Neon

Neon (lat. neon, tunnus Ne) on väritön, hajuton ja vaaraton jalokaasu, ja alkuaine, joka loistaa punertavaa hehkua tyhjiöputkissa ja neonlampuissa. Neon ei muodosta stabiileja yhdisteitä.

Tämä artikkeli käsittelee alkuainetta. Muita merkityksiä on täsmennyssivulla.

Fluori ← Neon → Natrium He ↑ Ne ↓ Ar       Koko taulukko
Yleistä
Nimi	Neon
Tunnus	Ne
Järjestysluku	10
Luokka	epämetalli
Lohko	p
Ryhmä	18, jalokaasu
Jakso	2
Tiheys	0,0009[1] · 103 kg/m3
Väri	väritön
Löytövuosi, löytäjä	1898, Sir William Ramsay, Morris Travers
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)	20,1797(6)[2]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)	- (38)[3] pm
Kovalenttisäde	69[1] pm
Van der Waalsin säde	154[1] pm
Orbitaalirakenne	[He] 2s2 2p6
Elektroneja elektronikuorilla	2, 8
Kiderakenne	pintakeskeinen kuutiollinen (FCC)[3]
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto	kaasu
Sulamispiste	24,56 K (−248,59[1] °C)
Kiehumispiste	27,07 K (−246,08[1] °C)
Höyrystymislämpö	1,73[3] kJ/mol
Sulamislämpö	0,332[3] kJ/mol
Äänen nopeus	436[1] m/s 273 K:ssa
Muuta
Ominaislämpökapasiteetti	1,030 kJ/(kg K)
Lämmönjohtavuus	(300 K) 0,0491[1] W/(m·K)
CAS-numero	7440-01-9
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Neon tuottaa Geisslerin putkessa oranssia valoa, tällaisia lamppuja käytetään paljon mainoskylteissä ja siitä neon parhaiten tunnetaankin.

Ominaisuudet

Fysikaaliset ominaisuudet

Neon on väritön, mauton ja hajuton kaasu. Se kiehuu jo 27 kelvinin ja sulaa 24,5 kelvinin lämpö­tilassa. Sen tiheys on noin 0,9 grammaa litrassa. Neon on toiseksi kirkkain jalokaasu, joka hehkuu punaoranssina tyhjiöputkessa. Sillä on yli 40-kertainen jäähdytyskapasiteetti nestemäiseen heliumiin ja kolminkertainen nestemäiseen vetyyn verrattuna. Yleisessä käytössä se on halvempi jäähdyttäjä kuin helium^[4][5]. Neonplasman purkautuminen on voimakkainta jalokaasuilla normaalissa jännitteessä ja sähkövirrassa.^[6][7]

Isotoopit

Neonilla on kolme pysyvää isotooppia, joista yleisin on ²⁰Ne (90,48 %). Muut kaksi vakaata isotooppia ovat ²¹Ne (0,27%) ja ²²Ne (9,25%). Neonin isotoopeilla ei ole teollista merkitystä.^[7]

Isotooppi	Puoliintumisaika	Hajoamistyyppi Osuus1
16Ne		Protonisieppaus
17Ne	109,2 ms	EC, β+
18Ne	1672 ms	EC, β+
19Ne	17,22 s	EC, β+
20Ne	Stabiili	90,48 %
21Ne	Stabiili	0,27 %
22Ne	Stabiili	9,25 %
23Ne	37,24 s	β-
24Ne	3,38 min	β-
25Ne	602 ms	β-
26Ne	197 ms	β-
27Ne	32 ms	β-
28Ne	17 ms	β-
29Ne	0,2 s	β-

¹ = Osuus kaikesta luonnossa esiintyvästä neonista.
Ilmoitetaan stabiileille ja erittäin pitkäikäisille isotoopeille.
Lähde:^[8]

Kemialliset ominaisuudet ja yhdisteet

Neonin ja muiden alkuaineiden välisiä stabiileja yhdisteitä ei tunneta, eli neon on inertti kaasu, ja se esiintyy ilmassa yksi­atomisena. Massaspektrometrillä on kuitenkin havaittu muun muassa seuraavia neonin ioneja, Ne⁺, NeH⁺, NeAr⁺ ja HeNe⁺.^[7][9]

Neon liukenee huonosti veteen (cm³/kg) ja sen muodostamat Van der Waalsin voimat ovat heikkoja.^[10]

Neon ei ole myrkyllistä, mutta se voi aiheuttaa huimausta ja päänsärkyä. Suurena pitoisuutena se vähentää hapen osuutta hengitysilmassa ja voi näin aiheuttaa kuoleman.^[3][11]

Historia

Muista jalokaasuista helium löydettiin vuonna 1868 ja argon 1894, joten näiden välissä oli jaksollisessa järjestelmässä aukko. Toukokuussa 1898 skottilainen kemisti William Ramsay ja englantilainen kemisti Morris Travers eristivät nestemäisestä argonista kryptonia. Kesäkuussa Travers ja Ramsay antoivat kiinteän argonin (nestemäisen ilman ympäröimänä) höyrystyä matalassa paineessa. He eristivät höyrystyvän kaasun, ja spektroskopian avulla he totesivat, että he löysivät uuden jalokaasun. Ramsayn poika Willie ehdotti uuden aineen nimeksi novum (lat. novus), mutta William halusi nimetä aineen kreikan kielen mukaan neoniksi (kreik. neos), joka tarkoittaa uutta.^[12]

J. J. Thomson löysi neonin isotoopin ²²Ne vuonna 1912. Tämä oli ensimmäinen havainto alkuaineesta, jolla on useita pysyviä isotooppeja.^[13]

Esiintyminen ja eristäminen

Neon on yksiatominen kaasu normaaleissa olosuhteissa. Maa­pallolla neon on harvinaista: sitä on Maan ilmakehässä yksi osa 65 000:sta. Kuitenkin se on maailmankaikkeuden viidenneksi yleisin alkuaine vedyn, heliumin, hapen ja hiilen jälkeen. Kuten vesihöyry, neon on harvempaa kuin ilma. Taas toisin kuin vesihöyry, joka tiivistyy nesteeksi stratosfäärin ala­puolella ja kiertää maan ilmakehässä, neon saattaa hitaasti vuotaa avaruuteen, mikä voisi selittää sen vähäistä määrää maapallolla. 100 grammaa neonia maksaa noin 33 dollaria^[3][6] tai 25 euroa.

Puhdasta neonia eristetään ilmasta jakotislauksella. Alhaisen kiehumispisteen omaavat vety, helium ja neon konsentroituvat samaan fraktioon tislauskolonnissa, jonka läpi kulkee typpivirta, tyypillisesti kolonnin keskiosaan ja huippuun. Saadusta kaasuseoksesta vety poistetaan katalyyttisellä hapetuksella ja typpi nesteytyksellä. Helium ja neon saadaan erilleen toisistaan absorptio- tai adsorptioprosesseilla. Puhdistettu neon nesteytetään nestemäisen heliumin lämpötilassa.^[4][5]

Käyttö

Neonin tunnetuin käyttökohde ovat valomainokset. Neonkäyttöiset valot keksi 1920-luvulla Daniel Moore^[14] tai George Claude^[7]. Neonvaloissa putki on täytetty neonkaasulla, johon kohdistetaan jännite. Jännite irrottaa atomeista elektroneja, mutta niiden palatessa paikoilleen syntyy valoa. Neonin kanssa valoissa voidaan käyttää muitakin kaasuja, jolloin saadaan erilaisia sävyjä. Neonia voidaan käyttää heliumin kanssa seoksena tai sellaisenaan lasereissa. NeHe-laserit ovat yleisessä käytössä. Muita neonin käyttökohteita ovat mm. tyhjiöputket, korkean jännitteen mittarit, ukkosenjohdattimet, aaltojen vastaanottimet, television kuvaputket ja geigermittarit. Neonia voidaan käyttää myös jäähdyttimenä.^{[3][6][7][15]}

Argon-fluori-neon -kaasuseosta käytetään laser-litografiassa puolijohdeteollisuudessa. Arviolta 70 prosenttia globaalista neon-tuotannosta käytetään mikropiirien valmistuksessa.^[16]