Физиологическое действие

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Введение

2. История

Происхождение названия

3. Распространенность во Вселенной

4. Соединения

5. Физические свойства

6. Химические свойства

7. Изотопы

8. Получение

9. Применение

10. Физиологическое действие

11. Интересные факты

12. Список использованной литературы

 

 

Нео́н — элемент главной подгруппы восьмой группы, второго периода периодической системы химических элементовД. 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— инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

История

Неон открыли в июне 1898 года шотландский химик Уильям Рамзай и английский химик Морис Траверс. Ученые отобрали первые пузырьки газа, образующегося при испарении жидкого аргона, и установили, что спектр этого газа указывает на присутствие нового элемента. Они выделили этот инертный газ «методом исключения», после того, как кислород, азот, и все более тяжёлые компоненты воздуха были превращены в жидкость.  Интересно отметить, что Рамзай, открыв аргон и гелий и чувствуя, что открытие инертных элементов на этом не закончилось (такие элементы можно было предполагать между каждым типичным неметаллом и следующим за ним типичным металлом, в частности — между фтором и натрием), попытался описать (как сам рассказывал об этом) по примеру «учителя нашего Менделеева», поскольку возможно было, ожидаемые свойства и предполагаемые отношения газообразного элемента, который должен был бы заполнить пробел между гелием и аргоном (то есть неона).

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. Сам Рамзай так рассказывал о выборе названия для этого элемента:
"Когда мы в первый 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.
Вот таким-то образом газ получил свое название."

 

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 планетСолнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. В атмосфере многих звезд неон занимает третье место после водорода и гелия.

Из всех элементов второго периода периодической таблицы неон — самый малочисленный на Земле. В рамках восьмой группы периодической таблицынеон 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 7,8·10¹⁴ м³. В 1 м³ воздуха содержится около 18,2 см³ неона (для сравнения: в том же объеме воздуха содержится только 5,2 см³ гелия). Всего на нашей планете около 6,6·10¹⁰ т неона. В изверженных породах находится около 10⁹ 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.

 

Соединения

В связи с исключительной инертностью неона (о которой подробнее говорится в пункте "Химические свойства"), он не образует валентных соединений. Даже так называемые клатратные соединения неона с водой (Ne·6Н₂О), гидрохиноном и другими веществами (подобные соединения тяжелых благородных газов — радона, ксенона, криптона и даже аргона — широко известны) получить и сохранить очень трудно.

Формируются клатраты так: нейтральная молекула инертного газа (ее место может занимать и другая молекула, например Cl2,H2S, SO2, CO2, СН4) плотно окружается, как бы берется в клещи полярными молекулами — воды, фенола, гидрохинона и т. п., которые соединены между собой водородными связями. Клатраты возникают в тех случаях, когда при кристаллизации растворителя молекулы его образуют ажурные конструкции с пустотами, способными вмещать чужеродные молекулы. Основное условие, необходимое для существования устойчивого клатратного соединения, — это возможно более полное совпадение пространственных размеров полости, образующейся между сцепившимися молекулами «хозяина», и размеров молекулы «гостя», проникшей в полость.

Если «гость» мал (в нашем случае, молекула неона), то он с трудом закрепляется в полости и обязательно при содействии низкой температуры и высокого давления, которые препятствуют бегству «гостя» и зачастую способствуют сжатию полости. Трудно приходится и чересчур громоздкой молекуле; в этом случае также необходимо повышенное давление, чтобы «протолкнуть» ее внутрь полости.

Формально клатраты можно отнести к химическим соединениям, так как большинство имеет строго постоянный состав. Но химическая связь в клатратах отсутствует, поскольку при их образовании не происходит спаривания валентных электронов и соответствующего пространственного перераспределения электронной плотности в молекуле.

 

 

С помощью методов оптической спектроскопиии масс-спектрометрии установлено существование ионовNe⁺, (NeAr)⁺, (NeH)⁺, и (HeNe)⁺.Но и они нестабильны и не поддаются глубинному анализу, даже при использовании данных методов.

Оптическая спектроскопия — спектроскопия в видимом диапазоне длин волн с примыкающими к нему ультрафиолетовым и инфракрасным диапазонами (от нескольких сотен нанометров до единиц микрон).

Масс-спектрометрия — это физический метод, основанный на измерении массы заряженных частиц материи, используется для анализа вещества. Существенное отличие масс-спектрометрии от других аналитических физико-химических методов состоит в том, что оптические, рентгеновские и некоторые другие методы детектируют излучение или поглощение энергии молекулами или атомами, а масс-спектрометрия непосредственно детектирует сами частицы вещества.

Физические свойства

 

Температура кипения	-245,9 0С или 27,07 по Кельвину
Температура плавления	-248,6 0С или 24,56 по Кельвину
Критическая температура	-228,8 0С
Критическое давление	2,65 мПа
Плотность При нормальных условиях	0.900 кг/м3
Теплоемкость	0,904 кДж/(кг x 0С)

Неон, как и остальные благородные газы — бесцветный одноатомный газ 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.

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

 

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.

Жидкий неон - уникальная по свойствам криогенная жидкость. Объемная теплота парообразования жидкого неона в точке кипения примерно в 4 раза больше, чем у водорода, и в 50 раз больше, чем у гелия. Благодаря этому снижается расход охлаждающей жидкости и, что также существенно, сокращаются ее потери при длительном хранении или транспортировании.

 

Химические свойства

Атом неона

 

 

Конфигурация электронного облака	1s22s22p6
Радиус атома	38 · 10 − 12 (Метр)
Число протонов p
Число нейтронов n
Число электронов e
Массовое число A

 

Неон имеет завершенную электронную оболочку, т.е на внешнем электронном уровне нет вакантных подуровней, поэтому он химически инертен. Химическая инертностьнеона исключительна, в этом с ним может конкурировать только гелий.

Изотопы

Существует три стабильных изотопа неона: ²⁰Ne (изотопная распространённость 90,48 %), ²¹Ne (0,27 %) и ²²Ne (9,25 %)

²⁰Ne легок и преобладает повсеместно.

Во многих альфа-активных минералах относительное содержание тяжелых ²¹Ne и ²²Ne в десятки и сотни раз больше содержания их в воздухе. Это вызвано тем, что основными механизмами образования этих изотопов являются ядерные реакции, происходящие при бомбардировке ядер алюминия, натрия, магния и кремния продуктами распада ядер тяжёлых элементов. Кроме того, подобные реакции происходят в земной коре и атмосфере под воздействием космического излучения.

Зафиксирован также ряд малопродуктивных ядерных реакций, при которых образуются ²¹Ne и ²²Ne — это захват альфа-частиц ядрами тяжелого кислорода ¹⁸О и фтора ¹⁹F:

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

Считается, что в космическом пространстве неон также преимущественно представлен лёгким нуклидом ²⁰Ne. В метеоритах обнаруживают немало ²¹Ne и ²²Ne, 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 абсорбции и конденсации. Абсорбционный метод основан на способности неона в отличие от гелия абсорбироваться (поглощаться)активированным углем, охлаждаемым жидким азотом. Конденсационный способ основан на вымораживании неона при охлаждении смеси жидким водородом.

Неон извлекают из воздуха в аппаратах двукратной ректификации жидкого воздуха. Газообразные неон и гелий скапливаются в верхней части колонны высокого давления, то есть в конденсаторе-испарителе, откуда под давлением около 0.55 МПа подаются в трубное пространство дефлегматора(конденсатор паров различных смесей), охлаждаемое жидким N₂. Из дефлегматора обогащенная смесь Ne и Не направляется для очистки от N₂ в адсорберы с активированным углем, из которых после нагревания поступает в газгольдер(резервуар для хранения газообразных в-в) (содержание Ne + He до 70 %); степень извлечения смеси газов 0.5-0.6. Последнюю очистку от N₂ и разделение Ne и Не можно осуществлять либо селективной адсорбцией при температуре жидкого N₂, либо конденсационными методами — с помощью жидких Н₂ или Ne. При использовании жидкого водорода дополнительно проводят очистку от примеси водорода с помощью CuO при 700°С. В результате получают неон99,9%-ной чистоты по объему.

Применение

 

Неоновая вывеска

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.

Символ элемента, выполненный из неоновых трубок

Жидкий неон используют в качестве охладителя в криогенных установках. Ранее неон применялся в промышленности в качестве инертной среды, но был вытеснен более дешёвым аргоном.

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

Гелий-неоновый лазер

 

Смесь неона и гелия используют как рабочую среду в газовых лазерах (гелий-неоновый лазер).Ге́лий-нео́новый ла́зер — лазер, активной средой которого является смесь гелия и неона. Гелий-неоновые лазеры часто используются в лабораторных опытах и оптике. Имеет рабочую длину волны 632,8 нм, расположенную в красной части видимого спектра.

 

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

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 газовойэмболии 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.

Содержание неона в высоких концентрациях во вдыхаемом воздухе может вызвать головокружение, тошноту, рвоту, потерю сознания и смерть от асфиксии.

Интересные факты

«Неоновые огни» оправдывают своё название только в случае свечениях оранжевого и красного цвета. Для получения других цветов используют пары ртути и фосфорв определённых пропорциях или другие благородные газы, например, более дешевый аргон.

 

Список использованной литературы:

§ Глоссарий терминов по химии // Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Донецкий национальный университет — Донецк: «Вебер», 2008.

§ Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Донбасс, 2004.

• Бердоносов С. С. Инертные газы вчера и сегодня. М., Просвещение. 1966.112 с.
• Фастовский В. Г. Ровинский А. Е. Петровский Ю. В. Инертные газы. М., 1972.
• Финкельштейн Д.Н. Глава IV. Инертные газы на Земле и в космосе // Инертные газы. — Изд. 2-е. — М.: Наука, 1979. — С. 106. — 200 с. — («Наука и технический прогресс»). — 19 000 экз.
• Павлов Б.Н. Проблема защиты человека в экстремальных условиях гипербарической среды обитания