Neon(以前的翻譯,瓦爵)是化學(xué)元素,化學(xué)符號(hào)是ne,其原子序數(shù)是10,是無(wú)色稀有氣體,放電時(shí)呈橙色。
氖最常用在霓虹燈之中??諝庵泻猩倭磕?。屬零族元素,化學(xué)性質(zhì)極不活潑,為稀有氣體的成員之一。發(fā)現(xiàn)歷史
英國(guó)化學(xué)家威廉·拉姆塞在發(fā)現(xiàn)氬和氦后發(fā)現(xiàn)它們的性質(zhì)與已發(fā)現(xiàn)的其他元素都不相似,所以他提議在化學(xué)元素周期表中列入一族新的化學(xué)元素。他還根據(jù)門(mén)捷列夫提出的關(guān)于元素周期分類(lèi)的假說(shuō),推測(cè)出該族還應(yīng)該有一個(gè)原子量為20的元素。
在1896~1897年間,拉姆塞在特拉威斯的協(xié)助下,試圖用找到氦的同樣方法,加熱稀有金屬礦物來(lái)獲得他預(yù)言的元素。他們?cè)囼?yàn)了大量礦石,但都沒(méi)有找到。最后他們想到了,從空氣中分離出這種氣體。但要將空氣中的氬除去是很困難的,化學(xué)方法基本無(wú)法使用。只有把空氣先變成液體狀態(tài),然后利用組成它成分的沸點(diǎn)不同,讓它們先后變成氣體,一個(gè)一個(gè)地分離出來(lái)。1898年5月24日拉姆塞獲得英國(guó)人漢普森送來(lái)的少量液態(tài)空氣。拉姆塞和特拉威斯從液態(tài)空氣中首先分離出了氪。接著他們又對(duì)分離出來(lái)的氬氣進(jìn)行了反復(fù)液化、揮發(fā),收集其中易揮發(fā)的組分。1898年6月12日他們終于找到了氖,元素符號(hào)Ne,來(lái)自希臘文Neos(新的)。
物理性質(zhì)
氖為無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的單原子氣體,熔點(diǎn)24.55K℃),沸點(diǎn)27.07K℃),密度0.89994g/L(標(biāo)況),溶解度10.5ml/L(293K),第一電離能2372kJ/mol。
氖元素通電后會(huì)發(fā)出橙黃色的光,在所有稀有氣體中氖的放電在同樣電壓和電流情況下是最強(qiáng)烈的。
同位素
已知的氖的同位素共有11種,包括氖17至氖27,其中氖20(90.48%)、氖21(0.27%)、氖22(9.25%)是穩(wěn)定的。氖21和氖22是核分裂產(chǎn)物,它們的來(lái)源已經(jīng)很清楚了。氖20不是核分裂產(chǎn)物,對(duì)于其在地球上的豐度的來(lái)源有很激烈的爭(zhēng)論。導(dǎo)致氖的核反應(yīng)是鎂24和鎂25的中子發(fā)射和α衰變,其產(chǎn)物相應(yīng)的是氖21和氖22。α衰變主要是從鈾裂變系列來(lái)的,而中子則是α衰變的次級(jí)反應(yīng)。總的來(lái)說(shuō)這個(gè)反應(yīng)系列導(dǎo)致低的氖20:氖22比例和在含鈾巖石中(比如花崗巖)可以觀(guān)察到的高的氖21:氖22比例。這個(gè)同位素是通過(guò)鎂、鉀、硅和鋁的衰變導(dǎo)致的。通過(guò)對(duì)這三個(gè)同位素之間的比例的分析可以將宇宙部分的氖與巖漿里的氖和核反應(yīng)產(chǎn)生的氖區(qū)分開(kāi)來(lái)。這說(shuō)明氖可能可以用來(lái)確定巖石和隕石的暴露時(shí)間。
火山氣體中含的氖中氖20的成分比較高。這些地幔中的氖同位素與大氣中的氖的來(lái)源可能不同。其中氖20的高含量可能來(lái)源于地球形成前,可能代表著太陽(yáng)系的氖。金剛石中的氖20的含量也比較高,說(shuō)明這個(gè)高含量可能的確來(lái)自于地球形成前太陽(yáng)系星云的來(lái)源。
18Ne有一部分可發(fā)生雙質(zhì)子衰變,產(chǎn)生不穩(wěn)定的2He(氦穩(wěn)定同位素只有3He,4He兩種)。
化合物
氖至今仍沒(méi)有一種確認(rèn)存在的化合物,只發(fā)現(xiàn)了一些不穩(wěn)定的陽(yáng)離子和未經(jīng)證實(shí)的水合物。
(來(lái)自英文維基,其中Van der Waals Molecule不知如何翻譯,暫譯為范德華力分子,懷疑就是所謂包合物。)
低溫高壓下,氖可以與很多物質(zhì)形成“范德華力分子”,例如NeAuF和NeBeS,原子被隔離在惰性氣體母體中。NeBeCO3固體可以在氖氣氛圍中利用紅外光譜法檢測(cè)到。它是由鈹氣體、氧氣和一氧化碳制得的。
與金屬形成的“范德華力分子”包括Ne-Li。
更多相似的的“范德華力分子”包括Ne-CF4和Ne-CCl4、Ne2-Cl2、 Ne3-Cl2、Nex-I2(x=1-4)、NexHey-I2(x=1-5,y=1-4)。
與有機(jī)分子,包括苯胺,二甲醚,1,1-二氟乙烯、嘧啶、氯苯、環(huán)戊酮、環(huán)丁腈和環(huán)戊二烯等也可形成所謂“范德華力分子”。
氖還可以作為一種配體,對(duì)過(guò)渡金屬原子形成非常薄弱的鍵,例如Cr(CO)5Ne、Mo(CO)5Ne和W(CO)5Ne。
化學(xué)性質(zhì)
氖的核外電子排布式為1s22s22p?,屬于穩(wěn)定的8電子構(gòu)型,同時(shí)氖原子較小,原子核對(duì)電子束縛力較強(qiáng),導(dǎo)致氖元素的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。
在裝有氖氣的霓虹燈里加氟氣,也許有變化。
制備方法
由于氖僅以單質(zhì)形式存在,故一般從空氣中分離獲得氖。
由空氣分離塔在制取氧氣、氮?dú)獾耐瑫r(shí),從中可以提取氖氦的混合氣體,在經(jīng)液氫冷凝法或活性炭硅膠的吸附作用,便可得到氖。
在地球大氣層中氖亦非常稀少,只占大氣的65,000分之一。
元素用途
氖發(fā)射的明亮的紅橙色的光常被用來(lái)做霓虹燈做廣告。其它應(yīng)用有:
真空管、高壓指示器、避雷針、電視機(jī)熒光屏、氦-氖激光,用作冷卻液(液氖),用于高能物理研究,讓氖充滿(mǎn)火花室來(lái)探測(cè)微粒的行徑,填充水銀燈和鈉蒸氣燈等。
氖是一種稀有氣體,在一般情況下不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。氖在放電時(shí)發(fā)出橘紅色輝光,大量應(yīng)用于城市霓虹燈。另外日常生活中使用的試電筆中也充入氖氣,這是利用了氖放電發(fā)光以及電阻很大的特性。使用試電筆時(shí),電流從電筆一端流入,經(jīng)過(guò)氖氣后,電流強(qiáng)度降至人體安全范圍,再到達(dá)尾部,經(jīng)人體導(dǎo)入大地。當(dāng)看到試電筆中間的氖氣窗亮起橘紅色,證明被檢驗(yàn)電路通電良好。
安全防護(hù)
該品在高濃度時(shí),可使空氣中氧分壓降低導(dǎo)致窒息危險(xiǎn)。表現(xiàn)有呼吸加快、注意力不集中、共濟(jì)失調(diào);繼而出現(xiàn)疲倦乏力、煩躁不安、惡心、嘔吐、昏迷、抽搐,以致死亡。進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)一般不需特殊防護(hù)。但當(dāng)作業(yè)場(chǎng)所空氣中氧氣濃度低于18%時(shí),必須佩戴空氣呼吸器、氧氣呼吸器或長(zhǎng)管面具。
液氖溫度極低,需要防止凍傷。
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