ნეონი

ნეონი (ქიმიური სიმბოლო — Ne) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეორე პერიოდის, მეთვრამეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მერვე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, VIIIა) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 10, ატომური მასა — 20.179. სამაყაროში გავრეცელების მიხედვით მეხუთე ელემენტია (წყალბადის, ჰელიუმის, ჟანგბადის და ნახშირბადის შემდეგ). ნეონი ინერტული ერთატომიანი აირია ფერის, გემოსა და სუნის გარეშე.
ისტორია
ნეონი აღმოაჩინა 1898 წლის ივნისში შოტლანდიელმა ქიმიკოსმა უილიამ რამზაიმ და ინგლისელმა ქიმიკოსმა მორის ტრავერსმა. მათ ეს ინერტული აირი გამოყვეს «გამორიცხვის მეთოდით», მას შემდეგ რაც ჰაერიდან ჟანგბადი, აზოტი და ყველა შედარებით მძიმე კომპონენტი გადააქციეს სითხედ. ელემენტს უბრალო სახელი მისცეს «ნეონი», რაც ბერძნულად «ახალს» ნიშნავს. 1910 წლის დეკემბერში ფრანგმა გამომგონებელმა ჟორჟ კლოდმა გააკეთა აირგანმუხტვის ნათურა, რომელიც ნეონით იყო შევსებული.
სახელწოდების წარმოშობა
სახელწოდება მოდის, როგორც ზემოთ იყო აღნიშნული, ბერძნული "ახალიდან" .
არსებობს ლეგენდა, რომლის მიხედვითაც ელემენტს სახელი მისცა რამზაის ცამეტი წლის ვაჯიშვილმა — ვილიმ, რომელმაც ჰკითხა მამას, თუ რა სახელის დარქმევას აპირებდა აირზე, და ამასთან აღნიშნა, რომ მას სურდა დაერქმია ლათინური novum (ლათ. — ახალი). მამამისს მოეწონა ეს აზრი, თუმცა სახელწოდების წარმოება ბერძნულიდან უფრო მიზანშეწონილად მიიჩნია და neon-ს უფრო კარგი ჟღერადობა აქვსო.
გავრცობადობა
სამყაროში
სამყაროს მატერიაში ნეონი გავრცელებულია არათანაბრად, მაგრამ მთლიანობაში სამყაროში გავრცელებულობით მეხუთე ადგილი უჭირავს ყველა ელემენტს შორის — მიახლოებით 0,13 % მასის მიხედვით. ნეონის ყველაზე დიდი კონცენტრაცია შეიმჩნევა მზეზე და სხვა ვარსკვლავებზე, აირების ნისლებში, მზის სისტემის გარე პლანეტებზე — იუპიტერზე, სატურნზე, ურანზე, ნეპტუნზე. ბევრი ვარსკვლავის ატმოსფეროში ნეონს უჭირავს მესამე ადგილი წყალბადისა და ჰელიუმის შემდეგ.
დედამიწის ქერქი
მეორე პერიოდის ყველა ელენტს შორის ნეონი — დედამიწაზე ყველაზე ნაკლებადაა გავრცელებული. მეერვე ჯგუფის შიგნით ნეონი დედამიწის ქერქში გავრცელებით მესამე ადგილზეა — არგონისა და ჰელიუმის შემდეგ. ზოგიერთი ვარსკვლავი შეიცავენ გაცილებით ბევრჯერ მეტ ნეონს ვიდრე არის დედამიწაზე.
დედამიწაზე ნეონის ყველაზე მეტი კონცენტრაცია ატმოსფეროშია — 1,82%. მოცულობის მიხედვით, ხოლო მისი საერთო მარაგი განისაზღვრება 7,8 მ³. ჰაერის 1 მ³ შეიცავს მიახლოებით 18,2 სმ³ ნეონს (შედარებისათვის: ჰაერის იგივე მოცულობა შეიცავს მხოლოდ 5,2 სმ³ ჰელიუმს). ნეონის საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში მცირეა − 7% მასის მიხედვით. სულ ჩვენს პლანეტაზე ნეონი არის მიახლოებით 6,6 ტ. ამოფრქვეულ ქანებში მდებარეობს მიახლოებით 109 ტ ნეონი. ქანების დაშლისას აირი გადადის ატმოსფეროში. უფრო ნაკლებად კი ნენონი ატმოსფეროში წყლიდან ხვდება.
ნეონის ასეთ სიმცირეს დედამიწაზე მეცნიერები ხსნიან იმით, რომ ერთხელ დედამიწამ დაკარგა პირველადი ატმოსფერო, რომელმაც თან გაიყოლა ინერტული აირების ძირითადი მასა, რომლებსაც არ შეეძლოთ ქიმიურ რეაქციაში შესულიყვნენ და წარმოექმნათ მინერალები სხვა ელემენტებთან და ამით დარჩენილიყვნენ დედამიწაზე.
განსაზღვრა
ხარისხობრივათ ნეონს განსაზღვრავენ ემისიური სპექტრით (მახასიათებელი ხაზებია 585,25 ნმ და 540,05 ნმ), რაოდენობრივად — მას-სპექტრომეტრიის და ქრომატოგრაფიული ანალიზის მეთოდებით.
ფიზიკური თვისებები
კეთილშობილი აირია — ერთატომიანი უსუნო უგემო და უფერო აირია.
ინერტული აირები ხასიათდებიან უფრო მაღალი ელექტროგამტარობით ვიდრე სხვა აირები და მათში ელექტრო დენის გავლისას კაშკაშით ანათებენ, კერძოდ ნეონი ცეცხლოვან-წითელი შუქით ანათებს, რადგანაც მისი ყველაზე ნათელი ხაზები წითელ სპექტრში მდებარეობენ.
ინერტული აირების ატომური მოლეკულების თვისებები აისახება იმაზე რომ, ინერტულ აირებს აქვთ გათხევადების და გაყინვის უფრო დაბალი წერტილები, ვიდრე სხვა აირებს იმავე მოლეკულური წონით.
ქიმიური თვისებები
ყველა კეთილშობილ აირს გააჩნია დასრულებული ელექტრონული გარსი, ამიტომაც ისინი ქიმიურად ინერტულები არიან. ნეონის ქიმიური ინერტულობა განსაკუთრებულია, მასთან მხოლოდ ჰელიუმი თუ კონკურირებს. ჯერჯერობით არ არის მიღებული მისი ვალენტობის არც ერთი ნაერთი. ნეონის ეგრეთ წოდებული კლატრატული ნაერთებიც კი წყალთან (Ne·6Н2О), ჰიდროქინონების და სხვა ნივთიერებების (მძიმე კეთილშობილი აირების - რადონის. ქსენონის, კრიპტონის, და არგონის მსგავსი ნაერთები ფართოდაა ცნობილი) მიღება და შენახვა ძალიან ძნელია.
მაგრამ ოპტიკური სპექტოგრამის და მას-სპექტრომეტრიის მეთოდების დახმარებით დადგენილია იონების Ne+, (NeAr)+, (NeH)+ და (HeNe)+ არსებობა.
იზოტოპები
არსებობს ნეონის სამი სტაბილერი იზოტოპი: 20Ne (იზოტოპური გავრცობადობა 90,48 %), 21Ne (0,27 %) და 22Ne (9,25 %). ყველაზე გავრცელებულია მჩატე 20Ne.
ბევრ ალფა-აქტიურ მინერალევში მძიმე 21Ne და 22Ne შეფარდებითი შემცველობა ათჯერ, ასჯერ აღემატება შემცველობას ჰაერში. ეს გამოწვეულია იმით რომ, ამ იზოტოპების წარმოქმნის ძირითად მეთოდს წარმოადგენს ბირთვული რეაქცია, რომელიც მიმდინარეობს ალუმინის, მაგნიუმის, ნატრიუმის და სილიციუმის ბირთვების მძიმე ელემენტების ბირთვების დაშლის პროდუქტებით დაბომბვისას. ამას გარდა, მსგავსი რეაქციები მიმდიანრეობს დედამიწის ქერქში და ატმოსფეროში კოსმოსური გამოსხივების ზემოქმედების ქვეშ.
დაფიქსირებულია ასევე მთელი რიგი ნაკლებად ეფექტიანი ბირთვული რეაქცია., რომლის დროსაც წარმოიქმნება 21Ne და 22Ne —ეს არის მძიმე ჟანგბადის 18О და ფთორის 19F ბირთვის მიერ ალფა-ნაწილაკები მიტაცება:
წყარო სადაც ჭარბობს მჩატე ნუკლიდი 20Ne ჯერ კიდევ არ არის დადგენილი.
ითვლება რომ, კოსმოსურ სივრცეშიც ნეონი უფრო მეტად წარმოდგენილია მჩატე ნუკლიდის 20Ne სახით. მეტეორიტებში პოულობენ ბევრ 21Ne და 22Ne, მაგრამ ეს ნუკლიდები სავარაუდოდ წარმოიქმნებიან თვითონ ამ მეტეორებზე კოსმოსური სხივების ზემოქმედებით სამყაროში მათი მოგზაურობისას.
ნეონის სამი სტაბილური ნუკლიდის გარდა არსებობს კიდევ თექვსმეტი არასტაბილური იზოტოპი.
მიღება
ნეონს იღებენ ჰელიუმთან ერთად როგორც გვერდითი პროდუქტს, ჰაერის გათხევადებისა და დაყოფის პროცესში მსხვილ სამრეწველო დანადგარებში. «ნეონო-ჰელიუმიანი» ნარევის დაყოფა მიმდინარეობს რამდენიმე ხერხით, ადსორბციისა და კონდენსაციის და დაბალტემპერატურული რექტიფიკაციის ხარჯზე. ადსორბციული მეთოდი ეყრდნობა ნეონის თვისებაზე ჰელიუმისგან განსხვავებით აქტივირებულ ნახშირთან ადსორბირებაზე, თხევადი აზოტით გაცივებისას. კონდენსაციური მეთოდი ეყრდნობა თვისებას ნეონის გაყინვისა თხევად წყალბადთან ნარევის გაცივებისას, რექტიფიკაციური მეთოდი კი ეყრდნობა ჰელიუმისა და აზოტის დუღილის ტემპერატურებს შორის სხვაობებზე.
ნეონს ჰაერიდან გამოყოფენ თხევადი ჰაერის ორჯერადი რექტიფიკაციის აპარატით. აირადი ნეონი და ჰელიუმი გროვდება მაღალი წნევის კოლონის ზედა ნაწილში, ანუ კონდენსატორ-ამაორთქლებლებში, საიდანაც მიახლოებით 0,55 მპა წნევით მიეცემა დეფლეგმატორის მილების სივრცეს, რომელიც ცივდება თხევადი აზოტით N2. დეფლეგმატორიდან გამდიდრებული Ne და Не ნარევი მიემართება გასაწმენდად N2-საგან აქტივირებული ნახშირიან ადსორბერებში, საიდანაც გახურების შემდეგ მიეწოდება გაზგოლდერს (შემცველობა Ne + He 70 %-მდე); აირების ნარევების გამოყოფის ხარისხია 0.5-0.6. ბოლო გაწმენდას N2-საგან და Ne და Не გაყოფა შეიძლება მოხერხდეს ან სელექტური ადსორბციით თხევადი აზოტის ტემპერატურის პირობებში, ან კონდენსაციური მეთოდებით — თხევადი Н2 ან Ne დახმარებით. თხევადი წყალბადის LH2 გამოყენებისას დამატებით ახდენენ წყალბადისაგან გაწმენდას CuO-ის დახმარებით 700 °C. შედეგად მიიღებენ ნეონს 99,9 %-იანი სიწმინდით. ნეონის სამრეწველო წარმოების მთავარ მეთოდს წარმოადგენს (ბოლო ათწლეულს) ნეონ-ჰელიუმის ნარევის გაყოფა დაბალტემპერატურული რექტიფიკაციით - ნეონისა და ჰელიუმის ნარევს წინასწარ ასუფთავებენ აზოტისა და წყალბადის მინარევისაგან (წყალბადს გამოწვავენ კატალიზატორით შევსებულ ღუმელში), ხოლო აზოტს დაბალტემპერატურულ აპარატებში - «დეფლეგმატორში» და კრიოგენური ადსორბერების ბლოკში რომელიც შევსებულია აქტივირებული ნახშირით (ნახშირი ცივდება დაკლაკნილ მილებში ვაკუუმში მდუღარე აზოტით). აზოტის ჩამოცილების შემდეგ ნეონ-ჰელიუმის ნარევს კუმშავენ კომპრესორის მეშვეობით და მიეწოდება სარექტიფიკაციო მწკრივს (სადაც ვაკუუმში მდუღარე აზოტის ტემპერატურამდე წინასწარაა გაცივებული) დასაყოფად. გაცივების ტემპერატურის დასაწევად ნარევი დროსელირდება 25 მპა-დან 0,2-0,3 მპა-მდე (დანადგარის მუშაობის რეჟიმის მიხედვით). მწკრივის ზედა ნაწილიდან, კონდენსატორის ხუფის ქვემოდან, ცილდება ჰელიუმი ნეონის 20% მინარევით, მწკრივის ქვედა ნაწილში მიიღება თხევადი სახის ნეონი. მაცივრის ციკლად გამოიყენება დროსელური მაცივრის ციკლი სადაც მუშა გარემო-მაცივარ აგეტი არის ნეონი. ამ მეთოდით ნეონ-ჰელიუმის ნარევიდან შესაძლებელია 99,9999 %-იანი სიწმინდის ნეონის მიღება.
მაღალი სიწმინდის ნეონის მიღების დანადგარები აგებულია და წარმატებულად მუშაობენ უკრაინაში - ქ. მარიუპოლში (საწარმოო «ინგაზი») და ქ. ოდესაში (საწარმოო «აისბლიკი»), რუსეთის ფედერაციაში — ქ. მოსკოვში.
გამოყენება
თხევად ნეონს იყენებენ როგორც მაცივარ კრიოაგენტს კრიოგენურ დანადგარებში. ადრე ნეონი მრეწველობაში გამოიყენებოდა, როგორც ინერტული გარემო, მაგრამ შემდეგ ის გამოაძევა უფრო იაფმა არგონმა.
ნეონით არის შევსებული აირგანმუხტვის ნათურები, სასიგნალო ნათურები რადიოტექნიკურ აპარატურებში, ფოტოელემენტები.
ნეონისა და ჰელიუმის ნარევს გამოიყენებენ აირის ლაზერებში (ჰელიუმ-ნეონის ლაზერი) როგორც მუშა გარემოს.
მილაკები რომლებიც შევსებულია ნეონისა და აზოტის ნარევით, მასში ელ. განმუხტვის გატარებისას იძლევიან მოწითალო-ნარინჯისეფერ ნათებას, რის გამოც მას ფართოდ იყენებენ რეკლამაში.
ნეონის ნათურები გამოიყენებიან სასიგნალო დანიშნულებით შუქურებზე და აეროდრომებზე, რადგან წითელი ფერი ძნელად იბნევა ნისლისა და ბინდის დროს.
ბიოლოგიური როლი
ნეონი არ თამაშობს არავითარ ბიოლოგიურ როლს.
ფიზიოლოგიური ქმედება
ინერტული აირები ხასიათდებია ფიზიოლოგიური ქმედებით, რომელიც ვლინდება მის ნარკოტიკულ ზემოქმედებით ორგანიზმზე. ნეონია (როგორც ჰელიუმისაც) ნარკოტიკული ზემოქმედება ნორმალური წნევის დროს ცდებისას არაა დარეგისტრირებული, ხოლო წნევის მომატებისას ჯერ ჩნდება «მაღალი წნევის ნერვიული სინდრომი».
ამასთან დაკავშირებით, ჰელიუმთან ერთად, ნეონი ნეონ-ჰელიუმის ნარევში გამოიყენება სუნთქვის აპარატებში ოკეანავტების, მყვინთავების, ადამიანების, რომლებიც მაღალი წნევის პირობებში მუშაობენ მათი სუნთქვისას, რათა თავიდან იქნას აცილებული აირის ემბოლია და აზოტის ნარკოზი. ნარევის უპირატესობა ის არის, რომ ის უფრო ნაკლებად აცივებს ორგანიზმს, რადგანაც ნეონის თბოგამტარობა ნაკლებია, ვიდრე ჰელიუმი.
ნეონ-ჰელიუმიანი ჰაერი აილობებს ავადმყოფების მდგომარეობას, რომლებიც სუნთქვასთან გაკავშირებით აქვთ პრობლემები.
ნეონის დიდი შემცველობა სასუნთქ ჰაერში იწვევს თავის ბრუალს, ღებინებას, გულის რევას, გონების დაკარგვას და სიკვდილს ასფიქსიით.
საინტერესო ფაქტები
«ნეონის ნათება» ამართლებს თავის სახელწოდებას მხოლოდ წითელი ფერით განათებისას. სხვა ფერების მისაღებად იყენებენ ვერცხლისწყალს და ფოსფორს გარკვეული პროპორციებით ან სხვა კეთილშობილ აირების გამოყენებით.
რესურსები ინტერნეტში
ნეონი Webelements-ზე
ნეონი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
სქოლიო