發現歷史
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)。
物理性質
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。
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比例和在含鈾岩石中(比如花崗岩)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岩漿里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岩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。
符號 | 質子 | 中子 | 質量(u) | 半衰期 | 原子核 自鏇 | 相對 豐度 | 相對豐度 的變化量 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
16Ne | 10 | 6 | 16.025761(22) | 9E-21 s [122(37) keV] | 0+ | ||
17Ne | 10 | 7 | 17.017672(29) | 109.2(6) ms | 1/2- | ||
18Ne | 10 | 8 | 18.0057082(3) | 1.672(8) s | 0+ | ||
19Ne | 10 | 9 | 19.0018802(3) | 17.296(5) s | 1/2+ | ||
20Ne | 10 | 10 | 19.9924401754(19) | 穩定 | 0+ | 0.9048(3) | 0.8847-0.9051 |
21Ne | 10 | 11 | 20.99384668(4) | 穩定 | 3/2+ | 0.0027(1) | 0.0027-0.0171 |
22Ne | 10 | 12 | 21.991385114(19) | 穩定 | 0+ | 0.0925(3) | 0.0920-0.0996 |
23Ne | 10 | 13 | 22.99446690(11) | 37.24(12) s | 5/2+ | ||
24Ne | 10 | 14 | 23.9936108(4) | 3.38(2) min | 0+ | ||
25Ne | 10 | 15 | 24.997737(28) | 602(8) ms | (3/2)+ | ||
26Ne | 10 | 16 | 26.000461(29) | 197(1) ms | 0+ | ||
27Ne | 10 | 17 | 27.00759(12) | 32(2) ms | (3/2+)# | ||
28Ne | 10 | 18 | 28.01207(16) | 18.3(22) ms | 0+ | ||
29Ne | 10 | 19 | 29.01939(29) | 15.6(5) ms | (3/2+)# | ||
30Ne | 10 | 20 | 30.02480(61) | 5.8(2) ms | 0+ | ||
31Ne | 10 | 21 | 31.03311(97)# | 3.4(8) ms | 7/2-# | ||
32Ne | 10 | 22 | 32.04002(86)# | 3.5(9) ms | 0+ | ||
33Ne | 10 | 23 | 33.04938(86)# | <260 ns | 7/2-# | ||
34Ne | 10 | 24 | 34.05703(87)# | 1# ms [>1.5 µs] | 0+ |
備註:畫上#號的數據代表沒有經過實驗的證明,只是理論推測而已,而用括弧括起來的代表數據不確定性。
元素用途
氖發射的明亮的紅橙色的光常被用來做霓虹燈做廣告。其它套用有:
真空管、高壓指示器、避雷針、電視機螢光屏、氦-氖雷射,用作冷卻液(液氖),用於高能物理研究,讓氖充滿火花室來探測微粒的行徑,填充水銀燈和鈉蒸氣燈等。
氖是一種稀有氣體,在一般情況下不與其他物質發生反應。氖在放電時發出橘紅色輝光,大量套用於城市霓虹燈。另外日常生活中使用的試電筆中也充入氖氣,這是利用了氖放電發光以及電阻很大的特性。使用試電筆時,電流從電筆一端流入,經過氖氣後,電流強度降至人體安全範圍,再到達尾部,經人體導入大地。當看到試電筆中間的氖氣窗亮起橘紅色,證明被檢驗電路通電良好。
安全防護
該品在高濃度時,可使空氣中氧分壓降低而有窒息危險。表現有呼吸加快、注意力不集中、共濟失調;繼之出現疲倦乏力、煩躁不安、噁心、嘔吐、昏迷、抽搐,以致死亡。進行生產時一般不需特殊防護。但當作業場所空氣中氧氣濃度低於18%時,必須佩戴空氣呼吸器、氧氣呼吸器或長管面具。
液氖溫度極低,需要嚴防凍傷。
化學元素周期表
族→ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 電子層 | 0族電子數 | |
周期↓ | I A | 0 | |||||||||||||||||||
1 | 1 H 氫 | 2 He 氦 | K | 2 | |||||||||||||||||
II A | III A | IV A | V A | VI A | VII A | ||||||||||||||||
2 | 3 Li 鋰 | 4 Be 鈹 | 5 B 硼 | 6 C 碳 | 7 N 氮 | 8 O 氧 | 9 F 氟 | 10 Ne 氖 | L K | 8 2 | |||||||||||
3 | 11 Na 鈉 | 12 Mg 鎂 | 13 Al 鋁 | 14 Si 矽 | 15 P 磷 | 16 S 硫 | 17 Cl 氯 | 18 Ar 氬 | M L K | 8 8 2 | |||||||||||
III B | IV B | V B | VI B | VII B | VIII | I B | II B | ||||||||||||||
4 | 19 K 鉀 | 20 Ca 鈣 | 21 Sc 鈧 | 22 Ti 鈦 | 23 V 釩 | 24 Cr 鉻 | 25 Mn 錳 | 26 Fe 鐵 | 27 Co 鈷 | 28 Ni 鎳 | 29 Cu 銅 | 30 Zn 鋅 | 31 Ga 鎵 | 32 Ge 鍺 | 33 As 砷 | 34 Se 硒 | 35 Br 溴 | 36 Kr 氪 | N M L K | 8 18 8 2 | |
5 | 37 Rb 銣 | 38 Sr 鍶 | 39 Y 釔 | 40 Zr 鋯 | 41 Nb 鈮 | 42 Mo 鉬 | 43 Tc 鎝 | 44 Ru 釕 | 45 Rh 銠 | 46 Pd 鈀 | 47 Ag 銀 | 48 Cd 鎘 | 49 In 銦 | 50 Sn 錫 | 51 Sb 銻 | 52 Te 碲 | 53 I 碘 | 54 Xe 氙 | O N M L K | 8 18 18 8 2 | |
6 | 55 Cs 銫 | 56 Ba 鋇 | 57- 71 鑭系 | 72 Hf 鉿 | 73 Ta 鉭 | 74 W 鎢 | 75 Re 錸 | 76 Os 鋨 | 77 Ir 銥 | 78 Pt 鉑 | 79 Au 金 | 80 Hg 汞 | 81 Tl 鉈 | 82 Pb 鉛 | 83 Bi 鉍 | 84 Po 釙 | 85 At 砹 | 86 Rn 氡 | P O N M L K | 8 18 32 18 8 2 | |
7 | 87 Fr 鍅 | 88 Ra 鐳 | 89- 103 錒 | 104 Rf 鑪 | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds 鐽 | 111 Rg 錀 | 112 Uub | 113 Uut | 114 Uuq | 115 Uup | 116 Uuh | 117 Uus | 118 Uuo | |||
鑭系元 素 | 57 La 鑭 | 58 Ce 鈰 | 59 Pr 鐠 | 60 Nd 釹 | 61 Pm 鉕 | 62 Sm 釤 | 63 Eu 銪 | 64 Gd 釓 | 65 Tb 鋱 | 66 Dy 鏑 | 67 Ho 鈥 | 68 Er 鉺 | 69 Tm 銩 | 70 Yb 鐿 | 71 Lu 鑥 | ||||||
錒系元 素 | 89 Ac 錒 | 90 Th 釷 | 91 Pa 鏷 | 92 U 鈾 | 93 Np 鎿 | 94 Pu 鈽 | 95 Am 鎇 | 96 Cm 鋦 | 97 Bk 錇 | 98 Cf 鐦 | 99 Es 鑀 | 100 Fm 鐨 | 101 Md 鍆 | 102 No 鍩 | 103 Lr 鐒 |
化學元素(一)
元素性質
為了方便閱讀者查閱元素周期表中各元素符號的性質及特點,比較系統的歸納和總結各元素的套用價值及注意事項,從而為需要相關知識的人們形成知識的鏈條,本次主要是對有些元素的內容進行補充及完善。 |