Главная » Алгебра » Атомная масса неона. Неон - это что такое? Где применяется неон. Примеры решения задач

Атомная масса неона. Неон - это что такое? Где применяется неон. Примеры решения задач

Нео́н (лат. Neon; обозначается символом Ne) - элемент главной подгруппы восьмой группы, второго периода периодической системы химических элементов , с атомным номером 10. Пятый по распространённости элемент во Вселенной (после водорода, гелия, кислорода и углерода). Простое вещество неон (CAS-номер: 7440-01-9) - инертный одноатомный газ без цвета и запаха.

История

Неон открыли в июне 1898 года шотландский химик Уильям Рамзай и английский химик Морис Траверс. Они выделили этот инертный газ «методом исключения», после того, как кислород, азот, и все более тяжёлые компоненты воздуха были превращены в жидкость. Элементу дали незамысловатое название «неон», что в переводе с греческого означает «новый». В декабре 1910 года французский изобретатель Жорж Клод сделал газоразрядную лампу, заполненную неоном.

Происхождение названия

Название происходит от греч. νέος - новый.
Существует легенда, согласно которой название элементу дал тринадцатилетний сын Рамзая - Вилли, который спросил у отца, как тот собирается назвать новый газ, заметив при этом, что хотел бы дать ему имя novum (лат. - новый). Его отцу понравилась эта идея, однако он посчитал, что название neon, образованное от греческого синонима, будет звучать лучше.

Распространённость

Во Вселенной
В мировой материи неон распределен неравномерно, однако в целом по распространенности во Вселенной он занимает пятое место среди всех элементов - около 0,13 % по массе. Наибольшая концентрация неона наблюдается на Солнце и других горячих звездах, в газовых туманностях, в атмосфере внешних планет Солнечной системы - Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. В атмосфере многих звезд неон занимает третье место после водорода и гелия.

Земная кора
Из всех элементов второго периода неон - самый малочисленный на Земле. В рамках восьмой группы неон по содержанию в земной коре занимает третье место - после аргона и гелия. Газовые туманности и некоторые звезды содержат неона во много раз больше, чем его находится на Земле.
На Земле наибольшая концентрация неона наблюдается в атмосфере - 1,82×10 -3 % по объему, а его общие запасы оцениваются в 7,8×10 14 м³. В 1 м³ воздуха содержится около 18,2 см³ неона (для сравнения: в том же объеме воздуха содержится только 5,2 см³ гелия). Среднее содержание неона в земной коре мало − 7×10 -9 % по массе. Всего на нашей планете около 6,6×10 10 т неона. В изверженных породах находится около 10 9 т этого элемента. По мере разрушения пород газ улетучивается в атмосферу. В меньшей мере атмосферу снабжают неоном и природные воды.
Причину неоновой бедности нашей планеты ученые усматривают в том, что некогда Земля потеряла свою первичную атмосферу, которая и унесла с собой основную массу инертных газов, которые не могли, как кислород и другие газы, химически связаться с другими элементами в минералы и тем самым закрепиться на планете.

Физические свойства

1. Благородные газы - бесцветные одноатомные газы без вкуса и запаха.
2. Инертные газы обладают более высокой электропроводностью по сравнению с другими газами и при прохождении через них тока ярко светятся, в частности неон огненно-красным светом, так как самые яркие его линии лежат в красной части спектра.
3. Насыщенный характер атомных молекул инертных газов сказывается и в том, что инертные газы имеют более низкие точки сжижения и замерзания, чем другие газы с тем же молекулярным весом.

Химические свойства

Все благородные газы имеют завершенную электронную оболочку, поэтому они химически инертны. Химическая инертность неона исключительна, в этом с ним может конкурировать только гелий. Пока не получено ни одного его валентного соединения. Даже так называемые клатратные соединения неона с водой (Ne·6Н 2 О), гидрохиноном и другими веществами (подобные соединения тяжелых благородных газов - радона, ксенона, криптона и даже аргона - широко известны) получить и сохранить очень трудно.
Однако, с помощью методов оптической спектроскопии и масс-спектрометрии установлено существование ионов Ne + , (NeAr) + , (NeH) + , и (HeNe) + .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Неон - химический элемент, относящийся к классу инертных (благородных) газов. Расположен во втором периоде VIII группы A подгруппы, если смотреть короткопериодную таблицу или в 18-й группе, если длиннопериодную.

Порядковый номер равен 10. Заряд ядра равен +10. Атомный вес - 20,179 а.е.м.

Электронное строение атома неона

Атом неона состоит из положительно заряженного ядра (+10), вокруг которого по атомным оболочкам (орбиталям) движутся 10 электронов. Поскольку неон расположен во втором периоде, этих оболочек две. Схема строения атома гелия представлена на рисунке 1:

Рис. 1. Строение атома неона.

Электронную конфигурацию атома неона можно записать двояко:

1s 2 2s 2 2p 6 .

Неон относится к семейству p-элементов. Энергетическая диаграмма атома неона имеет вид:

Энергетический уровень атома неона завершенный, поскольку на p-орбитали может располагаться всего шесть электронов. Именно поэтому неон относят к инертным газам. Химически он малоактивен.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

/моль)

Радиус атома ? (38) пм Энергия ионизации
(первый электрон) 2079,4(21,55) кДж /моль (эВ) Электронная конфигурация 2s 2 2p 6 Химические свойства Ковалентный радиус 58 пм Радиус иона 112 пм Электроотрицательность
(по Полингу) 0,0 Электродный потенциал 0 Степени окисления n/a Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при −246 °C)1,204 /см ³ Молярная теплоёмкость 20,79 Дж /( ·моль) Теплопроводность (0,0493) Вт /( ·) Температура плавления 24,55 Теплота плавления n/a кДж /моль Температура кипения 27,1 Теплота испарения 1,74 кДж /моль Молярный объём 16,8 см ³/моль Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки кубическая гранецентрированная Параметры решётки 4,430 Отношение c/a — Температура Дебая 63,00 K

Ne	10
20,1797
2s 2 2p 6
Неон

Неон — элемент главной подгруппы восьмой группы, второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 10. Обозначается символом Ne (Neon). Пятый по распространённости элемент во Вселенной (после водорода, гелия, кислорода и углерода). Простое вещество неон (CAS-номер: 7440-01-9) — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

Происхождение названия

Название происходит от греч. νέος — новый.

Существует легенда, согласно которой название элементу дал тринадцатилетний сын Рамзая — Вилли, который спросил у отца, как тот собирается назвать новый газ, заметив при этом, что хотел бы дать ему имя novum (лат. — новый). Его отцу понравилась эта идея, однако он посчитал, что название neon , образованное от греческого синонима, будет звучать лучше.

Распространение

В мировой материи неон распределен неравномерно, однако в целом по распространенности во Вселенной он занимает пятое место среди всех элементов — около 0,13 % по массе. Наибольшая концентрация неона наблюдается на Солнце и других горячих звездах, в газовых туманностях, в атмосфере внешних планет Солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. В атмосфере многих звезд неон занимает третье место после водорода и гелия.

Земная кора

Из всех элементов второго периода неон — самый малочисленный на Земле. В рамках восьмой группы неон по содержанию в земной коре занимает третье место — после аргона и гелия. Газовые туманности и некоторые звезды содержат неона во много раз больше, чем его находится на Земле.

На Земле наибольшая концентрация неона наблюдается в атмосфере — 1,82·10 −3 % по объему, а его общие запасы оцениваются в 7,8·10 14 м³. В 1 м³ воздуха содержится около 18,2 см³ неона (для сравнения: в том же объеме воздуха содержится только 5,2 см³ гелия). Среднее содержание неона в земной коре мало − 7·10 −9 % по массе. Всего на нашей планете около 6,6·10 10 т неона. В изверженных породах находится около 10 9 т этого элемента. По мере разрушения пород газ улетучивается в атмосферу. В меньшей мере атмосферу снабжают неоном и природные воды.

Причину неоновой бедности нашей планеты ученые усматривают в том, что некогда Земля потеряла свою первичную атмосферу, которая и унесла с собой основную массу инертных газов, которые не могли, как кислород и другие газы, химически связаться с другими элементами в минералы и тем самым закрепиться на планете.

Определение

Качественно неон определяют по спектрам испускания (характеристические линии 585,25 нм и 540,05 нм), количественно — масс-спектрометрическими и хроматографическими методами анализа.

Физические свойства

Благородные газы — бесцветные одноатомные газы без цвета и запаха.
Инертные газы обладают более высокой электропроводностью по сравнению с другими газами и при прохождении через них тока ярко светятся, в частности неон огненно-красным светом, так как самые яркие его линии лежат в красной части спектра.

Эмиссионный спектр неона (слева направо: от ультрафиолетовых до инфракрасных линий, показанных белым цветом)

Насыщенный характер атомных молекул инертных газов сказывается и в том, что инертные газы имеют более низкие точки сжижения и замерзания, чем другие газы с тем же молекулярным весом.

Химические свойства

Все благородные газы имеют завершенную электронную оболочку , поэтому они химически инертны. Химическая инертность неона исключительна, в этом с ним может конкурировать только гелий. Пока не получено ни одного его валентного соединения. Даже так называемые клатратные соединения неона с водой (Ne·6Н 2 О), гидрохиноном и другими веществами (подобные соединения тяжелых благородных газов — радона, ксенона, криптона и даже аргона — широко известны) получить и сохранить очень трудно.

Источник преобладающего на Земле лёгкого нуклида 20 Ne до сих пор не установлен.

Считается, что в космическом пространстве неон также преимущественно представлен лёгким нуклидом 20 Ne. В метеоритах обнаруживают немало 21 Ne и 22 Ne, но эти нуклиды предположительно образуются в самих метеоритах под воздействием космических лучей за время странствий во Вселенной.

Кроме трех стабильных нуклидов неона, существует еще шестнадцать нестабильных.

Получение

Неон получают совместно с гелием в качестве побочного продукта в процессе сжижения и разделения воздуха. Разделение гелия и неона осуществляется за счет адсорбции и конденсации. Адсорбционный метод основан на способности неона в отличие от гелия адсорбироваться (содержание Ne + He до 70 %); степень извлечения смеси газов 0.5-0.6. Последнюю очистку от N 2 и разделение Ne и Не можно осуществлять либо селективной адсорбцией при температуре жидкого N 2 , либо конденсационными методами — с помощью жидких Н 2 или. Ранее неон применялся в промышленности в качестве инертной среды, но был вытеснен более дешёвым аргоном.

Символ элемента, выполненный из неоновых трубок

Неоном наполняют газоразрядные лампы, сигнальные лампы в радиотехнической аппаратуре, фотоэлементы, выпрямители.

Смесь неона и гелия используют как рабочую среду в газовых лазерах (гелий-неоновый лазер).

Трубки, заполненные смесью неона и азота, при пропускании через них электрического разряда дают красно-оранжевое свечение, в связи с чем они широко используются в рекламе.

Неоновые лампы используют для сигнальных целей на маяках и аэродромах, так как их красный цвет очень мало рассеивается туманом и мглой.

Биологическая роль

Неон не играет никакой биологической роли.

Физиологическое действие

Инертные газы обладают физиологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм. Наркотическое воздействие неона (как и гелия) при нормальном давлении в опытах не регистрируется, в то время как при повышении давления раньше возникают симптомы «нервного синдрома высокого давления» (НСВД).

В связи с этим, наряду с гелием, неон в составе неоно-гелиевой смеси используется для дыхания океанавтов, водолазов, людей, работающих при повышенных давлениях, чтобы избежать газовой эмболии и азотного наркоза. Преимущество смеси в том, что она меньше охлаждает организм, так как теплопроводность неона меньше, чем гелия.

Лёгкий неоно-гелиевый воздух облегчает также состояние больных, страдающих расстройствами дыхания.

«Неоновые огни» оправдывают своё название только в случае свечения красного цвета. Для получения других цветов используют ртуть и фосфор в определённых пропорциях или другие благородные газы.

Неон, Neon, Nе (10)
Химический элемент неон был открыт Рамзаем и Траверсом в 1898 г., через несколько дней после открытия криптона. Ученые отобрали первые пузырьки газа, образующегося при испарении жидкого аргона, и установили, что спектр этого газа указывает на присутствие нового элемента. Рамзай так рассказывает о выборе названия для этого элемента: «Когда мы впервый раз рассматривали его спектр, при этом находился мой 12-летний сын.»

Отец, — сказал он — как называется этот красивый газ ?
Это еще не решено — ответил я.
Он новый? — полюбопытствовал сын.
Новооткрытый — возразил я.
Почему бы в таком случае не назвать его Novum , отец?
Это не подходит, потому что novum не греческое слово — ответил я.

Мы назовем его неоном, что по гречески значит новый, таким то образом газ получил свое название.

История открытия:

В 1897 г. У. Рамзай, пользуясь "методом нашего учителя Менделеева", предсказал существование простого газа с промежуточными между Не и Ar константами. Год спустя, У. Рамзай и М. Траверс, исследуя спектры фракций медленно испаряющегося жидкого воздуха, в спектре самой легкой и низкокипящей фракции, наряду с известными линиями азота, гелия и аргона, обнаружили красные и оранжевые линии, принадлежавшие новому элементу.
Название происходит от греческого "neos" - новый. Существует легенда, согласно которой название новому элементу дал двенадцатилетний сын Рамзая: увидев необычное ярко-красное излучение, испускаемое веществом в трубке для проведения спектрального анализа, он воскликнул: «Новый!».

Нахождение в природе и получение:

Неон - пятый по распространённости элемент во Вселенной, в атмосфере Солнца и многих других звезд неон занимает третье место после водорода и гелия. Природный неон состоит из трех стабильных нуклидов: 20 Ne (90,92% по объему), 21 Ne (0,257%) и 22 Ne (8,82%).
Содержание неона в атмосферном воздухе составляет 1,82*10 -3 % по объему (общие запасы 7,8·10 14 м 3). В 1 м 3 воздуха содержится около 18,2 см 3 неона. В земной коре содержится 7·10 -9 % неона, в морской воде - 2·10 -8 %.
Неон получают как побочный продукт при крупномаштабном разделении жидкого воздуха на кислород и азот. Образующуюся при этом «неоно-гелиевую» смесь разделяют несколькими способами за счет адсорбции, конденсации и низкотемпературной ректификации. Адсорбционный метод основан на способности неона в отличие от гелия адсорбироваться активированным углем, охлаждаемым жидким азотом.

Физические свойства:

Бесцветный газ. Температура кипения неона (при нормальном давлении) -245,9°C, температура плавления -248,6°C. Плотность при нормальных условиях 1,444 кг/м3. В 100 мл воды при 20°C растворяется около 10 мл неона. Аллотропии не имеет. При пропускании тока в газоразрядной трубке, заполненной неоном, неон ярко светится огненно-красным светом, так как самые яркие линии его спектра лежат в красной части.

Химические свойства:

Химическая инертность неона исключительна, в этом с ним может конкурировать только гелий. Пока не получено ни одного его валентного соединения. Даже так называемые клатратные соединения неона с водой (Ne·6Н 2 О), гидрохиноном и другими веществами получить и сохранить очень трудно.
Однако, с помощью методов оптической спектроскопии и масс-спектрометрии установлено существование ионов Ne + , (NeAr) + , (NeH) + , и (HeNe) + . Известны содержащие неон так называемые эксимерные молекулы Ne 2 и NeF. На переходах этих молекул из метастабильного состояния в несвязанное генерируется лазерное излучение.

Важнейшие соединения:

Клатрат неона, Ne·6Н 2 O - соединение включения

Применение:

Жидкий неон используют в качестве охладителя в криогенных установках. Ранее неон применялся в промышленности в качестве инертной среды, но был вытеснен более дешёвым аргоном. Смесь неона и гелия используют в качестве рабочей среды в газовых лазерах.

Неон применяют для наполнения газоразрядных трубок, индикаторных ламп. Трубки, заполненные смесью неона и азота (так называемые неоновые трубки, содержащие около 10 объемных % неона), при пропускании через них электрического разряда испускают красное свечение и широко используются в рекламе. Неоновые лампы используют для сигнальных целей на маяках и аэродромах, так как их красный цвет очень слабо рассеивается туманом и мглой. "Неоновыми" часто называют трубки испускающие другой цвет, где а реальности используется свечение люминофоров или других инертных газов.

Неон в составе неоно-гелиевой-кислородной смеси используется для дыхания океанавтов, водолазов, людей, работающих при повышенных давлениях, чтобы избежать газовой эмболии и азотного наркоза. Преимущество неона перед гелием в том, что смесь меньше охлаждает организм, так как теплопроводность неона меньше, чем гелия. Лёгкий неоно-гелиевый воздух облегчает также состояние больных, страдающих расстройствами дыхания.

Митриковская Л.
ТюмГУ, 501 группа, 2013 г.

Читать также:
Источники: Неон (химический элемент)/Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия URL: http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=655520 (дата обращения: 1.07.2013).
Неон (элемент) // Википедия. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Неон (дата обращения: 1.07.2013).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Неон - десятый элемент Периодической таблицы. Обозначение - Ne от латинского «neon». Расположен во втором периоде, VIIIА группе. Относится к группе инертных (благородных) газов. Заряд ядра равен 10.

Неон представляет собой бесцветный, трудносжижаемый газ. Содержание неона в воздухе составляет 0,0015% (об.). Он практически не растворяется в воде,плохо растворяется в этаноле. Образует клатрат состава 8Ne×46Н 2 О. Химически инертный, не реагирует со всеми другими веществами (простыми и сложными).

Атомная и молекулярная масса неона

Относительная молекулярная масса M r - это молярная масса молекулы, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12 С). Это безразмерная величина.

Относительная атомная масса A r - это молярная масса атома вещества, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12 С).

Поскольку в свободном состоянии неон существует в виде одноатомных молекул Ne, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 20,1797.

Изотопы неона

Неон может находиться в виде трех изотопов 20 Ne (90,48%), 21 Ne (0,27%) и 22 Ne (9,25%). Их массовые числа равны 20, 21 и 22 соответственно. Ядро атома изотопа неона 20 Ne содержит десять протонов и десять нейтронов, а изотопов 21 Ne и 22 Ne- такое же количество протонов, одиннадцать и двенадцать нейтронов соответственно.

Существует также шестнадцать не стабильных изотопов неона.