néon

Propriétés
[ Il ] 2 s 2 2 p 6 10 Né Tableau périodique
Généralement
Nom , symbole , numéro atomique	Néon, Né, 10
Catégorie d'élément	gaz nobles
Groupe , période , bloc	18 , 2 , p
Voir	Gaz incolore
Numero CAS	7440-01-9
Numéro CE	231-110-9
Carte d'information de l' ECHA	100.028.282
Fraction massique de l' enveloppe terrestre	0,005  ppm
Atomique
Masse atomique	20, 1797 (6) et al
Rayon covalent	58h
Rayon de Van der Waals	154h
Configuration électronique	[ Il ] 2 s 2 2 p 6
1. Énergie d'ionisation	21.564 540 (7) eV ≈ 2 080.66 kJ / mol
2. Énergie d'ionisation	40.96297 (4) eV ≈ 3 952.32 kJ/mol
3. Énergie d'ionisation	63.4233 (3) eV ≈ 6 119.42 kJ/mol
4. Énergie d'ionisation	97.1900 (25) eV ≈ 9 377.41 kJ/mol
5. Énergie d'ionisation	126.247 (12) eV ≈ 12 181 kJ / mol
Physiquement
État physique	gazeux
Structure en cristal	Zone cubique centrée
densité	0,900 kg m -3 à 273 K.
magnétisme	diamagnétique ( Χ m = −3,8 10 −9 )
Point de fusion	24,56 K (-248,59 ° C)
point d'ébullition	27.15K (−246°C)
Volume molaire	(solide) 13,23 · 10 −6 m 3 · mol −1
Chaleur d'évaporation	1,9 kJ/mol
Température de fusion	0,34 kJmol -1
Vitesse du son	435 m·s −1
Conductivité thermique	0,0491 W · m −1 K −1
Isotopes
isotope NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 18 Né {syn.} 1,67 s ε 4 446 18 F 19 Né {syn.} 17,34 ms ε 3.238 19 F. 20 Né 90,48  % Stable 21 Né 0,27% Stable 22 Né 9,25 % Stable 23 Ne {syn.} 34,24 s β - 4.376 23 Bien 24 Né {syn.} 3,38 minutes β - 2 470 24 Puits
Pour les autres isotopes, voir la liste des isotopes
Propriétés RMN
Spin nombre quantique I γ en rad · T -1 · s -1 E r  ( 1 H) f L à B = 4,7 T en MHz 21 Né 3/2 −2.112 · 10 7 0,0025 15,8
consignes de sécurité
Étiquetage des dangers SGH Danger Phrases H et P H : 280 P : 403
Dans la mesure du possible et d'usage, les unités SI sont utilisées. Sauf indication contraire, les données fournies s'appliquent à des conditions standard .

Le néon ( grec νέος néos , allemand « nouveau » ) est un élément chimique de symbole Ne et de numéro atomique  10.

Dans le tableau périodique, il appartient au 8e  groupe principal ou au 18e  groupe IUPAC et fait donc partie des gaz rares . Comme les autres gaz nobles, c'est un gaz monoatomique incolore, extrêmement inerte. Dans de nombreuses propriétés, telles que les points de fusion et d' ébullition ou la densité , il se situe entre l' hélium plus léger et l' argon plus lourd .

Dans l' univers, le néon est l'un des éléments les plus communs sur Terre, cependant, il est relativement rare, car comme pour l'hélium, une grande partie du gaz s'est échappée dans l'espace. On le trouve principalement dans l' atmosphère terrestre , seules de petites quantités sont enfermées dans les roches.

Comme le krypton et le xénon , le néon a été découvert en 1898 par William Ramsay et Morris William Travers grâce à la distillation fractionnée de l'air liquide. Les applications les plus connues sont les tubes fluorescents avec remplissage au néon (lampes au néon), dans lesquels le néon est excité pour briller par des décharges de gaz dans une couleur orange-rouge typique.

l'histoire

Guillaume Ramsay

En 1894, Lord Rayleigh et William Ramsay ont découvert l' argon comme premier gaz noble . Ramsay isolé en 1895 et auparavant le seul du spectre solaire connu à l' hélium des minerais d'uranium . D'après les lois du tableau périodique, il a reconnu qu'entre l'hélium et l'argon, il doit y avoir un autre élément avec une masse atomique d'environ 20  u .

Par conséquent, à partir de 1896, il a d'abord étudié divers minéraux et météorites et les gaz qu'ils dégagent lorsqu'ils sont chauffés ou dissous. Cependant, Ramsay et son collègue Morris William Travers ont échoué; de l'hélium et, moins souvent, de l'argon ont été trouvés. L'investigation des gaz chauds de Cauterets en France et d' Islande n'a également donné aucun résultat.

Finalement, ils ont commencé à examiner 15 litres d'argon brut isolés de l'air liquide et à les séparer par liquéfaction et distillation fractionnée . Le premier élément ainsi séparé et détecté dans le spectre de flamme était le krypton ; le 13 juin 1898, un élément plus léger a finalement été isolé de la fraction à bas point d'ébullition de l'argon brut. Ramsay et Travers ont appelé ce néon , d' après le grec νέος néos , allemand « nouveau » . Peu de temps après, ils ont pu extraire un autre élément, le xénon , de la fraction contenant du krypton .

La première application du gaz nouvellement découvert fut la lampe au néon développée en 1910 par le Français Georges Claude : le néon rempli dans un tube de verre est stimulé pour briller par de hautes tensions.

Nucléosynthèse

Le néon, en particulier l' isotope ²⁰ Ne, est un produit intermédiaire important dans la nucléosynthèse des étoiles, mais il ne se forme que lorsque le carbone est brûlé . Lors de la combustion de l' hélium à environ 200 · 10 ⁶  K , ²⁰ Ne ne se forme pas en raison de la faible section efficace de capture de ¹⁶ O pour les particules α ; seuls les isotopes ²¹ Ne et ²² Ne peuvent provenir du ¹⁸ O plus lourd . Si la température et la densité d'une étoile augmentent de manière significative après que l'hélium a été consommé, il se produit une combustion du carbone, au cours de laquelle deux atomes de carbone fusionnent pour former un isotope de magnésium excité ²⁴ Mg *. De ce ²⁰ Ne est formé par la désintégration .

${\ displaystyle \ mathrm {^ {12} C \ + \ ^ {12} C \ longrightarrow \ ^ {24} Mg \ longrightarrow \ ^ {20} Ne \ + \ ^ {4} He}}$

Si la température et la pression continuent d'augmenter, des brûlures au néon se produisent , dans lesquelles ²⁰ Ne réagit en désintégration α en ¹⁶ O ou fusionne avec les noyaux d'hélium formés pour former ²⁴ Mg.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {20} Ne + \ gamma \ longrightarrow \ ^ {16} O + \ ^ {4} He}}$

${\ displaystyle \ mathrm {^ {20} Ne + ^ {4} He \ longrightarrow \ ^ {24} Mg + \ gamma}}$

En raison de la sensibilité plus élevée de ²⁰ Ne par rapport à ¹⁶ O au rayonnement gamma , cela a lieu avant les réactions réellement attendues du noyau d'oxygène plus léger. La combustion de l' oxygène n'a lieu qu'après les brûlures au néon , dans lesquelles ¹⁶ O éléments plus lourds tels que le silicium , le phosphore et le soufre sont formés.

Occurrence

Le néon est l' un des éléments les plus courants dans l' univers , seuls l' hydrogène , l'hélium, l' oxygène , le carbone et l' azote sont plus courants. En revanche, comme l'hélium, il est relativement rare sur terre ; la proportion totale de l' enveloppe terrestre est d'environ 0,005  ppm . La majeure partie du néon se trouve dans l'atmosphère, avec une teneur moyenne de 18,18 ppm, c'est le gaz noble le plus courant après l'argon. De la répartition différente des isotopes légers et lourds du néon sur la terre et le soleil, on peut conclure qu'une grande partie du néon s'est échappée de l'atmosphère depuis la formation de la terre et que de préférence les isotopes plus lourds ²¹ Ne et ²² Ne sont restés.

Le néon se trouve également en petites quantités dans les roches de la terre. Il a été trouvé dans du granit , des roches basaltiques , des diamants et des gaz volcaniques . En raison de compositions isotopiques différentes, on suppose que ce néon a trois origines différentes : Néon primordial , dont la composition correspond à celle du soleil et qui est enfermé dans des diamants ou dans le manteau terrestre sans contact avec l'atmosphère ; néon atmosphérique et néon créés par des réactions de spallation avec des rayons cosmiques .

Sur les planètes gazeuses comme Jupiter le néon ne peut pas s'échapper en raison de la forte gravité , la composition isotopique correspond donc à celle lors de la formation de la planète. Tel que déterminé par la sonde spatiale Galileo , le rapport de ²⁰ Ne à ²² Ne correspond à celui du soleil, ce qui permet de tirer des conclusions sur les conditions de formation, comme la température, lorsque les planètes gazeuses se sont formées.

Extraction et présentation

Le néon peut être obtenu comme sous-produit de la séparation de l'air en utilisant le procédé Linde . Après la séparation de l' eau , du dioxyde de carbone , de l'oxygène, des gaz rares bouillant à des températures plus élevées et de la majeure partie de l'azote, il reste un mélange gazeux composé de 35 % de néon, ainsi que d' hélium , d' hydrogène et d'environ 50 % d'azote (les deux proportions ). Cela peut être séparé de différentes manières, de sorte qu'à la fin les gaz purs néon et hélium sont obtenus. Une possibilité est de séparer les gaz par condensation à différents points d'ébullition et en utilisant l' effet Joule-Thomson . Après séparation de l'hydrogène au moyen d'une réaction catalytique avec addition d'oxygène et élimination de l'eau, l'azote est d'abord liquéfié à 30 bars et 66  K et séparé. Après élimination de l'azote restant par adsorption sur gel de silice , il reste un mélange gazeux d'environ 76% de néon et 24% d'hélium. Celui-ci est d'abord comprimé à 180 bars à température ambiante puis refroidi progressivement à 50 K. En détendant à 25 bar puis à 1,5 bar, le néon se condense, tandis que l'hélium reste gazeux. Une séparation fine est ensuite effectuée par rectification .

Une alternative est l'adsorption. Pour cela, après séparation de l'azote, le néon est adsorbé sur un matériau support à 5 bars et 67 K. Cela libère à nouveau le néon à 3 bars pour qu'il puisse être séparé de l'hélium. Afin d'atteindre une plus grande pureté, le néon est adsorbé deux fois de suite.

Propriétés

Propriétés physiques

emballage fermé cubique de néon solide, a  = 443 pm

Spectre de raie d'une décharge gazeuse dans le néon

Sous des conditions normales, le néon est un monoatomique, incolore et inodore gaz qui se condense à 27 K (-246 ° C) et se solidifie à 24,57 K (-248,59 ° C). Il a la plus petite plage de température de tous les éléments dans lesquels il est liquide. Comme les autres gaz rares en dehors de l'hélium, le néon cristallise dans un empilement cubique de sphères le plus proche avec le paramètre de maille a  = 443  pm .

Comme tous les gaz rares, le néon n'a que des couches d' électrons fermées ( configuration des gaz nobles ). Ceci explique pourquoi le gaz est toujours monoatomique et la réactivité est faible.

Avec une densité de 0,9 kg/m ³ à 0°C et 1013 hPa, le néon est légèrement plus léger que l'air, il monte donc. Dans le diagramme de phase , le point triple est à 24,56 K et 43,37 kPa, le point critique à 44,4 K, 265,4 kPa et une densité critique de 0,483 g/cm ³ .

Le néon est peu soluble dans l'eau ; un maximum de 10,5 ml de néon peut se dissoudre dans un litre d'eau à 20°C.

Comme les autres gaz rares, le néon présente un spectre de raies caractéristique lors des décharges gazeuses . Étant donné que les raies dans la gamme spectrale visible sont principalement dans la gamme rouge à jaune, le gaz apparaît dans une couleur rouge typique lorsqu'il est déchargé.

Propriétés chimiques

En tant que gaz noble typique, le néon est extrêmement inerte ; comme pour l'hélium, aucun composé de l'élément n'est connu à ce jour. Même les clathrates , dans lesquels d'autres gaz rares sont physiquement piégés dans d'autres composés, sont inconnus. Selon les calculs théoriques , le néon est l'élément le moins réactif. L' enthalpie de dissociation calculée pour les composés de type NgBeO (Ng : gaz noble) est la plus faible pour le composé néon. Il s'est avéré que même l'analogue au néon du seul composé d'hélium connu, HHeF, qui est stable selon les calculs, ne devrait pas être stable. Les explications possibles de ces résultats sont les distances fluor-hydrogène plus grandes et donc les forces d'attraction plus faibles dans l' ion HNe ⁺ par rapport aux espèces d'hélium ou les interactions répulsives p-π dans les cations néon.

Seuls quelques ions dans lesquels le néon est impliqué sont connus à partir d' études de spectrométrie de masse . Il s'agit notamment de l' ion Ne ⁺ et de certains éléments ions néon tels que ArNe ⁺ , HeNe ⁺ et HNe ⁺ .

Isotopes

Au total, 19 isotopes du néon entre ¹⁵ Ne et ³⁴ Ne sont connus. Parmi ceux-ci, trois, ²⁰ Ne, ²¹ Ne et ²² Ne sont stables et sont également présents dans la nature. Avec une part de 90,48 %, le ²⁰ Ne est de loin le plus répandu. Avec une part de 0,27 %, le ²¹ Ne est le plus rare sur terre et le ²² Ne se produit avec une fréquence de 9,25 % dans la distribution naturelle des isotopes sur terre. Tous les autres isotopes ont une courte demi-vie d'un maximum de 3,38 minutes à ²⁴ Ne.

En raison de la perte de néon dans l'espace et de sa formation dans les réactions nucléaires, le rapport de ²⁰ Ne / ²² Ne et ²¹ Ne / ²² Ne de néon, qui est enfermé dans des roches et n'a aucun contact avec l'atmosphère, n'est pas toujours le même . Par conséquent, des conclusions peuvent être tirées sur la formation à partir des rapports isotopiques. Par exemple, dans les roches dans lesquelles le néon s'est formé par des réactions de spallation , la teneur en ²¹ Ne est augmentée. Le néon primordial, qui était piégé dans les roches et les diamants avant qu'une grande partie du néon ne soit perdue, a une proportion plus élevée de ²⁰ Ne.

→ Liste des isotopes du néon

Importance biologique

Comme les autres gaz rares, le néon n'a aucune signification biologique en raison de son inertie et est également non toxique. À des concentrations plus élevées, il a un effet suffocant en déplaçant l'oxygène. A des pressions supérieures à 110 bars, il a un effet narcotique .

utiliser

Laser hélium-néon en fonctionnement

En raison de la rareté et de la production compliquée et du prix plus élevé associé par rapport à l'argon similaire, le néon n'est utilisé qu'en plus petites quantités. Le néon est le gaz de remplissage des tubes fluorescents et des lampes à incandescence , dans lequel il est stimulé par des décharges de gaz pour briller dans une couleur orange-rouge typique. Le néon est également utilisé comme gaz de remplissage dans les lampes flash et stroboscope .

Les lasers hélium-néon , dans lesquels un mélange d'hélium et de néon est utilisé, sont parmi les lasers les plus importants. L' inversion de population nécessaire du laser est obtenue par l'excitation de l'hélium et la transition sans rayonnement des électrons au néon. L' émission stimulée se produit sur le néon à des longueurs d' onde de 632,8 nm (rouge) ainsi que 1152,3 nm et 3391 nm (infrarouge). D'autres transitions laser, par exemple dans le domaine spectral vert à 543,3 nm, sont possibles.

Le néon liquide peut être utilisé comme réfrigérant . Il a une capacité de refroidissement 40 fois supérieure à l'hélium liquide et trois fois supérieure à l'hydrogène.

En mélange avec de l'oxygène, le néon peut être utilisé comme gaz respiratoire pour la plongée à grande profondeur. Cependant, il n'est que rarement utilisé car il a un prix plus élevé par rapport à l'hélium utilisable de manière similaire et a également une plus grande résistance respiratoire .

Néon tubes à décharge de gaz de diverses conceptions

Littérature

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liens web

Wiktionnaire : Néon  - explications de sens, origines des mots, synonymes, traductions

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