化學教育-元素周期表-氖

2021-02-20 懷土

氖(neon)(舊譯作氝,訛作氞),是一種化學元素,化學符號是Ne,它的原子序數是10,是一種無色的稀有氣體,把它放電時呈橙紅色。氖最常用在霓虹燈之中。空氣中含有少量氖。屬零族元素,化學性質極不活潑,為稀有氣體的成員之一。

英國化學家威廉·拉姆塞在發現氬和氦後發現它們的性質與已發現的其他元素都不相似,所以他提議在化學元素周期表中列入一族新的化學元素。他還根據門捷列夫提出的關於元素周期分類的假說,推測出該族

還應該有一個原子量為20的元素。在1896~1897年間,拉姆塞在特拉威斯的協助下,試圖用找到氦的同樣方法,加熱稀有金屬礦物來獲得他預言的元素。他們試驗了大量礦石,但都沒有找到。最後他們想到了,從空氣中分離出這種氣體。但要將空氣中的氬除去是很困難的,化學方法基本無法使用

。只有把空氣先變成液體狀態,然後利用組成它成分的沸點不同,讓它們先後變成氣體,一個一個地分離出來。1898年5月24日拉姆塞獲得英國人漢普森送來的少量液態空氣。拉姆塞和特拉威斯從液態空氣中首先分離出了氪。接著他們又對分離出來的氬氣進行了反覆液化、揮發,收集其中易揮發的組分。1898年6月12日他們終於找到了氖,元素符號Ne,來自希臘文Neos(新的)。

氖為無色、無臭、無味的單原子氣體,熔點24.55K(-248.6℃),沸點27.07K(-246.08℃),密度0.89994g/L(標況),溶解度10.5ml/L(293K),第一電離能2372kJ/mol。[2] 

氖元素通電後會發出橙黃色的光,在所有稀有氣體中氖的放電在同樣電壓和電流情況下是最強烈的。

同位素

已知的氖的同位素共有11種,包括氖17至氖27,其中氖20(90.48%)、氖21(0.27%)、氖22(9.25%)是穩定的。氖21和氖22是核分裂產物,它們的來源已經很清楚了。氖20不是核分裂產物,對於其在地球上的豐度的來源有很激烈的爭論。導致氖的核反應是鎂24和鎂25

的中子發射和α衰變,其產物相應的是氖21和氖22。α衰變主要是從鈾裂變系列來的,而中子則是α衰變的次級反應。總的來說這個反應系列導致低的氖20:氖22比例和在含鈾巖石中(比如花崗巖)可以觀察到的高的氖21:氖22比例。這個同位素是通過鎂、鉀、矽和鋁的衰變導致的。

通過對這三個同位素之間的比例的分析可以將宇宙部分的氖與巖漿裡的氖和核反應產生的氖區分開來。這說明氖可能可以用來確定巖石和隕石的暴露時間。

火山氣體中含的氖中氖20的成分比較高。這些地幔中的氖同位素與大氣中的氖的來源可能不同。其中氖20的高含量可能來源於地球形成前,可能代表著太陽系的氖。金剛石中的氖20的含量也比較高,說明這個高含量可能的確來自於地球形成前太陽系星雲的來源。

18Ne有一部分可發生雙質子衰變,產生不穩定的2He(氦穩定同位素只有3He,4He兩種)[3] 。

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