argon. Semangat ilmiahnya juga membawanya pada penemuan helium, setelah melarutkan mineral cleveite dalam media asam dan mengumpulkan karakteristik gas yang dilepaskan.

Kemudian, Ramsay menduga bahwa ada unsur kimia yang terletak di antara helium dan argon, sehingga upaya untuk menemukannya dalam sampel mineral tidak berhasil. Hingga akhirnya ia menilai argon harus “disembunyikan” gas lain yang kurang melimpah di udara.

Dengan demikian, percobaan yang mengarah pada penemuan neon dimulai dengan argon kental.

Penemuan

Dalam karyanya, Ramsay, dibantu oleh rekannya Morris W. Travers, memulai dengan sampel argon yang sangat dimurnikan dan dicairkan, yang kemudian dia lakukan semacam distilasi fraksional dan kriogenik. Dengan demikian, pada tahun 1898 dan di University College London, kedua ahli kimia Inggris berhasil mengidentifikasi dan mengisolasi tiga gas baru: neon, kripton dan xenon.

Yang pertama adalah neon, yang dilihatnya sekilas saat mereka mengumpulkannya dalam tabung kaca tempat mereka disetrum; cahayanya yang merah-jingga bahkan lebih mencolok daripada warna kripton dan xenon.

Dengan cara inilah Ramsay memberi nama 'neon' pada gas ini, yang dalam bahasa Yunani berarti 'baru'; elemen baru muncul dari argon. Tak lama kemudian, pada tahun 1904 dan berkat pekerjaan ini, dia dan Travers menerima Hadiah Nobel di bidang kimia.

Lampu neon

Ramsay kemudian tidak ada hubungannya dengan aplikasi neon revolusioner sejauh menyangkut pencahayaan. Pada tahun 1902, insinyur dan penemu kelistrikan, Georges Claude, bersama dengan Paul Delorme, membentuk perusahaan L'Air Liquide, yang didedikasikan untuk menjual gas cair ke industri dan yang segera melihat potensi bercahaya dari neon.

Claude, terinspirasi oleh penemuan Thomas Edison dan Daniel McFarlan Moore, membangun tabung pertama yang diisi dengan neon, menandatangani paten pada tahun 1910. Ia menjual produknya secara praktis dengan premis berikut: lampu neon disediakan untuk kota dan monumen karena itu adalah sangat mempesona dan menarik.

Sejak itu, sisa sejarah neon hingga saat ini sejalan dengan kemunculan teknologi baru; serta kebutuhan akan sistem kriogenik yang dapat memanfaatkannya sebagai cairan pendingin.

Sifat fisik dan kimia

- Penampilan

Botol kaca atau vial dengan neon yang dieksitasi oleh lucutan listrik. Sumber: Gambar Elemen Kimia Resolusi Tinggi

Neon adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Namun, ketika pelepasan listrik diterapkan, atom-atomnya terionisasi atau tereksitasi, memancarkan energi foton yang memasuki spektrum terlihat sebagai kilatan oranye kemerahan (gambar atas).

Jadi lampu neonnya berwarna merah. Semakin tinggi tekanan gas, semakin tinggi listrik yang dibutuhkan dan kemerahan yang diperoleh. Lampu yang menerangi gang atau fasad toko sangat umum, terutama di iklim dingin; Sebab, intensitas kemerahan sedemikian rupa sehingga mampu menembus kabut dari jarak yang cukup jauh.

- Masa molar

20,1797 g / mol.

- Nomor atom (Z)

10.

- Titik lebur

-248,59 ° C.

- Titik didih

-246,046 ° C.

- Massa jenis

-Dalam kondisi normal: 0,9002 g / L.

-Dari cair, baru pada titik didih: 1,207 g / mL.

- Kepadatan uap

0,6964 (relatif terhadap udara = 1). Dengan kata lain, udara 1,4 kali lebih padat dari pada neon. Kemudian balon yang dipompa dengan neon akan naik ke udara; meskipun kurang cepat dibandingkan dengan yang dipompa dengan helium.

- Tekanan uap

0,9869 atm pada 27 K (-246,15 ° C). Perhatikan bahwa pada suhu rendah seperti itu, neon telah memberikan tekanan yang sebanding dengan atmosfer.

- Panas fusi

0,335 kJ / mol.

- Panas penguapan

1,71 kJ / mol.

- Kapasitas panas molar

20,79 J / (mol · K).

- Energi ionisasi

-Pertama: 2080,7 kJ / mol (Ne ⁺ gas).

-Kedua: 3952,3 kJ / mol ( gas Ne ²⁺ ).

-Tiga: 6122 kJ / mol (Ne ³⁺ gas).

Energi ionisasi untuk neon sangat tinggi. Ini karena sulitnya melepaskan salah satu elektron valensinya dari atomnya yang sangat kecil (dibandingkan dengan unsur lain pada periode yang sama).

- bilangan oksidasi

Satu-satunya kemungkinan dan bilangan teoritis atau bilangan oksidasi untuk neon adalah 0; yaitu, dalam senyawa hipotetisnya ia tidak memperoleh atau kehilangan elektron, melainkan berinteraksi sebagai atom netral (Ne ⁰ ).

Hal ini disebabkan oleh reaktivitas nolnya sebagai gas mulia, yang tidak memungkinkannya memperoleh elektron karena kurangnya orbital yang tersedia secara energik; dan juga tidak bisa hilang dengan memiliki bilangan oksidasi positif, karena sulitnya mengatasi muatan inti efektif dari sepuluh protonnya.

- Reaktivitas

Hal tersebut di atas menjelaskan mengapa gas mulia tidak terlalu reaktif. Namun, di antara semua gas mulia dan unsur kimia, neon adalah pemilik mahkota kebangsawanan sejati; Ia tidak menerima elektron dengan cara apa pun atau dari siapa pun, dan ia tidak dapat berbagi elektronnya sendiri karena nukleusnya mencegahnya dan, oleh karena itu, tidak membentuk ikatan kovalen.

Neon kurang reaktif (lebih mulia) daripada helium karena, meskipun jari-jari atomnya lebih besar, muatan inti efektif dari sepuluh protonnya melebihi dua proton di inti helium.

Ketika seseorang turun melalui golongan 18, gaya ini berkurang karena jari-jari atom bertambah banyak; Dan itulah mengapa gas mulia lainnya (terutama xenon dan kripton) dapat membentuk senyawa.

Senyawa

Sampai saat ini, tidak ada senyawa neon yang stabil dari jarak jauh yang diketahui. Namun, keberadaan kation poliatomik seperti: ⁺ , WNe ³⁺ , RhNe ²⁺ , MoNe ²⁺ , ⁺ dan ⁺ telah diverifikasi melalui studi spektrometri optik dan massa .

Demikian juga, senyawa Van der Walls dapat disebutkan, di mana meskipun tidak ada ikatan kovalen (setidaknya tidak secara formal), interaksi non-kovalen memungkinkan mereka untuk tetap kohesif dalam kondisi yang ketat.

Beberapa senyawa Van der Walls untuk neon adalah, sebagai contoh: Ne ₃ (trimer), I ₂ Ne ₂ , NeNiCO, NeAuF, LiNe, (N ₂ ) ₆ Ne ₇ , NeC ₂₀ H ₂₀ (kompleks fullerene endohedral ), dll. Dan juga, perlu dicatat bahwa molekul organik juga dapat "bergesekan" dengan gas ini dalam kondisi yang sangat khusus.

Rincian dari semua senyawa ini adalah bahwa mereka tidak stabil; Selain itu, sebagian besar berasal dari tengah-tengah medan listrik yang sangat kuat, di mana atom-atom logam gas berkumpul bersama neon.

Bahkan dengan ikatan kovalen (atau ionik), beberapa ahli kimia tidak mau repot-repot menganggapnya sebagai senyawa sejati; dan oleh karena itu, neon terus menjadi elemen yang mulia dan lembam dilihat dari semua sisi "normal".

Struktur dan konfigurasi elektronik

Interaksi interaksi

Atom neon dapat divisualisasikan sebagai bola yang hampir kompak karena ukurannya yang kecil, dan muatan inti efektif yang besar dari sepuluh elektronnya, delapan di antaranya adalah valensi, menurut konfigurasi elektroniknya:

1s ² 2s ² 2p ⁶ atau 2s ² 2p ⁶

Jadi, atom Ne berinteraksi dengan lingkungannya menggunakan orbital 2s dan 2p-nya. Namun, mereka terisi penuh dengan elektron, sesuai dengan oktet valensi yang terkenal.

Ia tidak dapat memperoleh lebih banyak elektron karena orbital 3s tidak tersedia secara energetik; Selain itu, ia tidak dapat kehilangan mereka baik karena jari-jari atomnya yang kecil dan jarak "sempit" memisahkan mereka dari sepuluh proton di dalam inti atom. Oleh karena itu, atom atau bola Ne ini sangat stabil, tidak dapat membentuk ikatan kimia dengan hampir semua unsur.

Atom Ne inilah yang menentukan fasa gas. Karena sangat kecil, awan elektroniknya homogen dan kompak, sulit untuk dipolarisasi dan, oleh karena itu, untuk menetapkan momen dipol seketika yang menginduksi orang lain di atom tetangga; artinya, gaya hamburan antara atom Ne sangat lemah.

Cairan dan gelas

Itulah mengapa suhu harus turun hingga -246 ºC agar neon dapat berubah dari keadaan gas menjadi cair.

Begitu pada suhu ini, atom Ne cukup dekat untuk gaya dispersi untuk mengikat mereka bersama dalam cairan; bahwa meskipun tampaknya tidak semenarik cairan kuantum helium cair dan superfluiditasnya, ia memiliki daya pendinginan 40 kali lebih besar dari ini.

Ini berarti bahwa sistem pendingin neon cair 40 kali lebih efisien daripada sistem pendingin helium cair; mendingin lebih cepat dan mempertahankan suhu lebih lama.

Alasannya bisa jadi karena fakta bahwa, bahkan dengan atom Ne lebih berat daripada He, yang pertama terpisah dan menyebar lebih mudah (memanas) daripada yang terakhir; tetapi interaksi mereka sangat lemah selama tabrakan atau pertemuan mereka, sehingga mereka kembali melambat (mendingin) dengan cepat.

Ketika suhu turun lebih jauh lagi, ke -248 ° C, gaya dispersi menjadi lebih kuat dan lebih terarah, sekarang mampu mengatur atom He untuk mengkristal menjadi kristal kubik berpusat muka (fcc). Kristal helium fcc ini stabil di bawah semua tekanan.

Di mana menemukan dan memperoleh

Supernova dan lingkungan es

Dalam pembentukan supernova, jet neon tersebar, yang akhirnya membentuk awan bintang ini dan menyebar ke wilayah lain di Alam Semesta. Sumber: Pxhere.

Neon adalah unsur kimia paling melimpah kelima di seluruh Alam Semesta. Karena kurangnya reaktivitas, tekanan uap tinggi, dan massa ringan, ia lolos dari atmosfer bumi (meskipun pada tingkat yang lebih rendah dari helium), dan sedikit larut di laut. Itulah sebabnya di sini, di udara Bumi, volumenya hampir 18,2 ppm.

Untuk meningkatkan konsentrasi neon tersebut, suhu perlu diturunkan ke lingkungan nol absolut; kondisi hanya mungkin di Kosmos, dan pada tingkat yang lebih rendah, di atmosfer es beberapa raksasa gas seperti Jupiter, di permukaan batu meteorit, atau di eksosfer Bulan.

Akan tetapi, konsentrasi terbesarnya terletak pada nova atau supernova yang tersebar di seluruh alam semesta; serta di bintang-bintang tempat asalnya, lebih besar daripada matahari kita, di mana atom-atom neon dihasilkan sebagai hasil nukleosintesis antara karbon dan oksigen.

Pencairan udara

Meskipun konsentrasinya hanya 18,2 ppm di udara kita, itu cukup untuk mendapatkan beberapa liter neon dari ruang rumah mana pun.

Jadi, untuk memproduksinya, udara perlu dicairkan dan kemudian dilakukan distilasi fraksional kriogenik. Dengan cara ini, atom-atomnya dapat dipisahkan dari fase cair yang terdiri dari oksigen cair dan nitrogen.

Isotop

Isotop paling stabil Neon adalah ²⁰ Ne, dengan kelimpahan 90,48%. Ia juga memiliki dua isotop lain yang juga stabil, tetapi kurang melimpah: ²¹ Ne (0,27%) dan ²² Ne (9,25%). Sisanya adalah radioisotop, dan saat ini ada lima belas di antaranya yang diketahui secara total ( ^15-19 Ne dan ^23-32 Ne ).

Resiko

Neon adalah gas yang tidak berbahaya dari hampir setiap aspek yang memungkinkan. Karena reaktivitas kimianya yang nol, ia tidak mengintervensi sama sekali dengan proses metabolisme apa pun, dan saat ia memasuki tubuh, ia meninggalkannya tanpa berasimilasi. Oleh karena itu, obat ini tidak memiliki efek farmakologis langsung; meskipun, itu telah dikaitkan dengan kemungkinan efek anestesi.

Itu sebabnya jika ada neon bocor, itu bukan alarm yang mengkhawatirkan. Namun, jika konsentrasi atomnya di udara sangat tinggi, ia dapat menggantikan molekul oksigen yang kita hirup, yang pada akhirnya menyebabkan mati lemas dan serangkaian gejala yang terkait dengannya.

Namun, neon cair dapat menyebabkan luka bakar dingin jika bersentuhan, jadi tidak disarankan untuk menyentuhnya secara langsung. Selain itu, jika tekanan dalam wadah Anda sangat tinggi, celah yang tiba-tiba bisa meledak; bukan karena keberadaan api tetapi karena kekuatan gas.

Neon juga tidak menunjukkan bahaya bagi ekosistem. Apalagi konsentrasinya di udara sangat rendah dan tidak ada masalah dalam menghirupnya. Dan yang terpenting: ini bukan gas yang mudah terbakar. Oleh karena itu, ia tidak akan pernah terbakar tidak peduli seberapa tinggi suhunya.

Aplikasi

penerangan

Seperti disebutkan, lampu neon merah hadir di ribuan tempat. Alasannya adalah bahwa hanya diperlukan tekanan gas rendah (~ 1/100 atm) sehingga dapat menghasilkan, pada pelepasan listrik, cahaya karakteristiknya, yang juga telah ditempatkan dalam berbagai jenis iklan (iklan, tanda-tanda jalan, dll.).

Tabung berisi neon dapat dibuat dari kaca atau plastik, dan memiliki berbagai macam bentuk atau bentuk.

Industri elektronik

Neon merupakan gas yang sangat penting dalam industri elektronik. Ini digunakan untuk pembuatan lampu fluorescent dan pemanas; perangkat yang mendeteksi radiasi atau tegangan tinggi, kinescopes televisi, penghitung Geyser dan ruang ionisasi.

Laser

Bersama dengan helium, duo Ne-He dapat digunakan untuk perangkat laser, yang memproyeksikan seberkas cahaya kemerahan.

Clathrate

Meskipun benar bahwa neon tidak dapat membentuk senyawa apa pun, telah ditemukan bahwa di bawah tekanan tinggi (~ 0,4 GPa) atom-atomnya terperangkap di dalam es untuk membentuk klatrat. Di dalamnya, atom Ne dibatasi pada semacam saluran yang dibatasi oleh molekul air, dan di dalamnya mereka dapat bergerak di sepanjang kristal.

Meskipun saat ini tidak banyak aplikasi potensial untuk klatrat neon ini, namun kedepannya dapat menjadi alternatif penyimpanannya; atau sederhananya, berfungsi sebagai model untuk memperdalam pemahaman tentang bahan beku ini. Mungkin, di beberapa planet, neon terperangkap dalam massa es.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi. (2019). Neon. Database PubChem. CID = 23987. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. J. de Smedt, WH Keesom dan HH Mooy. (1930). Tentang struktur Kristal Neon. Laboratorium Fisik di Leiden.
4. Xiaohui Yu & col. (2014). Struktur kristal dan dinamika enkapsulasi hidrat neon berstruktur es II. Prosiding National Academy of Sciences 111 (29) 10456-10461; DOI: 10.1073 / pnas.1410690111
5. Wikipedia. (2019). Neon. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Desember 2018). 10 Fakta Neon - Elemen Kimia. Diperoleh dari: thinkco.com
7. Dr Doug Stewart. (2019). Fakta Elemen Neon. Chemicool. Diperoleh dari: chemicool.com
8. Wikipedia. (2019). Senyawa neon. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
9. Nicola McDougal. (2019). Elemen Neon: Sejarah, Fakta & Penggunaan. Belajar. Diperoleh dari: study.com
10. Jane E. Boyd & Joseph Rucker. (9 Agustus 2012). A Blaze of Crimson Light: Kisah Neon. Institut Sejarah Sains. Diperoleh dari: sciencehistory.org