Néon

Le néon est l'élément chimique de numéro atomique 10, de symbole Ne. Son nom est tiré du grec , « nouveau ».

Dans le tableau périodique des éléments, il se trouve dans le groupe principal, ou le groupe de l'UICPA, et appartient donc aux gaz nobles. Comme les autres gaz rares, c'est un gaz incolore, extrêmement inerte et monoatomique. Pour de nombreuses propriétés telles que le point de fusion et d'ébullition ou la masse volumique, il se situe entre l'hélium, plus léger, et l'argon, plus lourd.

Le néon est l'un des éléments les plus abondants de l'univers, mais il est relativement rare sur Terre, car, comme l'hélium, une grande partie du gaz s'est échappée dans l'espace. On le trouve principalement dans l'atmosphère terrestre dont il est l'un des gaz à l'état de traces ; seules de petites quantités sont piégées dans les roches.

Comme le krypton et le xénon, le néon est découvert en 1898 par William Ramsay et Morris William Travers par distillation fractionnée de l'air liquide. Les applications les plus connues sont les tubes fluorescents ou les lampes néon, dans lesquels le néon est excité par des décharges électriques pour briller d'une couleur typiquement rouge-orange.

Histoire vignette|redresse|gauche|William Ramsay. En 1894, John William Strutt Rayleigh et William Ramsay découvrent l'argon, le premier gaz noble. En 1895, Ramsay isole également de l'hélium, auparavant connu uniquement dans le spectre solaire, à partir de minerais d'uranium. D'après les lois du tableau périodique, il reconnaît alors qu'il doit y avoir un autre élément entre l'hélium et l'argon avec une masse atomique d'environ ..

À partir de 1896, il commence donc à étudier divers minéraux et météorites ainsi que les gaz qu'ils émettent lorsqu'ils sont chauffés ou dissous. Cependant, Ramsay et son collègue Morris William Travers ne réussissent pas avoir de résultats concluants, et ne parviennent à trouver que de l'hélium et, plus rarement, de l'argon. Ils enquêtent alors sur les gaz chauds de Cauterets en France et d'Islande, sans résultat.

Enfin, ils commencent à examiner d'argon brut isolé de l'air liquide et séparé par liquéfaction et distillation fractionnée. Le premier élément à être séparé et détecté par le spectre de la flamme est le krypton. Le , ils réussissent finalement à isoler un élément plus léger de la fraction à plus bas point d'ébullition de l'argon brut. Ramsay et Travers décident de nommer cet élément Néon, d'après le grec , « nouveau ». Peu de temps après, ils réussissent à extraire un autre élément, le xénon, grâce au même procédé.

La première application du gaz nouvellement découvert est la lampe néon développée en 1910 par le français Georges Claude : le néon remplissant un tube de verre est excité par des tensions élevées et émet de la lumière..

Isotopes

vignette|Plaque photographique de traces laissées par des isotopes du néon (en bas à droite néon-20 et néon-22) Au total, 19 isotopes du néon sont connus, entre Ne et Ne. Parmi ceux-ci, seuls Ne, Ne et Ne sont stables et se trouvent également dans la nature. Le Ne est de loin le plus abondant et représente des isotopes. Ne est le plus rare sur Terre avec une part de et Ne se produit avec une fréquence de dans la distribution isotopique naturelle sur Terre. Tous les autres isotopes ont une courte demi-vie, de maximum pour Ne..

Caractéristiques vignette|gauche|Raies spectrales. Caractéristiques physiques Dans les conditions normales de température et de pression, le néon est un gaz monoatomique, incolore et inodore. À pression normale, il se condense à () et se solidifie à () (à cette pression il est, de tous les éléments, celui dont la plage de température de l'état liquide est la plus petite). Comme les autres gaz nobles, à l'exception de l'hélium, le néon cristallise dans un système cristallin cubique avec un paramètre de maille a = .

Avec une densité de à et , le néon est légèrement plus léger que l'air, donc il s'élève. Dans le diagramme de phase, le point triple est à et , le point critique est à , et une densité critique de ..

Le néon est peu soluble dans l'eau ; un maximum de de néon peut se dissoudre dans un litre d'eau à .

Comme d'autres gaz nobles, le néon présente une raie spectrale caractéristique lors des décharges de gaz. Comme les raies dans le domaine spectral visible sont principalement dans la gamme rouge à jaune, le gaz apparaît dans une couleur rouge orangée lors d'une décharge.

Caractéristiques chimiques En tant que gaz noble typique, le néon est extrêmement inerte ; comme pour l'hélium, aucun composé de l'élément n'est connu. Même les clathrates, où d'autres gaz nobles sont physiquement enfermés dans d'autres composés, sont inconnus. Selon les calculs théoriques, le néon est l'élément le moins réactif. Ainsi, l'enthalpie de dissociation calculée pour les composés de type NgBeO (Ng : gaz noble) est la plus faible pour le composé néon. Il s'est avéré que même l'analogue néon du seul composé connu de l'hélium HHeF, qui est stable selon les calculs, ne devrait pas être stable. Les explications possibles de ces résultats sont les distances fluor-hydrogène plus grandes et donc des forces d'attraction plus faibles dans l'ion HNe+ par rapport aux espèces d'hélium ou des interactions p-π répulsives dans les cations du néon..

Seuls quelques ions dans lesquels le néon est impliqué sont connus grâce à des études de spectrométrie de masse. Parmi ceux-ci, on trouve l'ion Ne+ et certains éléments-ions comme ArNe+, HeNe+ et HNe+..

Applications vignette|gauche|Enseigne au néon. La couleur orange rougeâtre que le néon émet dans les tubes néon est largement utilisée pour les signaux publicitaires. « Néon » est devenu le nom donné à ce type de lumière bien qu'en réalité de nombreux autres gaz soient utilisés. Il s'agit d'un abus de langage, en particulier pour l'éclairage domestique ; il s'agit en réalité de tubes fluorescents ou tubes luminescents (de leur nom officiel). C'est par une généralisation abusive qu'on dénomme néons tous les tubes fluorescents et notamment ceux des enseignes lumineuses. Seul le rouge est en effet possible avec le néon et les autres couleurs sont, soit obtenues avec d'autres composés (hélium : jaune ; : blanc ; argon : violet ; argon/mercure : bleu), soit produites par un revêtement fluorescent excité par un rayonnement ultraviolet.

Autres utilisations : lampe témoin ; tube Nixie ; parafoudres ; dans les écrans de télévision dits « plasma » en mélange avec le xénon ; le néon est utilisé dans certains lasers.

Le néon liquéfié est utilisé commercialement comme réfrigérant cryogénique.

Production Le néon est produit à partir de l'air de l'atmosphère dans des usines utilisant le procédé cryogénique de distillation fractionnée de l'air liquide.

L'air liquide est très progressivement réchauffé. Chaque composé (oxygène, azote, néon, hélium…) change alors d'état pour redevenir gazeux, chacun à une température spécifique. La portion de l'air qui redevient gazeux à la température de est le néon.

Notes et références

Voir aussi

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