10, Neon (Ne)

gr. neo = neu

Das Element Neon:

         
  H He Li  
  F Ne Na  
  Cl Ar K  
         
 
   
   
   
   
   
   
   
Natürliche Entstehung von Neon (Nukleosynthese): Neon wird im Zuge des Kohlenstoffbrennens sehr häufig gebildet und ist nach Sauerstoff und Kohlenstoff das fünfthäufigste Element im Universum. Dabei wird in der Hauptsache das Ne-20 gebildet, während die schweren Isotope Ne-21 und Ne-22 hauptsächlich in Roten Riesensternen infolge von s-Prozessen aus Ne-20 gebildet werden:

Die Neon-Synthese:
20Ne-Synthese:
(Kohlenstoffbrennen):

12C + 12C → 20Ne + 4He + 4,617 MeV
12C + 2α → 20Ne + 11,89 MeV

21Ne-Synthese:
(s-Prozess):

20Ne + n → 21Ne + 6,76 MeV

22Ne-Synthese:
(s-Prozesse):

21Ne + n → 22Ne + 10,36 MeV
20Ne + 2n → 22Ne + 17,13 MeV



Vorkommen von Neon: Im Universum ist das Neon das fünfthäufigste Element (1180 mg/kg der Durchschnittsmaterie bestehen alleine aus dem Nuklid Ne-20).

Neon gehört irdisch zu den seltensten nichtradioaktiven Elemente, und ist in der Atmosphäre in etwa so häufig zu finden wie Platin in der Erdkruste. Die Atmosphäre enthält gerade einmal 18,18 mL/m3 (12,67 mg/kg) Luft. Dies entspricht 0,00182 Volumen-Prozent, bzw. 0,00127 Gewichts-Prozent. In der Erdkruste kommt es (sehr selten) in Einschlüssen in Granit oder Basalt zusammen mit anderen Edelgasen vor. Da Neon keinerlei chemische Verbindungen bildet und daher monoatomar vorkommt, ist das Element sehr flüchtig. Während der Entstehung der Erde ist daher fast alles Neon in das Weltall entwichen. Untersuchungen des Isotopenverhältnisses des Neons in der Sonne zeigen, dass sich irdisch die beiden schweren Isotope zuungunsten des Neon-20 angereichert haben. Dies kam dadurch zustande, dass Neon-22 eine um 10% höhere Masse, Neon-21 eine um 5% höhere Masse als Neon-20 hat, und daher weniger schnell aus der Erdatmosphäre entwichen sind. In Zukunft wird also der Neon-Gehalt der Erde weiter abnehmen, wobei relativ der Anteil an Neon-21 und Neon-22 im irdischen Isotopengemisch zunehmen wird.
Neon-Gewinnung: Neon wird im Zuge der Luftverflüssigung bei der Sauerstoff- und Stickstoffgewinnung als Fraktion erhalten: Nach der Rektifikation der flüssigen Luft werden zwei Fraktionen erhalten: Eine Sauerstoff-Fraktion, die auch andere, spezifisch schwerere Gase (u. a. Krypton, Xenon) enthält, sowie eine Stickstoff-Fraktion, welche u.a. auch das Neon enthält. Aus dieser Fraktion wird durch fraktionierende Destillation der Stickstoffanteil reduziert, bis sie aus etwa 35% Neon, 50% Stickstoff und 15% Wasserstoff und Helium besteht. Dieses Gasgemisch kann mittels diverser Methoden weiter gereinigt werden: Man kann etwa den Wasserstoff katalytisch mit einer definierten Menge an Sauerstoff reagieren lassen und das entstandene Wasser als Eis abscheiden. Der Stickstoff lässt sich durch Adsorption an Silicagel entfernen. Das erhaltene Gasgemisch aus 76% Neon und 24% Helium lässt sich dann durch Verdichtung auf 180 bar und anschließender schrittweiser Abkühlung auf -220°C trennen. Dabei verflüssigt sich das Neon, während Helium gasförmig bleibt. Um hochreines Neon zu erhalten, kann dieses nochmals einer fraktionenden Destillation unterzogen werden, wobei sich das um 20K tiefer siedende Helium recht gut abtrennen lässt.

Die Neon-Gewinnung

Schema Linde-Verfahren.[4]

Schema Edelgas-Gewinnung.[4]

Schema Neon-Gewinnung.[4]


Chemie von Neon: Von Neon sind keine echten chemischen Verbindungen bekannt. Es existieren allerdings Einschlussverbindungen (Clathrate), bei welchen das Neon als Gastatom von verschiedenen Wirtsmolekülen umgeben sein kann.

So existiert etwa zwischen -20°C und -5°C bei Drücken oberhalb von 3000 bar ein Neon-Hydrat.[5]


Schematische Darstellung
eines Neon-Hydrates


Verwendung von Neon : Durch den hohen Preis sind die Verwendungsmöglichkeiten von Neon begrenzt. Es wird oft durch andere Edelgase (vor allem Argon) ersetzt.
  • Kunstlicht: Neon kann als Kunstlicht in der Werbetechnik verwendet werden, da es in Entladungsröhren ein orangefarbenes Licht ergibt. In heutigen "Neonröhren" wird das weitaus billiger zu gewinnende Argon verwendet.

  • Lasertechnik: Neon-Helium-Laser (emittiert rotes Licht der Wellenlänge 632,816 nm) sind weit verbreitet in Handscannern.
Verwendungsbeispiele von Neon

Neon-Entladungsröhre.[1]

Handscanner.[2]
Quellen: [1] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Pslawinski. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[2] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Argox. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[3] Quelle: Wikipedia, Text in Teilen verändert.

[4] Bildquelle: Eigenes Bild. Dieses Bild darf unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz frei verwendet werden. Bei Verwendung bitte einen Link auf mein Web-Angebot setzen.

[5] Quelle: Struktur und Umwandlung von Eisphasen in Gegenwart der Gase Helium, Neon und Argon. Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades, Frank Gotthardt, 2001.