2022-07-20 23:17:23

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氖(neon)(旧译作氝,讹作氞),是一种化学元素,化学符号是Ne,它的原子序数是10,是一种无色的稀有气体,把它放电时呈橙红色。氖最常用在霓虹灯之中。空气中含有少量氖。属零族元素,化学性质极不活泼,为稀有气体的成员之一。

基本信息

  • 中文名称

  • 外文名称

    Neon

  • CAS登录号

    7440-01-9

  • EINECS登录号

    231-110-9

  • 熔点

    -248.6 ℃

  • 沸点

    -246 ℃

  • 水溶性

    微溶

  • 密度

    0.9002 kg/m³(0℃,101.325kPa)

  • 外观

    无色气体

  • 发现人

    威廉·拉姆赛

  • 元素符号

    Ne

  • 原子序号

    10

  • 原子量

    20.1797

  • 周期

    第二周期

  • 0族

  • 元素类别

    稀有气体元素

  • 电子排布

    1s 2s 2p

折叠 编辑本段 发现历史

英国化学家威廉·拉姆塞在发现氩和氦后发现它们的性质与已发现的其他元素都不相似,所以他提议在化学元素周期表中列入一族新的化学元素。他还根据门捷列夫提出的关于元素周期分类的假说,推测出该族还应该有一个原子量为20的元素。

在1896~1897年间,拉姆塞在特拉威斯的协助下,试图用找到氦的同样方法,加热稀有金属矿物来获得他预言的元素。他们试验了大量矿石,但都没有找到。最后他们想到了,从空气中分离出这种气体。但要将空气中的氩除去是很困难的,化学方法基本无法使用。只有把空气先变成液体状态,然后利用组成它成分的沸点不同,让它们先后变成气体,一个一个地分离出来。1898年5月24日拉姆塞获得英国人汉普森送来的少量液态空气。拉姆塞和特拉威斯从液态空气中首先分离出了氪。接着他们又对分离出来的氩气进行了反复液化、挥发,收集其中易挥发的组分。1898年6月12日他们终于找到了氖,元素符号Ne,来自希腊文Neos(新的)。

折叠 编辑本段 物理性质

氖为无色、无臭、无味的单原子气体,熔点24.55K(-248.6℃),沸点27.07K(-246℃),密度0.9002g/L(0℃,101.325kPa),溶解度10.5mL/L(293K),第一电离能2372kJ/mol。

氖元素通电后会发出橙黄色的光,在所有稀有气体中氖的放电在同样电压和电流情况下是最强烈的。

同位素

已知的氖的同位素共有11种,包括氖-17至氖-27,其中氖-20(90.48%)、氖-21(0.27%)、氖-22(9.25%)是稳定的。氖-21和氖-22是核分裂产物,它们的来源已经很清楚了。氖-20不是核分裂产物,对于其在地球上的丰度的来源有很激烈的争论。导致氖的核反应是镁-24和镁-25的中子发射α衰变,其产物相应的是氖-21和氖-22。α衰变主要是从铀裂变系列来的,而中子则是α衰变的次级反应。总的来说这个反应系列导致低的氖-20:氖-22比例和在含铀岩石中(比如花岗岩)可以观察到的高的氖-21:氖-22比例。这个同位素是通过镁、钾、硅和铝的衰变导致的。通过对这三个同位素之间的比例的分析可以将宇宙部分的氖与岩浆里的氖和核反应产生的氖区分开来。这说明氖可能可以用来确定岩石和陨石的暴露时间。

火山气体中含的氖中氖20的成分比较高。这些地幔中的氖同位素与大气中的氖的来源可能不同。其中氖20的高含量可能来源于地球形成前,可能代表着太阳系的氖。金刚石中的氖20的含量也比较高,说明这个高含量可能的确来自于地球形成前太阳系星云的来源。

Ne有一部分可发生双质子衰变,产生不稳定的He(氦稳定同位素只有He,He两种) 。

符号

Z(p)

N(n)

同位素质量(u)

半衰期

衰变

方式

衰变

产物

原子核

自旋

相对丰度

(莫耳分率)

相对丰度

变化量

(莫耳分率)

Ne

10

5

(15)

2.522(66)MeV

2p

O




Ne

10

6

16.025761(22)

9×10s

[122(37)keV]

2p

O

0+



Ne

10

7

17.017672(29)

109.2(6)ms

β+,p(96.0%)

O

1/2–



β+,α(2.7%)

N

β+(1.3%)

F

Ne

10

8

18.0057082(3)

1.672(8) s

ε

F

0+



2p

O

He

O

He

Ne

10

9

19.0018802(3)

17.296(5) s+

β+

F

1/2+



Ne

10

10

19.9924401754(19)

稳定

0+

0.9048(3)

0.8847–0.9051

Ne

10

11

20.99384668(4)

稳定

3/2+

0.0027(1)

0.0027–0.0171

Ne

10

12

21.991385114(19)

稳定

0+

0.0925(3)

0.0920–0.0996

Ne

10

13

22.99446690(11)

37.24(12) s

β-

Na

5/2+



Ne

10

14

23.9936108(4)

3.38(2)min

β-

Na

0+



Ne

10

15

24.997737(28)

602(8)ms

β-

Na

(3/2)+



Ne

10

16

26.000461(29)

197(1)ms

β- (99.87%)

Na

0+



β-,n(.13%)

Na

Ne

10

17

27.00759(12)

32(2)ms

β- (98.0%)

Na

(3/2+)#



β-,n(2.0%)

Na

Ne

10

18

28.01207(16)

18.3(22)ms

β- (78.0%)

Na

0+



β-, n (22.0%)

Na

Ne

10

19

29.01939(29)

15.6(5)ms

β-

Na

(3/2+)#



Ne

10

20

30.02480(61)

5.8(2)ms

β-

Na

0+



Ne

10

21

31.03311(97)#

3.4(8)ms

β-

Na

7/2−#



β-, n

Na

Ne

10

22

32.04002(86)#

3.5(9)ms

β-, n

Na

0+



β-

Na

Ne

10

23

33.04938(86)#




7/2−#



Ne

10

24

34.05703(87)#

1#ms [>1.5µs]



0+



备注:画上#号的数据代表没有经过实验的证明,只是理论推测而已,而用括号括起来的代表数据不确定性。

折叠 编辑本段 化合物

氖至今仍没有一种确认存在的化合物,只发现了一些不稳定的阳离子和未经证实的水合物。

低温高压下,氖可以与很多物质形成"范德华力分子",例如NeAuF和NeBeS,原子被隔离在惰性气体母体中。NeBeCO3固体可以在氖气氛围中利用红外光谱法检测到。它是由铍气体、氧气和一氧化碳制得的。

与金属形成的"范德华力分子"包括Ne-Li。

更多相似的的"范德华力分子"包括Ne-CF4和Ne-CCl4、Ne2-Cl2、 Ne3-Cl2、Nex-I2(x=1~4)、NexHey-I2(x=1~5,y=1~4)。

与有机分子,包括苯胺,二甲醚,1,1-二氟乙烯、嘧啶、氯苯、环戊酮、环丁腈和环戊二烯等也可形成所谓"范德华力分子"。

氖还可以作为一种配体,对过渡金属原子形成非常薄弱的键,例如Cr(CO)5Ne、Mo(CO)5Ne和W(CO)5Ne。

折叠 编辑本段 化学性质

氖的核外电子排布式为1s2s2p,属于稳定的8电子构型,同时氖原子较小,原子核对电子束缚力较强,导致氖元素的化学性质很稳定。

折叠 编辑本段 制备方法

由于氖仅以单质形式存在,故一般从空气中分离获得氖。

由空气分离塔在制取氧气、氮气的同时,从中可以提取氖氦的混合气体,在经液氢冷凝法或活性炭硅胶的吸附作用,便可得到氖。

在地球大气层中氖亦非常稀少,只占大气的65,000分之一。

折叠 编辑本段 元素用途

氖发射的明亮的红橙色的光常被用来做霓虹灯做广告。其它应用有:

真空管、高压指示器、避雷针、电视机荧光屏、氦-氖激光,用作冷却液(液氖),用于高能物理研究,让氖充满火花室来探测微粒的行径,填充水银灯和钠蒸气灯等。

氖是一种稀有气体,在一般情况下不与其他物质发生反应。氖在放电时发出橘红色辉光,大量应用于城市霓虹灯。另外日常生活中使用的试电笔中也充入氖气,这是利用了氖放电发光以及电阻很大的特性。使用试电笔时,电流从电笔一端流入,经过氖气后,电流强度降至人体安全范围,再到达尾部,经人体导入大地。当看到试电笔中间的氖气窗亮起橘红色,证明被检验电路通电良好。

折叠 编辑本段 安全防护

该品在高浓度时,可使空气中氧分压降低导致窒息危险。表现有呼吸加快、注意力不集中、共济失调;继而出现疲倦乏力、烦躁不安、恶心、呕吐、昏迷、抽搐,以致死亡。进行生产时一般不需特殊防护。但当作业场所空气中氧气浓度低于18%时,必须佩戴空气呼吸器、氧气呼吸器或长管面具。

液氖温度极低,需要防止冻伤。

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元素周期表

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