النيون: خصائص العنصر واستخداماته
الوصف
النيون غاز نبيل ذو خصائص فريدة تجعله ضرورياً في مختلف التطبيقات الصناعية. تلخص هذه المدونة خصائصه واستخداماته وطرق تحضيره.
مقدمة عن العنصر
النيون عنصر كيميائييرمز له بالرمز Ne والرقم الذري 10. وهو غاز عديم اللون والرائحة وخامل ينتمي إلى مجموعة الغازات النبيلة في الجدول الدوري. اكتشف النيون لأول مرة في عام 1898 على يد السير ويليام رامزي وموريس ترافرز. وباعتباره أحد الغازات النبيلة الأخف وزناً، فهو متوفر بوفرة في الغلاف الجوي للأرض بكميات ضئيلة، حوالي 0.0018%. يشتهر النيون باستخدامه في إشارات النيون والإضاءة نظرًا لقدرته على إصدار ضوء أحمر برتقالي ساطع عند تكهربه.
وصف الخواص الكيميائية
النيون خامل كيميائياً بسبب غلافه الإلكتروني الخارجي الكامل، مما يجعله مستقراً وغير تفاعلي في الظروف العادية. وهو لا يشكل مركبات بسهولة، ولا يدخل في أي تفاعلات كيميائية شائعة. وباعتباره غازًا نبيلًا، فإن التركيب الذري للنيون مسؤول عن افتقاره إلى التفاعلية الكيميائية. ويمكنه فقط تكوين عدد قليل من المركبات في ظل ظروف قاسية، مثل فلوريدات النيون في درجات حرارة منخفضة للغاية.
ويتميز النيون بتوزيع إلكتروني 1s² 2s² 2p⁶، وهو ما يمنحه طبيعة مستقرة وغير قطبية وغير تفاعلية. كما أن افتقاره إلى ميول الترابط الكيميائي يجعله مفيداً للغاية في التطبيقات التي تتطلب استقراراً كيميائياً.
جدول بيانات الخواص الفيزيائية
|
الخاصية |
القيمة |
|
الكثافة |
0.8999 جم/لتر (0 درجة مئوية، 1 ضغط جوي) |
|
-246.05°C |
|
|
درجة الانصهار |
-248.59°C |
|
الكتلة الذرية |
20.1797 u |
|
نصف القطر الذري |
38 م |
|
الموصلية الكهربائية |
غير موصلة |
|
الذوبان في الماء |
منخفضة جداً |
الاستخدامات الشائعة
للنيون استخدامات صناعية وتجارية مختلفة، وذلك بفضل خصائصه الفيزيائية الفريدة. تتضمن بعض الاستخدامات الأكثر شيوعاً ما يلي:
- لافتات النيون: يستخدم النيون على نطاق واسع في اللافتات والإعلانات، حيث يتوهج بلونه الأحمر البرتقالي المميز عندما يمر تيار كهربائي من خلاله.
- الإضاءة: تستخدم مصابيح النيون، خاصة في شكل مصابيح نيون، للزينة والإضاءة في الفن والترفيه وحتى إشارات المرور.
- مؤشرات الجهد العالي: يستخدم النيون في بعض المؤشرات عالية الجهد وكمكون في بعض أنابيب تفريغ الغاز.
- أنابيب التفريغ: يمكن استخدام النيون في أنواع معينة من الأنابيب المفرغة بسبب طبيعته غير التفاعلية.
-لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).
طرق التحضير
يُستخرج النيون في المقام الأول من الغلاف الجوي للأرض. ونظراً لوجود النيون بكميات ضئيلة في الهواء، يتم عزله من خلال عملية تسمى التقطير التجزيئي لله واء المسال. في هذه الطريقة، يتم تبريد الهواء إلى درجات حرارة منخفضة للغاية، مما يؤدي إلى تسييل مكونات الهواء. ثم يتم فصل النيون عن الغازات الأخرى بسبب درجة غليانه المتميزة.
ويمكن أيضًا عزل النيون من الغاز الطبيعي، على الرغم من أن هذه الطريقة أقل شيوعًا. وبعد الاستخلاص، يتم تنقية غاز النيون وتخزينه للاستخدامات الصناعية المختلفة.
الأسئلة المتداولة
ما هو الاستخدام الأكثر شيوعاً للنيون؟
الاستخدام الأكثر شيوعًا للنيون هو في إشارات النيون، حيث يتوهج الغاز بضوء أحمر برتقالي مميز عندما يمر تيار كهربائي من خلاله.
لماذا يستخدم النيون في الأضواء؟
يُستخدم النيون في الأضواء لأنه يبعث ضوءًا ساطعًا وملونًا عند إثارته كهربائيًا. توهجه مميز ويمكن التحكم فيه لخلق تأثيرات إضاءة زخرفية.
هل النيون تفاعلي؟
النيون خامل كيميائياً وغير تفاعلي في الظروف القياسية. لا يشكل بسهولة مركبات بسبب تكوينه الإلكتروني المستقر.
هل يمكن العثور على النيون في الطبيعة؟
نعم، يوجد النيون بكميات ضئيلة في الغلاف الجوي للأرض. ويمكن استخلاصه من خلال التقطير التجزيئي للهواء المسال.
ما الصناعات الأخرى التي تستخدم النيون؟
يُستخدم النيون أيضًا في صناعة أشعة الليزر الغازية والمبردات وبعض الأنابيب المفرغة، بالإضافة إلى استخدامه الأساسي في الإضاءة.
