Neon

Neon (gr.: νέος neos „nee“ ) is en Cheemsch Element mit dat Atomteken Ne un de Atomtall 10, wat blangen Helium, Argon, Krypton, Xenon un Radon en Eddelgas dorstellt. In dat Periodensystem steiht dat ganz rechts, wat andüüdt, dat Neon en vulle butenste Elektronenschaal opwiest. Dorüm kann dat Gas ok nich so licht mit sik sülvst oder annere Elementen reageeren. In de Natur kummt Neon as atomar Gas vör un billt keen Molekülen.

Historie

William Ramsay

As dat eerste Eddelgas weer 1894 Argon vun Lord Rayleigh un William Ramsay opdeckt worrn. Ramsay hett 1985 denn ok Helium ut Uranierz isoleert, dat bit dorhen blots ut dat Spektrum vun Sünnlicht bekannt weer. Ut de Gesetten vun’t Periodensystem hett he sehn, dat twüschen Helium un Argon noch en wieter’t Element mit en Atommasse vun ruchweg 20 u liggen müss.

Vun 1986 an hett he dorüm toeerst verschedene MInieralen un Meteoriten un de Gasen ünnersöcht, de se bi’t Oplösen oder hittmaken afgeven deen. Ramsy un sien Mitarbeiter Morris William Travers harrn dorbi aver nich recht Spood. Se fünnen vör allen Helium un nich so faken ok Argon. Ok de Ünnersöken vun hitte Gasen ut Cauterets in Frankriek un ut Iesland hebbt keen Resultaten bröcht^[1].

Opletzt hebbt se anfungen föffteihn Liter Rohargon, dat ut fletige Luft isoleert worrn is, to ünnersöken un dör Verfletigenun frakschoneerte Destillatsschoon to splitten. Dat eerste Element, dat afscheedt un an’t Flammenspektrum nawiest weer, weer dat Krypton, man an’n 13. Juni 1898 künnen se denn ok en lichter’t Element ut de siet kaken Frakschoon vun’t Rohargon afscheden, dat se Neon nöömt hebbt, na dat greeksche νέος, neos = „nee“. Korte Tiet later künnen se ut de Frakschoon mit dat Krypton noch en Element isoleeren, neemlich dat Xenon^[1].

De eerste Anwennen vun dat nee opdeckte Gas weer 1920 de Neonlamp, de vun den Franzosen Georges Claudeutklamüstert weer: Neon, dat in en Glasrohr füllt weer, warrt dör hoge Spannungen to’n Lüchten anreegt^[2].

Nukleosynthees

Vör allen dat Neon-Isotop ²⁰Ne is en wichtig Twüschenprodukt bi de Nukleosynthees in Steerns, dat aver eerst bi’t Kohlenstoffbrennen tostannen kummt. Bi’t Heliumbrennen bi ruchweg 200 · 10⁸ K entsteiht ²⁰Ne noch nich wegen den lütten Infangdweersnitt vun ¹⁶O för α-Deelken. Blots de Isotopen ²¹Ne un ²²Ne künnt hier ut dat swore ¹⁸O tüügt warrn. Wenn dat Helium opbruukt is, stiegt de Temperatur un de DIcht vun en Steern düütlich an un dat Kohlenstoffbrennen sett in. Dorbi warrt twee KOhlenstoffatomen to en anreegt Magnesiumisotop ²⁴Mg* versmölt. Dorut billt sik dat ²⁰Ne dör α-Verfall.

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

Wenn de Temperatur un de Icht noch witer anstiegt, kummt dat Neonbrennen, bi dat ²⁰Ne dör α-Verfall to ¹⁶O reageert oder mit de Heliumkarns, de dorbi free warrt, to ²⁴Mg fusioneert.

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

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

Dat passert wegen de in’n Vergliek to ¹⁶O grötteren Fienföhligkiet vun ²⁰Ne gegenöver Gammastrahlen noch vör de Reakschoon vun den lichteren Suerstoffkarn statt, de egentlich to vermoden weer. Eerst na’t Enn vun’t Neonbrennen sett denn dat Suerstoffbrennen in, bi dat ut ¹⁶O sworere Elementen as Silizium, Phosphor oder Swevel billt warrt^[3]^[4].

Vörkamen

Neon is op de Eer en teemlich roor Element, dat as atomar Gas in de Atmosphäär to finnen is un vun de Männichkeit (18,18 ppm) vun de Elementen an de 77. Steed steiht. Ünner de Eddelgasen is dat na Argon dat fakenste^[5]. In’n helen Weltruum is Neon dorgegen een vun de fakensten Elementen na Waterstoff, Helium, Suerstoff, Kohlenstoff un Stickstoff. Ut de ünnerscheedlichen Verdelen vun de lichten un sworen Isotopen vun’t Neon op de Eer kann en afleiden, dat en groten Deel vun dat Gas siet Entstahn vun de Eer ut de Atmosphäär utneiht is un vör allen de sworeren Isotopen ²¹Ne un ²²Ne torüchbleven sünd.

In lütte Mengden kann Neon ok in de Stenen vun de Eer funnen warrn. Nawiest worrn is Neon in Granit, Basalt, Demanten un in vulkaansche Gasen. Dör de verscheenen Isotopentosamensetten warrt vermoodt, dat dit Neon dree verschedene Borns hett: Primordial Neon mit en Tosamensetten as in de Sünn weer ahn Kuntakt to de Atmosphäär in Demanten oder in’n Eerdmantel inslaten. Dorto gifft dat atmosphäärsch Neon un Neon, dat dör Spallatschoonsreakschonen mit de kosmischen Strahlen entstahn is^[6].

Op Gasplaneten as den Jupiter kann dat Neon wegen de hogen Gravitatschoon nich weg. Dorüm is de Isotopentosamensetten jüst so as bi’t Entstahn vun den Planet. As de Ruumsond Galileo faststellt hett, is de Isotopenproportschoon vun ²⁰Ne to ²²Ne jüst so as in de Sünn^[7].

Winnen un Dorstellen

Neon kann as Nevenprodukt bi’t Opsplitten vun de Luft na’t Linde-Verfohren wunnen warrn. Na’t Afscheeden vun Water, Kohlendioxid, Suerstoff, de Eddelgasen, de bi högere Temperaturen kaakt un den gröttsten Deel vun’n Stickstoff, blifft en Gasmischen över, de to 35 % ut Neon un wieter ut Helium, Waterstoff un ruchweg 50 % Stickstoff besteiht (Andeel na Stoffmengde). Disse Gasmischen kann op verschedene Orden splitt warrn, so dat an’t Enn Hleium un Neon as reine Gasen wunnen warnn künnt. Een Mööglichkeit is, de Gasen över Kondensatschoon bi ünnerscheedliche Kaakpunkten un dat Utnütten vun’n Joule-Thomson-Effekt to scheden. Na’t Afscheden vun’n Waterstoff över katalytische Reakschonen mit togeven Suerstoff un Afscheden vun’t Water warrt dorbi toeerst bi 30 bar un 66 K de Stickstoff fletig maakt un afscheedt. De restliche Stickstoff warrt dör Adsorpschoon an Silicagel wegmaakt, so dat en Restmischen vun ruchweg 76 % Neon un 24 % Helium torüch blifft. Dat warrt toeerst bi Ruumtemperatur op 180 bar verdicht un denn na un na op 50 K afköhlt. Bi de Expansion op 25 bar un dorna op 1,5 bar kondenseert dat Neon, wiel dat Helium in de Gasphaas blifft. En akkeratere Scheden löpt denn över en Kolonn^[8].

An annern Weg geiht över de Adsorpschoon. Dorto warrt dat Neon na’t Afscheden vun’n Stickstoff bi 5 bar un 67 K an en Drägermaterial adsorbeert. Bi 3 bar warrt dat Neon wedder afgeven un kann so vun’t Helium afscheedt warrn. Üm en gröttere Reinheit to kriegen, warrt dat Neon tweemol achter’nanner adsorbeert^[8].

Egenschoppen

Physikaalsch

Lienenspektrum vun en Gasentladung in Neon

Neon is en Gas ahn Röök, Smack oder Klöör, dat ünner Normalbedingen atomar vörliggt. Dat Eddelgass kondenseert bi 27 K (−246 °C) un warrt bi 24,57 K (−248,59 °C) fast. Dormit hett Neon dat lütste Temperaturrebeet vun all Elementen, in den dat Fletig is. Jüst so as de annern Eddelgasen kristalliseert Neon in’t kuubsche Kristallsystem mit den Gidderparameter a = 443 pm^[9]. Un jüst so as de annern Eddelgasen wiest Neon blots vulle Schalen in de Elektronen hüll op (Eddelgaskonfiguratschoon). Dat ius ok de Grund för dat lütte Reakschoonsvermögen un dat dat Gas eenatomig vörliggt.

Mit en Dicht vun 0,9 kg/m³ bi 0 °C un 1013 hPa is Neon ’n beten lichter as Luft un stiggt also op. In’n Phasendiagramm liggt de Tripelpunkt bi 24,56 K un 43,37 kPa^[10], wiel de kritische Punkt bi 44,4 K, 265,4 kPa un en kritischen Dicht vun 0,483 g/cm³ liggt^[11]. Neon is slecht lööslich. In een Liter Water künnt sik bi 20 °C hööchstens 10,5 ml Neon lösen^[11].

As ok de annern Eddelgasen, wiest Neon bi Gasentladungen en tyypsch Lienenspektrum. De Lienen in’t sichtbore Rebeet vun’t Sprktrum leegt vör allen in’t Ro’e un Gele, so dat dat Gas bi en Entladung en tyypsch ro’e Klöör wiest.

Cheemsch

As tyypsch Eddelgas reageert Neon bannig traag. Jüst as bi’t Helium sünd ok vun Neon bit hüüt keen Verbinnen bekannt. Sogor Clathraten, bi de Eddelgasen in annere Verbinnen inslaten sünd, sünd vun’t Neon noch nich beobacht worrn. Na theoreetsche Bereken is Neon dat Element, dat an slechtesten mit annere Elementen reageert. Dat hett sik wiest, dat sülvst dat Neongegenstück to de eenzig bekannten Heliumverbinnen HHeF, de na en Reken bestännig wesen schall, nich bestännig weer. Dat künn an de grötteren Fluor-Waterstoff-Afstännen liggen, wat to sietere Antreckkräft bi’t HNe⁺-Ion föhrt, oder an afstöten p-π-Wesselwirken in de Neon-Kationen^[12].

Blots ut de Ünnersöken mit Massenspektroskopie sünd eenige Ionen bekannt, an de Neon bedeeligt is. Dorto tellt dat Ne⁺-Ion un eenige annere as ArNe⁺, HeNe⁺ und HNe⁺^[13].

Isotopen

Vun dat Element Neon sünd tosamen achtteihn Isotopen twüschen ¹⁶Ne un ³⁴Ne bekannt. Dree dorvun sünd bestännig un kamt ok so in de Natur vör, neemlich ²⁰Ne, ²¹Ne un ²²Ne. Dat eerste dorvun hett mit 90,48 % den düütlich gröttsten Andeel doran, dat tweete is mit 0,27 % dat roorste op de Eer. ²²Ne hett en Andeel vun 9,25 % an de natürlichen Isotopen. All annern hebbt korte Halfweertstieten bit hööchstens en poor Minuuten (²⁴Ne)^[14].

Dör den Verlust vun Neon inn Weltruum un dat Billn vun nee Neon dör Karnreakschonen is de Proportschoon vun ²⁰Ne/²²Ne un ²¹Ne/²²Ne vun Neongas, dat in Stenen inslaten is un keen Kuntakt to de Atmosphäär harr, nich jümmer dat glieke. Man kann dorüm ut de Isotopenproportschoon Weten över’t Entstahn vun de Stenen seggen. In Stenen, in de Neon dör Spallatschoonsreakschonen tostannen kummt, is de Andeel vun ²¹Ne höger. Primordial Neon, dat vör lange Tiet al in Stenen un Demanten inslaten worrn is, hett dorgegen en högeren Andeel an ²⁰Ne^[6], vunwegen dat noch nich so veel in’n Weltruum utneiht is.

Bioloogsche Bedüden

Jüst so as de annern Eddlegasen reageert Neon blots slecht mit annere Elementen. Ut den Grund hett Neon keen bioloogsche Bedüden un is ok nich giftig. In hoge Kunzentratschonen kann dat Gas aver so veel Atenluft verdrängen, dat een doodsticken kann^[15]. Bi en Druck vun mehr as 110 bar wirkt Neon as en Narkoosmiddel^[16].

Bruuk

Neon in en Lüchtstoffrohr.

Helium-Neon-Laser in Bedrief

In’n Vergliek to Argon is dat Tügen vun Neongas teemlich kumplizeert un dorüm ok dürer, so dat Neon veel weniger Verwennen finnt. Bruukt warrt Neon as Lüchtstoff in Gasentladungsrohren, dor lücht dat Gas in rode Farv. De Lüchtstoffrohrn, de dat grelle witte Licht maakt, warrt faken ok as „Neonrohr“ betekend, man dat is eegentlich vekehrt, as dor normaalerwies Argon mit en beten Quecksülver binnen is. As Füllgas warrt dat ok in Glimm- as ok in Blitz- un Stroboskoplampen^[11].

Helium-Neon-Laser arbeit mit en Mischen ut Helium un Neon; se tellt to de wichtigsten Lasers. De nödige BEsettensinversion vun den Laserwarrt dorbi dör’t Anregen vun Helium un den strahlenfre’en Övergang vun Elektronen na’t Neon ümsett. De stimuleeren Emisschoon passeert an’t Neon bi Bülgenlängen vun 632,8 nm (root) as ok 1152,3 nm un 3391 nm (infraroot). Annere Laserövergäng, as in’t gröne Spektralrebeet bi 543,3 nm sünd mööglich^[17].

Fletig Neon kann bito as Küllmiddel insett warrn. In’n Vergliek to Helium un Waterstoff hett dat den Vördeel vun en veertigmol högere Köhlleistung as fletig Helium un dreemol höger as Waterstoff^[8]. In en Mischen mit Suerstoff kann Neon as Atengas to’n Duken in grote Deep bruukt warrn. Dat warrt aver nich faken insett, vunwegen dat Neon in’n Vergliek to Helium, wat ok insett warrn kann, en Pries hett un ok en högeren Atenwedderstand opwiest^[18].

Literatur

P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: Noble Gases. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2006 (DOI 10.1002/14356007.a17_485).
Helmut Sitzmann: Neon. In: Römpp Chemie Lexikon. Thieme Verlag, Stand Dezember 2006.
Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Oplaag, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 417–429.

Borns

↑ ^a ^b William Ramsay: The Rare Gases of the Atmosphere. Nobelpriesreed, 12. Dezember 1904.
↑ Patentanmellen US1125476 System of illuminating by luminescent tubes. Anmellt an’n 8. Oktober 1911, publizeert an’n 19. Januar 1915, Anmeller: Georges Claude.
↑ L. R. Buchmann, C. A. Barnes: Nuclear reactions in stellar helium burning and later hydrostatic burning stages. In: Nuclear Physics A. 2006, 777, S. 254–290, DOI 10.1016/j.nuclphysa.2005.01.005.
↑ S. E. Woosley, A. Heger: The evolution and explosion of massive stars. In: Rev. Mod. Phys. 2002, 74, S. 1015–1071, DOI 10.1103/RevModPhys.74.1015.
↑ David R. Williams: Earth Fact Sheet. NASA, Greenbelt, Stand 20. Mai 2009.
↑ ^a ^b Alan P. Dickin: Radiogenic isotope geology. 2. Oplaag, Cambridge University Press, 2005, ISBN 978-0-521-82316-6, S. 303–307.
↑ P. R. Mahaffy, H. B. Niemann, A. Alpert, S. K. Atreya, J. Demick, T. M. Donahue, D. N. Harpold, T. C. Owen: Noble gas abundance and isotope ratios in the atmosphere of Jupiter from the Galileo Probe Mass Spectrometer. In: J. Geophys. Res. 2000, 105, S. 15061–15071 (Abstract).
↑ ^a ^b ^c P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: Noble Gases. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2006, DOI 10.1002/14356007.a17_485.
↑ K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. In: Acta Crystallographica. 1974, 30, S. 193–204.
↑ J. Ancsin: Vapor Pressure and Triple Point of Neon and the Influence of Impurities on these Properties. In: Metrologica. 1978, 4, 1, S. 1 (NIST webbook).
↑ ^a ^b ^c Helmut Sitzmann: Neon. In: Römpp Chemie-Lexikon. Thieme Verlag, Stand Dezember 2006.
↑ Errol G. Lewars: Modeling Marvels: Computational Anticipation of Novel Molecules. Springer Verlag, 2008, ISBN 978-1-4020-6972-7, S. 69–80.
↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics: a ready-reference book of chemical and physical data – 4. The Elements. 90. Oplaag, CRC Press, 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0, S. 4-23.
↑ G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. In: Nuclear Physics. 2003, Bd. A 729, S. 3–128.
↑ Sekerheitsdatenblatt (Neon), Linde AG, Stand 4. August 2006.
↑ Walter J. Moore, Dieter O. Hummel: Physikalische Chemie. 4. Oplaag, de Gruyter, 1986, ISBN 978-3-11-010979-5, S. 284.
↑ Helium-Neon-Laser. In: Römpp Chemie-Lexikon, Thieme Verlag, Stand März 2002.
↑ Alfred A. Bove, Jefferson Carroll Davis: Bove and Davis' diving medicine. 4. Oplaag, Elsevier, 2004, ISBN 978-0-7216-9424-5, S. 121.