مشخصات گاز نئون

گاز نئون و تاریخچه آن

موریس تراورز و ویلیام رمزی گاز نئون را در سال 1898 کشف کردند. این در حالی بود که در سال 1894 رمزی با همکاری رایلی گاز آرگون را کشف کرده بود و در سال 1895 نیز رمزی نمونه اولیه گاز هلیوم را تولید کرد؛ به همین دلیل بود که او اطمینان داشت که عنصری بین هلیوم و آرگون در جدول تناوبی قرار می‌گیرد و به دنبال کشف آن بود.

تراورز و رمزی بسیاری از مواد معدنی را برای کشف این گاز جستجو کردند؛ اما ناموفق بودند. در نهایت رمزی به این فکر کرد که شاید بتوان از گاز آرگون عناصر جدیدی پیدا کرد. او گاز آرگون را با استفاده از هوای مایع منجمد کرد. سپس تحت فشار کاهش یافته، گاز را تبخیر کرد. اولین گازی را که از آن خارج شد جمع کرده و به یک لوله خلاء منتقل کرد. پس از اعمال ولتاژ بالا به آن، درخشش فوق العاده‌ای بیرون آمد که نشانی از گاز نئون بود.

ویژگی و مشخصات گاز نئون

تمام ویژگی‌های مربوط به نئون، آن را به یکی از مهم‌ترین گازهای نجیب در جدول تناوبی تبدیل کرده است. نئون در گروه 18 و دوره 2 جدول تناوبی قرار دارد. این یک عنصر از دسته p به شمار می‌رود که عدد اتمی و جرم اتمی آن به ترتیب 10 و 20 است. با وجود اینکه این عنصر پنجمین عنصر شیمیایی فراوان در جهان است، یکی از نادرترین عناصر روی زمین محسوب می‌شود. این طبیعت نادر گاز نئون به خواص فیزیکی و شیمیایی آن وابسته است. در ادامه به ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی گاز نئون اشاره می‌کنیم.

مشخصات فیزیکی گاز نئون

همانطور که گفتیم، نئون یک گاز نجیب بی رنگ، بی بو و بی مزه با نماد شیمیایی Ne و عدد اتمی 10 است. این گاز به طور معمول با انتشار یک درخشش قهوه‌ای متمایل به قرمز مشخص می‌شود که همین درخشش باعث شده است که به طور گسترده در علائم تبلیغاتی کاربرد داشته باشد. در گروه 18 جدول تناوبی، نئون دومین گاز نجیب سبک است که تنها هلیوم سبک‌تر از آن است.

در دمای اتاق، نئون در حالت گازی قرار دارد. چگالی آن 0.9002 گرم در لیتر است؛ به این معنی که یک بطری 1 لیتری پر از گاز نئون کمتر از 1 گرم وزن خواهد داشت. نقطه ذوب نئون 24.56 کلوین (415.46- درجه فارنهایت) است؛ در حالی که نقطه جوش آن به 27.07 کلوین (410.94- درجه فارنهایت) می‌رسد. همچنین نئون ظرفیت تبریدی 40 برابر بیشتر از هلیوم مایع دارد و این ویژگی، این گاز را به عنوان یک مبرد برودتی تبدیل می‌کند.

خواص شیمیایی گاز نئون

در ابتدا باور داشتند که نئون یک گاز بی اثر است؛ به این معنی که از نظر شیمیایی در طبیعت غیر فعال است. با این حال، مطالعات اخیر نشان داده است که نئون می‌تواند با فلوئور ترکیب شود و ترکیب جدیدی را تشکیل دهد. همچنین گاز نئون تمایل به تشکیل یون با ترکیب با سایر گازهای نجیب دارد. یون‌هایی که این عنصر تشکیل می‌دهد عبارتند از:

• Ne+
• (NeAr)+
• (NeH)+
• HeNe+

گاز نئون توانایی تشکیل هیدرات‌های ناپایدار را نیز دارد. تمام این شواهد و خواص شیمیایی نئون به این واقعیت اشاره دارد که گاز نئون آنطور که در ابتدا تصور می‌شد یک گاز بی اثر نیست.

کاربردهای گاز نئون

کاربردهای گاز نئون در صنایع مختلف را به طور خلاصه در زیر بررسی می‌کنیم.

• تابلوهای تبلیغاتی با استفاده از چراغ‌ها و لامپ‌هایی که از نئون قرمز رنگ در آنها به کار می‌رود ساخته می‌شوند. درخشش گاز نئون در این تابلوها از نوع فلورسنت است که باعث می‌شود از دور قابل مشاهده باشند. رنگ‌های مختلف تابلوهای تبلیغاتی نیز معمولاً با مخلوط گاز نئون با بسیاری از گازهای دیگر تولید می‌شود.
• گاز نئون در نشانگرهای ولتاژ بالا، لوله‌های کنتور، لوله‌های تلویزیون و صاعقه گیرها کاربرد دارد.

• غواصان دریایی نیز از مخلوط گاز هلیوم و گاز نئون برای تنفس استفاده می‌کنند. این مخلوط در مقایسه با گاز نیتروژن حتی در فشار بالا، نامحلولیت کمتری در خون دارد.
• نئون در مخلوط با گازهای دیگر یا به طور خالص در لوله‌های پر از گاز الکترونی استفاده می‌شود و کاربرد بسیار خوبی در صنعت الکترونیک دارد. ژرژ کلود اولین بار در سال 1910 لوله‌های شیشه‌ای نئونی را با تصویربرداری از نور نارنجی-قرمز ساخت.
• نئون در حالت مایع می‌تواند به عنوان یک مبرد عالی استفاده به کار برده شود.

ویژگی‌های دیگر گاز نئون در زیر آورده شده است:

• ساختار جامد: مکعب محور
• گرمای همجوشی: 0.3317 کیلوژول بر مول
• ظرفیت حرارتی ویژه: 0.904 J/gK
• گرمای تبخیر: 1.7326 کیلوژول بر مول
• شعاع اتمی: 38pm
• هدایت حرارتی: 0.05 W/mK
• حجم اتمی: 16.7 cm3/mol.

ایزوتوپ‌های نئون

نئون (Ne) دارای سه ایزوتوپ پایدار است:

• Ne20
• Ne21
• Ne22

علاوه بر سه ایزوتوپ بالا، 17 ایزوتوپ رادیواکتیو نیز از نئون کشف شده است که از Ne15 تا Ne34 متغیر هستند. طولانی مدت‌ترین (پایدارترین) ایزوتوپ نیمه عمری برابر با 24 سال دارد و نیمه عمر بقیه آنها زیر یک دقیقه است؛ به طوری که اکثر آنها نیمه عمری کمتر از یک ثانیه دارند. کمترین پایداری مربوط به Ne15 است.

اثرات گاز نئون بر سلامتی

گاز نئون خاصیت سمی ندارد؛ اما می‌تواند مانند سایر گازهای بی اثر به عنوان خفه کننده عمل کند. اگر نئون به هوا نشت کند، شروع به جابجایی و جایگزینی با اکسیژن  موجود در هوا کرده و تشخیص چنین نشتی دشوار است؛ زیرا نئون یک گاز بی رنگ و بی بو است. با کاهش سطح اکسیژن، افراد ممکن است دچار سرگیجه و مشکلات تنفسی شوند.

هنگام نشت گاز نئون در محیط، اگر افراد به موقع محل را ترک نکنند، ممکن است هوشیاری خود را از دست دهند و بر اثر خفگی ناشی از کمبود اکسیژن در هوا بمیرند.