Neon

Neon adalah sebuah unsur kimia dengan lambang Ne dan nomor atom 10. Ia merupakan salah satu gas mulia. Neon adalah gas monoatomik lengai yang nirwarna dan nirbau pada kondisi standar, dengan massa jenis sekitar dua pertiga udara. Ia ditemukan (bersama dengan kripton dan xenon) pada tahun 1898 sebagai salah satu dari tiga unsur lengai sisa yang tersisa di udara kering, setelah nitrogen, oksigen, argon, dan karbon dioksida dihilangkan. Neon adalah yang kedua dari tiga gas langka ini yang ditemukan dan segera dikenali sebagai unsur baru dari spektrum emisi merah terangnya. Nama neon berasal dari kata Yunani, , bentuk tunggal netral dari  (), yang berarti 'baru'. Neon bersifat lengai secara kimiawi, dan tidak ada senyawa neon yang tak bermuatan yang diketahui. Senyawa neon yang saat ini dikenal meliputi molekul ionik, molekul yang disatukan oleh gaya van der Waals dan klatrat.

Selama nukleogenesis kosmik unsur-unsur, sejumlah besar neon dibangun dari proses fusi penangkapan alfa di dalam bintang. Meskipun neon adalah unsur yang sangat umum di alam semesta dan tata surya (berada kelima dalam kelimpahan kosmik setelah hidrogen, helium, oksigen, dan karbon), neon jarang ditemukan di Bumi. Ia menyusun sekitar 18,2 ppm udara berdasarkan volume (ini hampir sama dengan fraksi molekul atau mol) dan fraksi yang lebih kecil di kerak bumi. Alasan kelangkaan relatif neon di Bumi dan planet bagian dalam (terestrial) adalah karena neon sangat volatil dan tidak membentuk senyawa untuk memperbaikinya menjadi padat. Akibatnya, ia lepas dari planetisimal di bawah kehangatan Matahari yang baru tersulut di Tata Surya awal. Bahkan atmosfer luar Jupiter agak kehabisan neon, meski untuk alasan yang berbeda.

Neon memberikan pancaran oranye kemerahan yang berbeda saat digunakan pada lampu pijar neon bertegangan rendah, tabung lucutan, dan tanda iklan neon. Garis emisi merah dari neon juga menyebabkan lampu merah dari laser helium–neon. Neon digunakan dalam beberapa tabung plasma dan aplikasi pendingin tetapi memiliki beberapa kegunaan komersial lainnya. Ia diekstraksi secara komersial dengan distilasi fraksional dari udara cair. Karena udara adalah satu-satunya sumber, ia jauh lebih mahal daripada helium.

Sejarah

Neon ditemukan pada tahun 1898 oleh kimiawan Inggris Sir William Ramsay (1852–1916) dan Morris Travers (1872–1961) di London. Neon ditemukan ketika Ramsay mendinginkan sampel udara hingga menjadi cairan, kemudian menghangatkan cairan tersebut dan menangkap gas saat mendidih. Gas nitrogen, oksigen, dan argon telah diidentifikasi, tetapi gas yang tersisa diisolasi menurut urutan kelimpahannya, dalam periode enam minggu yang dimulai pada akhir Mei 1898. Yang pertama diidentifikasi adalah kripton. Berikutnya, setelah kripton dihilangkan, adalah gas yang memberikan cahaya merah cemerlang di bawah lucutan spektroskopi. Gas ini, diidentifikasi pada bulan Juni, diberi nama "neon", analog bahasa Yunani dari bahasa Latin novum ('baru') yang disarankan oleh putra Ramsay. Karakteristik warna merah-oranye cemerlang yang dipancarkan oleh gas neon saat dieksitasi secara elektrik segera dicatat. Travers kemudian menulis: "kobaran cahaya merah dari tabung menceritakan kisahnya sendiri dan merupakan pemandangan yang harus diingat dan tidak pernah dilupakan."

Gas kedua juga dilaporkan bersama dengan neon, memiliki massa jenis yang kira-kira sama dengan argon tetapi dengan spektrum yang berbeda – Ramsay dan Travers menamainya metargon. Namun, analisis spektroskopi selanjutnya mengungkapkan bahwa itu adalah argon yang terkontaminasi karbon monoksida. Akhirnya, tim yang sama menemukan xenon dengan proses yang sama, pada bulan September 1898.

Kelangkaan neon menghalangi aplikasi cepatnya untuk penerangan di sepanjang garis tabung Moore, yang menggunakan nitrogen dan dikomersialkan pada awal 1900-an. Setelah 1902, perusahaan Air Liquide milik Georges Claude memproduksi neon dalam jumlah industri sebagai produk sampingan dari bisnis pencairan udaranya. Pada bulan Desember 1910, Claude mendemonstrasikan pencahayaan neon berdasarkan tabung neon yang disegel. Claude mencoba untuk menjual tabung neon untuk penerangan rumah dalam ruangan, karena intensitasnya, tetapi pasarnya gagal karena pemilik rumah keberatan dengan warnanya. Pada tahun 1912, rekanan Claude mulai menjual tabung neon sebagai tanda iklan yang menarik perhatian dan langsung menjadi lebih sukses. Tabung neon diperkenalkan ke AS pada tahun 1923 dengan dua lampu neon besar yang dibeli oleh pedagang mobil Los Angeles Packard. Cahaya dan warna merah yang menawan membuat iklan neon benar-benar berbeda dari kompetisi. Warna intens dan semangat neon disamakan dengan masyarakat Amerika pada saat itu, menunjukkan "abad kemajuan" dan mengubah kota menjadi lingkungan baru yang sensasional yang dipenuhi dengan iklan yang memancar dan "arsitektur elektro-grafis".

Neon berperan dalam pemahaman dasar tentang sifat atom pada tahun 1913, ketika J. J. Thomson, sebagai bagian dari penjelajahannya ke dalam komposisi sinar kanal, menyalurkan aliran ion neon melalui medan magnet dan listrik dan mengukur defleksi dari aliran dengan pelat fotografi. Thomson mengamati dua petak cahaya terpisah pada pelat fotografi (lihat gambar), yang memperkirakan dua defleksi parabola yang berbeda. Thomson akhirnya menyimpulkan bahwa beberapa atom dalam gas neon memiliki massa yang lebih tinggi daripada yang lain. Meskipun pada saat itu tidak dipahami oleh Thomson, ini adalah penemuan pertama dari isotop atom stabil. Perangkat Thomson adalah versi mentah dari instrumen yang sekarang kita sebut sebagai spektrometer massa.

Isotop

Neon memiliki tiga isotop stabil: 20Ne (90,48%), 21Ne (0,27%) dan 22Ne (9,25%).

21Ne dan 22Ne bersifat sebagian primordial dan sebagian nukleogenik (yaitu dibuat oleh reaksi nuklir nuklida lain dengan neutron atau partikel lain di lingkungan) dan variasinya dalam kelimpahan alami telah dipahami dengan baik. Sebaliknya, 20Ne (isotop primordial utama yang dibuat dalam nukleosintesis bintang) tidak diketahui bersifat nukleogenik atau radiogenik, kecuali dari peluruhan oksigen-20, yang dihasilkan dalam kasus peluruhan gugus yang sangat jarang oleh torium-228. Dengan demikian, penyebab variasi 20Ne di Bumi telah diperdebatkan dengan hangat.

Reaksi nuklir utama yang menghasilkan isotop neon nukleogenik dimulai dari 24Mg dan 25Mg, yang masing-masing menghasilkan 21Ne dan 22Ne, setelah penangkapan neutron dan emisi langsung partikel alfa. Neutron yang menghasilkan reaksi sebagian besar dihasilkan oleh reaksi spalasi sekunder dari partikel alfa, yang pada gilirannya berasal dari rantai peluruhan deret uranium. Hasil bersih menghasilkan kecenderungan rasio 20Ne/22Ne yang lebih rendah dan 21Ne/22Ne yang lebih tinggi yang teramati pada batuan kaya uranium seperti granit.

Selain itu, analisis isotop batuan terestrial telah menunjukkan produksi kosmogenik (sinar kosmik) 21Ne. Isotop ini dihasilkan melalui reaksi spalasi pada magnesium, natrium, silikon, dan aluminium. Dengan menganalisis ketiga isotop tersebut, komponen kosmogenik dapat diselesaikan dari neon magmatik dan neon nukleogenik. Hal ini menunjukkan bahwa neon akan menjadi alat yang berguna dalam menentukan usia paparan kosmik dari batuan permukaan dan meteorit.

Neon dalam angin matahari mengandung proporsi 20Ne yang lebih tinggi daripada sumber nukleogenik dan kosmogenik. Kandungan neon yang teramati dalam sampel gas vulkanik dan intan juga diperkaya dengan 20Ne, yang menunjukkan kemungkinan berasal dari matahari purba.

Karateristik
Neon adalah gas mulia paling ringan kedua setelah helium. Ia bersinar dengan warna oranye kemerahan dalam tabung lucutan vakum. Ia memiliki lebih dari 40 kali lipat kapasitas pendinginan (per satuan volume) dari helium cair dan tiga kali lipat dari hidrogen cair. Dalam sebagian besar aplikasi, ia adalah pendingin yang lebih murah daripada helium.

Plasma neon memiliki pelepasan cahaya paling intens pada tegangan dan arus normal dari semua gas mulia. Warna rata-rata cahaya ini bagi mata manusia adalah merah-oranye karena banyaknya garis dalam kisaran ini; ia juga mengandung garis hijau yang kuat, yang tersembunyi, kecuali komponen visualnya didispersi oleh spektroskop.

Dua jenis pencahayaan neon yang sangat berbeda digunakan secara umum. Lampu neon umumnya kecil, dengan sebagian besar beroperasi antara 100 dan 250 volt. Mereka telah banyak digunakan sebagai indikator daya dan peralatan pengujian sirkuit, tetapi dioda pemancar cahaya (LED) sekarang mendominasi dalam aplikasi tersebut. Perangkat neon sederhana ini adalah pelopor layar plasma dan layar televisi plasma. Tanda neon biasanya beroperasi pada voltase yang jauh lebih tinggi (2–15 kilovolt), dan tabung bercahaya biasanya memiliki panjang beberapa meter. Tabung kaca sering dibentuk menjadi bentuk dan huruf untuk papan nama, serta aplikasi arsitektur dan artistik.

Keterjadian
Isotop stabil neon diproduksi di dalam bintang. Isotop neon yang paling melimpah 20Ne (90,48%) diciptakan oleh fusi nuklir karbon dan karbon dalam proses pembakaran karbon nukleosintesis bintang. Proses ini membutuhkan suhu di atas 500 megakelvin, yang terjadi pada inti bintang dengan massa lebih dari 8 matahari.

Neon berlimpah dalam skala universal; ia adalah unsur kimia paling melimpah kelima di alam semesta berdasarkan massa, setelah hidrogen, helium, oksigen, dan karbon (lihat unsur kimia). Kelangkaannya yang relatif di Bumi, seperti helium, adalah karena sifatnya yang relatif ringan, tekanan uapnya yang tinggi pada suhu yang sangat rendah, dan kelengaian kimiawinya, semua sifat yang cenderung mencegahnya terperangkap dalam gas kondensasi dan awan debu yang membentuk planet padat yang lebih kecil dan lebih hangat seperti Bumi.
Neon bersifat monoatomik, membuatnya lebih ringan daripada molekul nitrogen dan oksigen diatomik yang membentuk sebagian besar atmosfer bumi; balon berisi neon akan naik di udara, meski lebih lambat dari balon helium.

Kelimpahan neon di alam semesta adalah sekitar 1 bagian dalam 750; di Matahari dan mungkin di nebula sistem proto-surya, sekitar 1 bagian dalam 600. Prob atmosfer wahana antariksa Galileo menemukan bahwa bahkan pada atmosfer Jupiter bagian atas, kelimpahan neon berkurang (habis) sekitar faktor 10, ke tingkat 1 bagian dalam 6.000 berdasarkan massa. Hal ini mungkin menunjukkan bahwa planetisimal-es, yang membawa neon ke Jupiter dari luar tata surya, terbentuk di wilayah yang terlalu hangat untuk mempertahankan komponen atmosfer neon (kelimpahan gas lengai yang lebih berat di Jupiter beberapa kali lebih banyak daripada yang ditemukan di Bumi).

Neon terdiri dari 1 bagian dalam 55.000 di atmosfer Bumi, atau 18,2 ppm berdasarkan volume (ini hampir sama dengan fraksi mol atau molekul), atau 1 bagian dalam 79.000 udara berdasarkan massa. Ia terdiri dari fraksi yang lebih kecil di kerak Bumi. Ia diproduksi secara industri dengan distilasi fraksionalkriogenik dari udara yang telah dicairkan.

Pada 17 Agustus 2015, berdasarkan studi dengan wahana antariksa Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), ilmuwan NASA melaporkan deteksi neon pada eksosfer Bulan.

Kimia

Neon adalah gas mulia blok-p pertama, dan unsur pertama dengan oktet elektron yang sebenarnya. Ia bersifat lengai: seperti analognya yang lebih ringan, helium, tidak ada molekul netral yang terikat kuat yang mengandung neon yang telah diidentifikasi. Ion [NeAr]+, [NeH]+, dan [HeNe]+ telah diamati dari studi optik dan spektrometri massa. Klatrat hidrat neon padat diproduksi dari es air dan gas neon pada tekanan 350–480 MPa dan suhu sekitar −30 °C. Atom Ne tidak terikat pada air dan dapat bergerak bebas melalui bahan ini. Mereka dapat diekstraksi dengan menempatkan klatrat ke dalam ruang vakum selama beberapa hari, menghasilkan es XVI, bentuk kristal air yang paling tidak padat.

Skala keelektronegatifan Pauling bergantung pada energi ikatan kimia, tetapi nilai tersebut jelas belum diukur untuk helium dan neon yang lengai. Skala keelektronegatifan Allen, yang hanya bergantung pada energi atom (terukur), mengidentifikasi neon sebagai unsur yang paling elektronegatif, diikuti oleh fluorin dan helium.

Suhu titik tripel neon (24,5561 K) adalah titik tetap yang ditentukan dalam Skala Suhu Internasional 1990.

Produksi
Neon dihasilkan dari udara di pabrik pemisahan udara kriogenik. Campuran fase gas yang terutama terdiri dari nitrogen, neon, dan helium ditarik dari kondensor utama di bagian atas kolom pemisah udara bertekanan tinggi dan diumpankan ke bagian bawah kolom samping untuk distilasi neon. Ia kemudian dapat dimurnikan lebih lanjut dari helium.

Sekitar 70% pasokan neon global diproduksi di Ukraina sebagai produk sampingan dari produksi baja di Rusia. , perusahaan Iceblick, dengan pabrik di Odesa dan Moskow, memasok 65% produksi neon dunia, serta 15% kripton dan xenon.

Kelangkaan 2022
Harga neon global melonjak sekitar 600% setelah pencaplokan Krimea oleh Rusia pada tahun 2014, mendorong beberapa produsen cip untuk mulai beralih dari pemasok Rusia dan Ukraina ke pemasok di Tiongkok. Invasi Rusia ke Ukraina tahun 2022 juga menutup dua perusahaan di Ukraina: LLC «Cryoin engineering» () dan LLC «Inhaz» (), masing-masing berlokasi di Odesa dan Mariupol; yang menghasilkan sekitar setengah dari pasokan global. Penutupan ini diperkirakan akan memperburuk kelangkaan cip COVID-19, yang selanjutnya dapat mengalihkan produksi neon ke Tiongkok.

Aplikasi

Neon sering digunakan dalam tanda dan menghasilkan cahaya oranye kemerahan yang jelas. Meskipun lampu tabung dengan warna lain sering disebut "neon", mereka menggunakan gas mulia yang berbeda atau warna lampu fluoresen yang bervariasi.

Neon digunakan dalam tabung vakum, indikator tegangan tinggi, penangkap petir, tabung pengukur gelombang, tabung televisi, dan laser helium–neon. Neon cair secara komersial digunakan sebagai pendingin kriogenik dalam aplikasi yang tidak memerlukan rentang suhu lebih rendah yang dapat dicapai dengan pendinginan helium cair yang lebih ekstrem.

Neon, sebagai cairan atau gas, relatif mahal – untuk jumlah kecil, harga neon cair bisa lebih dari 55 kali lipat dari helium cair. Penyebab mahalnya neon adalah kelangkaannya, yang, tidak seperti helium, hanya dapat diperoleh dalam jumlah yang dapat digunakan dengan menyaringnya dari atmosfer.

Industri semikonduktor
, campuran gas yang mencakup neon digunakan untuk menggerakkan laser untuk litografi EUV.
Laser dalam kelas ini dikenal karena pancaran denyutnya yang berintensitas tinggi dalam ultraviolet nanodetik dengan kedalaman panjang gelombang 193 nm, dan ukuran titiknya yang sangat kecil yang dibatasi oleh difraksi, yang sangat penting untuk fotolitografi modern dengan resolusi spasial 7 nm. Mereka terutama digunakan dalam pembuatan chip komputer dalam proses etsa sirkuit pada kristal, tetapi memiliki banyak aplikasi lain, termasuk senjata laser, fusi nuklir, pemrosesan submikron, pemisahan isotop, dan operasi mata.

Untuk mencapai daya emisi berdenyut tinggi, konsistensi dan keandalan laser excimer argon-fluoride-neon yang diperlukan untuk jenis fotolitografi ini, neon, yang terdiri atas 95% campuran gas argon dan fluor, harus sangat murni (99,999%) supaya tidak menurunkan performa laser.

Lihat pula
 Rasio ekspansi
 Tanda neon
 Lampu neon

Referensi

Pranala luar
  Neon di The Periodic Table of Videos (Universitas Nottingham)
  WebElements.com – Neon.
  It's Elemental – Neon
  USGS Periodic Table – Neon
  Atomic Spectrum of Neon
  Neon Museum, Las Vegas

 
Unsur kimia
Gas mulia
Pendingin
Refrigeran
Media penguat laser
Gas industri
Tabel periodik