Ne в химии это: Недопустимое название — Викицитатник

Содержание

распространенность, технологии производства и получения особо чистого газа

Инертные одноатомные газы широко распространены во Вселенной. Одним из них является газ неон, который занимает 5-е место по распространенности во всем обозримом космосе после гелия, водорода, кислорода и, конечно же, углерода. Это вещество относится к благородным газам, которые не обладают выраженным запахом или цветом, а также имеет низкую химическую реактивность.

 

Во вселенной химический элемент под названием Ne чаще всего встречается в составе горячих звезд, газовых туманностей и некоторых планет солнечной системы (как правило, максимально отдаленных от Солнца, в том числе Урана и Нептуна). В земной атмосфере он присутствует в очень малых количествах и его невозможно найти в чистом виде.

Ученые объясняют этот факт тем, что в свое время Земля потеряла так называемую первичную атмосферу, из-за чего многие виды содержащихся в ней инертных газообразных веществ просто покинули нашу планету, улетучившись в отрытый космос. В то же время добыча газа неона для его дальнейшего применения в промышленности является приоритетным направлением для всего человечества.

 

 

Как получают газ неон?

Единственным источником его получения является воздух. Его разделяют с применением технологии низкотемпературной ректификации. В результате удается отделить от кислорода наиболее легкие его компоненты, а именно Ne и He. Получаемый в итоге продукт может содержать всего до 10% неоногелиевой смеси, в то время как всю остальную массу вещества составляют азот и водород.

 

Последующая задача состоит в том, чтобы максимально очистить неоногелиевую смесь от посторонних примесей с использованием методов адсорбции и конденсации, обеспечив ее максимальную чистоту. Для этого применяется дорогостоящее промышленное оборудование, с помощью которого удается удалить из продукта химические компоненты H и N. Водород выжигается из полученной смеси в специальных печах, а азот устраняют с использованием низкотемпературных дефлегматоров и криогенных адсорберов.

 

В результате удается получить так называемый сырой неон, то есть неоногелиевую смесь, чистое содержание Ne в которой может варьироваться в пределах от 50% до 75%. Кроме того, продукт включает в себя приблизительно в три раза меньшее количество гелия и всего до 2% водорода.

 

Именно в таком виде сырой неон и поступает потребителю, использующему его в промышленных целях, к примеру, для заправки различной техники или световых установок.

 

Как получают чистый газ неон?

В большинстве случаев для применения в сфере производства достаточно и сырого газового продукта, но нередко он может потребоваться в особо чистом виде. Для его получения необходимо многократное использование дорогостоящих промышленных установок, которые применяют в своей работе методы адсорбции или конденсации. Например, в случае конденсации вещество искусственно подвергают заморозке с применением доведенного до кипения жидкого азота в условиях вакуума.

 

 

Особо чистый газ неон должен содержать в себе по стандарту не менее 99,888 процентов чистого вещества. Но для некоторых сфер деятельности может потребоваться еще более глубокая, комплексная и дорогостоящая очистка, целью которой является получение Ne с чистотой до 99,99 процентов и выше.

 

Естественно, стоимость газового продукта, который прошел глубокую и комплексную очистку, является более высокой. Узнать, с чем именно это связано, вы можете, прочитав наш отдельный материал на эту тему.

 

Где используется такая продукция?

Неон широко применяется в самых различных направлениях человеческой деятельности. В смеси с гелием этот химический элемент используется в качестве специализированной рабочей среды для некоторых видов газовых лазеров. А вот смеси Ne и N незаменимы при производстве наружного освещения и для создания рекламы и вывесок.

 

Еще одно полезное свойство такого газового продукта заключается в том, что он обладает способностью взаимодействовать с электрическим током, создавая яркое свечение оранжево-красного цвета. Благодаря этому его применяют при создании сигнальных ламп для маяков и аэропортов.

 

 

Характерное красноватое свечение неоновых ламп очень хорошо различимо даже на больших расстояниях, в том числе при появлении тумана или мглы. Ne применяют и в тех осветительных приборах, когда невозможно использование аргона, более доступного по цене.

 

Отдельно следует выделить и свойства жидкого неона. Он выступает в качестве эффективного холодильного агента, благодаря чему незаменим в работе некоторых видов криогенных установок. К примеру, с помощью таких установок сегодня обеспечивают условия для хранения ракетного топлива.

 

Таким образом, сфера применения Ne развивается с каждым днем, растут и объемы его потребления. Уже сегодня человечество сталкивается с тем, что уровень спроса на неон и неоногелиевую смесь превышает количество производимого, что может привести к появлению определенного дефицита уже в недалеком будущем.

 

К слову, вы можете прочесть о происхождении и использовании еще одного благородного газа – криптона.

 

Какие факты про химическое вещество Ne следует выделить?

Вот несколько интересных фактов про газ, о которых мы хотели бы рассказать:

  • Название химического элемента происходит с греческого языка от слова «νέος», что в переводе на русский означает «новый».
  • Впервые благородный газ был открыт двумя английскими учеными еще в 1898 году.
  • В чистом виде продукт не является токсичным и полностью инертен, но может нести угрозу для человека, так как при вдыхании в больших количествах способен вызывать головокружение, потерю сознания и даже смерть.
  • Вещество закипает при температуре в -246,08 градусов и переходит в жидкое состояние при +2,6 градусах по Цельсию.
  • Этот элемент все чаще применяется при создании дыхательных смесей для профессиональных исследователей океанов и водолазов, как и для больных, страдающих нарушениями дыхания.

 

 

Выводы

Неон широко распространен во Вселенной, но в очень незначительных количествах содержится в атмосфере нашей планеты. Он может быть добыт путем разделения воздуха, процесс его производства является достаточно сложным и длительным, особенно если стоит задача получения особо чистой концентрации вещества. В то же время этот благородный газ широко востребован в отдельных сферах промышленности, например, в качестве наполнителя для световых приборов или лазерных установок.

 

Если вы заинтересованы в покупке инертных технических газов, то вы можете изучить их ассортимент на сайте компании «ПРОМТЕХГАЗ», проследовав по ссылке https://idealgaz.ru/.

Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета)

ISSN 1998-9849


 

Известия СПбГТИ (ТУ) — это журнал, публикующий результаты исследований наиболее актуальных проблем в области химии и смежных с нею наук, общих и комплексных проблем технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства, химической технологии, химической промышленности. Предназначается для научных работников, аспирантов, студентов старших курсов, преподавателей.

Журнал издается в печатной и электронной версиях 4-6 раз в год

 

 

 

 

 

 

 

 

Журнал внесен в новую редакцию «Перечня ведущих рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, ученой степени доктора наук».

Группы научных специальностей, по которым будут учитываться статьи при защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (действует с 26.03.2019 г.):

02.00.01 – Неорганическая химия (химические науки),
02.00.03 – Органическая химия (химические науки),
02.00.04 – Физическая химия (химические науки),
02.00.06 – Высокомолекулярные соединения (химические науки),
02.00.10 – Биоорганическая химия (химические науки),
02. 00.21 – Химия твердого тела (технические науки),
05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) (технические науки),
05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) (технические науки),

05.13.18 – Математическое моделирование численные методы и комплексы программ (технические науки),
05.17.01 – Технология неорганических веществ (технические науки),
05.17.03 – Технология электрохимических процессов и защита от коррозии (химические науки),
05.17.04 – Технология органических веществ (технические науки),
05.17.06 – Технология и переработка полимеров и композитов (технические науки),

05.17.08 – Процессы и аппараты химических технологий (технические науки),
05.17.11 – Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов (технические науки).

Журнал включен в базу данных «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).

Химия не будет прежней

Пересмотрено и уточнено одно из важнейших «школьных» понятий химии — электроотрицательность. Статью об этом в престижном журнале Nature Communications опубликовали профессор Сколковского института науки и технологий Артем Оганов и сотрудник новосибирского Института химии твердого тела и механохимии Кристиан Тантардини (он, кстати, недавно принял российское гражданство).


Электроотрицательность — способность атома оттягивать на себя электроны, и она во многом определяет его химические свойства. Самая высокая электроотрицательность у галогенов и сильных окислителей, а самая низкая — у щелочных металлов. «Если честно, мы и не собирались менять понятие электроотрицательности. Это незапланированный результат», — рассказывает Артем Оганов. 

Артем Оганов — один из самых цитируемых российских ученых, создатель программы USPEX, которая регулярно предсказывает новые необычные химические соединения под высоким давлением, и эти предсказания находят подтверждение в эксперименте.

И в этот раз они с Кристианом Тантардини решили найти фундаментальные обоснования для «нестандартной» химии высоких давлений.

«Самые фундаментальные свойства атомов — объем (радиус), поляризуемость и электроотрицательность, — рассказывает Оганов. — Самым нетривиальным свойством атомов как раз и является электроотрицательность. Понятно, скажем, что объемы атомов падают с ростом давления. А что происходит с электроотрицательностью?»

Статья о химии высоких давлений уже закончена и содержит, как говорят авторы, неожиданные результаты. Но для того, чтобы рассмотреть электроотрицательность под высоким давлением, им необходимо было проверить, как работают их расчеты под нормальным. И тут, к их удивлению, обнаружилось, что классическая формула, вошедшая во все учебники, не работает!

Самое первое и самое распространенное понятие электроотрицательности было придумано великим химиком нобелевским лауреатом Лайнусом Полингом в 1932 году. Его формула очень проста и понятна даже школьникам.

Электроотрицательность считается из разницы между всей энергией химической связи и ковалентной частью этой энергии (энергией связи в неполярных молекулах). Разница — это ионная прибавка в энергии, которую и дает оттягивание электронов. «Грубо говоря, чем сильнее различие атомов, тем лучше для химической связи», — говорит Оганов.

Например, можно определить энергию связи лития и фтора в соединении Li-F; при их соединении выделяется много энергии. Отдельно можно посчитать энергии соединении Li-Li и F-F. Первая энергия будет существенно больше, чем среднее двух других. В этой разнице и «сидит» электроотрицательность. Если точнее, то, по Полингу, разница этих энергий равна квадрату разницы электроотрицательностей лития и фтора.

«Рассчитать электроотрицательности несложно. Это немного муторно (для всех элементов-то), но вполне решаемо: нужно запастись терпением, временем и вычислительным ресурсом. Мы начали это делать, — говорит Оганов. — И тут выяснилось, что из энергий связей невозможно получить электроотрицательности, приведенные в каждом учебнике.

Мы обратились к экспериментальным данным и тоже не нашли совпадений. Вообще непонятно, откуда взялась таблица значений электроотрицательности. Это загадка. Если порыться в литературе, то оказывается, что этот эффект был известен. Но мы были потрясены тем, что он упоминается вскользь, шепотом, у него даже есть смешные называния, например “размерный эффект”.

Таблица электроотрицательностей “из учебника” содержит много нелогичных странностей, например некоторые металлы оказываются более отрицательными, чем водород или бор, что противоречит опыту и здравому смыслу. Кроме того, применение формулы Полинга оказывается не самосогласованным: электроотрицательности лития получатся разными в зависимости от того, считать их из соединения Li-В или из Li-F. Формула Полинга лучше работает при маленькой разнице электроотрицательнсотей, хотя полезнее ее применять при больших, когда ионная энергия больше».

И тут ученые увидели, в чем проблема. Если двигаться вниз по первому столбцу таблицы Менделеева и рассмотреть соединения Li-F, Na-F, K-F, Ru-F и Cs-F, то легко понять, что с ростом размера атомов соответственно растут расстояния между атомами и энергия связи должна падать (закон Кулона: обратно пропорционально расстоянию). А раз так, то сверху вниз электроотрицательность должна расти, что нелогично, ведь большой цезий может отдавать свои дальние электроны проще, чем литий. И это потому, что формула Полинга считает разницу энергий без учета размеров атомов, как если бы все они были одинаковыми.

«И я понял, что электроотрицательность надо считать не из абсолютной, а из относительной разницы ионной и ковалентной энергий. Важно не насколько ионизация повышает энергию связи, а во сколько раз, — говорит Артем Оганов. — Это же логично! Мы совсем чуть-чуть прикоснулись к формуле Полинга, и тут посыпались сюрпризы. Мы получили другие величины, и они прекрасно ложатся во все тренды периодической таблицы. Электроотрицательность падает от лития к цезию, растет от лития к фтору. Все красиво и четко, энергии связей вырастают из нашей таблицы».

Кроме того, новые электроотрицательности отлично предсказывают не только энергии химических реакций, но еще и проводимость, свойства кристаллов, цвет. Так в качестве побочного результата исследований получился результат, потрясший основы школьной химии и давший простой и удобный инструмент для оценки и расчета свойств соединений. «Как по мне, это тривиально, — сказал Артем Оганов. — Я вообще в своей жизни ничего сложного не делал. И в этот раз: вместо сложения в формуле — умножение. Это же детский сад! Но удивительно, что этот детский сад работает».

   

Источник: expert.ru

Валуев: выпускники школ должны знать экологию не хуже физики и химии

Штрафы за использование противогололёдных реагентов не по погоде, федеральная программа экологического просвещения, запрет что-либо менять в региональных природных парках без экологической экспертизы — об этих и других инициативах в преддверии Международного форума «Экология» рассказал «Парламентской газете» председатель Общественного совета форума, первый зампред Комитета Госдумы по экологии и охране окружающей среды Николай Валуев.

— Николай Сергеевич, 24-25 мая в Москве пройдёт XII Международный форум «Экология». Какие проблемы поднимут на этой экспертной площадке?

— Мы обсудим целый спектр тем: от формирования экологического сознания населения до сдерживания потепления климата.

 Это необходимо для устойчивого развития России. Например, остро стоит кадровый вопрос в экологии,  потому что отрасль развивается очень быстро, и система образования не успевает за ней. Есть спорные вопросы влияния сельского хозяйства на состояние окружающей среды. Нужно стимулировать систему господдержки «зелёных» проектов и так далее. 

Планируем, что участие в форуме примут 700 человек из 62 регионов. Это представители федеральных и региональных министерств, ведомств и законодательных органов, учёные, эксперты. Мы уже несколько лет используем площадку форума, чтобы выработать конкретные предложения и донести их до разных ветвей власти.

В этот раз я хочу заострить особенное внимание на вопросах экологического образования и просвещения. Сейчас многие реформы упираются в то, что население не готово к ним. Например, раздельный сбор мусора: строятся мощности для переработки отходов, но они стоят не заполненными, потому что не хватает сырья. Некоторые взрослые с удивлением узнают о таких вещах, которым могли бы учить в школе, например, что выброшенная на улице батарейка способна отравить 20 квадратных метров почвы или 40 литров воды.

Нам нужно вырабатывать ответственное отношение к этим вещам, и проще всего это делать с самого раннего возраста, буквально с детского сада, школы. Экологию необходимо вплести в систему образования. Такие уроки должны быть не факультативными, а обязательными, с определённой программой, количеством часов.

— Школьникам придётся и экзамены сдавать по новой дисциплине?

— По моему мнению, чтобы не перегружать школьную программу, не нужно делать отдельную дисциплину — следует предусмотреть уроки в рамках других предметов. Тем не менее по окончании школы человек должен обладать не худшими знаниями по экологии, чем, например, по физике или химии.

Николай Валуев участвует в посадке деревьев на территории Романовской школы Москвы в рамках акции «Миллион деревьев» © Игорь Самохвалов/ПГ

Чтобы закрепить эти позиции, считаю, что на федеральном уровне следует разработать закон об экологическом образовании, воспитании и просвещении. Подобные законы есть в тринадцати регионах, но нужно, чтобы такой подход стал частью государственной политики. Тем более что экологические знания и отношение к окружающей среде в ближайшем будущем будут во многом определять и экономику, и политику. Уже сейчас  в Европе имеют серьёзное влияние «зелёные» партии,  а глобальная экономика движется в сторону выбора экологической продукции. И России нужно стать частью этого процесса.

Например, законопроект правительства о парниковых газах, который уже прошёл первое чтение в Госдуме, разработан для защиты геополитических интересов России в условиях, когда за «углеродный след» экспортируемой в Европу продукции скоро, возможно, придётся платить налог. В этом случае мировое сообщество использует экологию, климатическую повестку для политических целей. И это ещё одна причина, почему экологическое просвещение нельзя недооценивать — за людьми, подкованными в этих вопросах, будущее.

— Недавно вице-премьер Виктория Абрамченко предложила запретить производить, продавать и использовать одноразовую пластиковую посуду, коктейльные трубочки и другие материалы, которые нельзя переработать. Как вы считаете, нужно ли идти по такому пути?

— Я полностью поддерживаю высказывание вице-премьера, не надо бояться запрещать производство и использование одноразовых вещей, которые практически невозможно собрать и переработать во что-то более или менее качественное. Конечно, нужно дать время бизнесу, чтобы перестроить свои производства, предоставить потребителю альтернативу одноразовым вещам, а также построить недостающие элементы инфраструктуры.

— В Минприроды разработали два постановления, по которым плату за вывоз мусора смогут рассчитывать по фактически накопленному объёму, а не среднему нормативу, принятому в регионе. Но плата «по факту» возможна только в определённых случаях — например, если в доме установлен индивидуальный контейнер, к которому есть доступ только у жильцов этого дома.  Как вы оцениваете инициативу?

— К сожалению, предложенные изменения охватят небольшое количество граждан и организаций. Далеко не везде смогут обеспечить отдельно стоящие «персональные» контейнеры.  Таким образом, мы остаёмся в рамках норматива.

Кроме того, у региональных операторов вызывают вопросы формулы, которые приведены в постановлениях. Например, по словам специалистов компании-регоператора в Ленинградской области, плата по фактическому объёму может стать больше, чем по нормативу. В целом в большинстве своём нормативы не отражают реальность. В одних регионах они, как ни странно, занижены, а в других превышают реальный объём потребления товаров населением и образования отходов. Поэтому эта система несовершенна, и её надо менять.

— Вы возглавляете рабочую группу по совершенствованию законодательства об особо охраняемых природных территориях. Как решаете проблему незаконной застройки региональных природных парков?

— Недавно нам удалось спасти от застройки восемь особо охраняемых природных территорий в Ростовской области. Чтобы лишить их защитного статуса, власти региона приняли местный закон. И подобные ситуации повторяются во многих субъектах: в Ставрополье, Приморском крае, Подмосковье, Коми. Совместными усилиями через суды удаётся отменить неправомерные действия, поскольку федеральное законодательство имеет приоритет перед региональным. 

Но пока, к сожалению, всё решается в ручном режиме. Поэтому сейчас работаем над законопроектом, который обяжет субъекты проводить федеральную экологическую экспертизу, прежде чем принять любое решение, касающееся особо охраняемых природных территорий регионального значения.

— Ещё вы разработали законопроект о противогололёдных реагентах. Как вы предлагаете их использовать?

— Инициатива закрепляет правило, что коммунальщики должны использовать только безопасные химикаты, которые получили паспорт качества. В большинстве случаев так и происходит. Прежде чем сыпать реагенты на улицы, проводят экспертизу. В основном используют различные модификации солей.

Но есть другая проблема — количество химикатов. Оно должно соответствовать погоде, а мы зачастую наблюдаем, как коммунальные службы, чтобы освоить принятый бюджет и истратить закупленный объём реагентов, рассыпают их в таких количествах, что это наносит огромный ущерб. Почва перенасыщается солями и приходит в упадок, мелкие летучие частицы могут вызывать аллергию, я уже не говорю про обувь, которая портится раньше времени. К тому же соли проникают в землю и вызывают коррозию металлических труб, которые из-за этого тоже выходят из строя раньше, чем могли бы.

Законопроект вводит запрет на использование реагентов в населённых пунктах вне проезжей части с нарушением предельно допустимых концентраций химических веществ. Максимальные значения будет определять правительство. Следить за тем, чтобы не использовали больше химикатов, чем надо, должны Роспотребнадзор, Ростехнадзор, Росприроднадзор. Если инициативу примут, мы внесём поправки об административных штрафах за несоблюдение правил и превышение установленных норм. Сейчас жду отзыв Правительства на инициативу, а потом, если понадобится, доработаю её с учётом замечаний.

«Способность учиться не зависит от расы или гендера». Нобелевский лауреат Уильям Мернер о равноправии в науке, российских ученых и мифах о ГМО

Уильям Мернер — американский ученый, работающий на стыке физики и химии. Профессор химии и прикладной химии в Стэнфордском университете. Член Национальной академии наук США и Американского физического общества. Обладатель Премии Вольфа по химии 2008 года и Нобелевской премии по химии 2014 года за разработку флуоресцентной микроскопии. Почетный профессор Московского педагогического государственного университета (2018). Участник XXI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии в Санкт-Петербурге (2019).

Что привело вас в науку?

Я учился в школе во времена первого спутника, история которого вам хорошо известна. Его успешный запуск на орбиту Земли вызвал мощный всплеск интереса к научному образованию. На мою жизнь это тоже повлияло, потому что мои родители очень поощряли мои занятия естественными науками и математикой. Я перепробовал многое: скажем, был радиолюбителем, ставил на заднем дворе нашего дома химические эксперименты, разбирался в том, как работают электроприборы. Мне становилось интересно практически любое научное занятие, о котором я узнавал.

Реклама на Forbes

Из этого выросло все остальное, длинная цепочка событий в моей жизни. Я поступил в колледж, сначала чтобы изучать инженерное дело, потом к нему добавились физика и математика, и я получил степени бакалавра по всем этим трем дисциплинам. Потом я поступил в магистратуру по специальности «физика» и стал изучать молекулы с помощью света. Эта история продолжается до сих пор. Мне просто всегда были интересны разные аспекты науки, и особенно нравилось ставить эксперименты, чтобы понять, как что работает.

Могли ли вы представить, будучи студентом, что однажды получите Нобелевскую премию?

Я бы сказал «нет», я не думал об этом. Я просто испытывал интерес и получал удовольствие всегда, на каждом этапе моей научной работы. Например, одно из самых больших удовольствий, когда ты изучаешь несколько научных дисциплин, — это обнаруживать, что одна и та же математика применима к разным областям, будь то физика, инженерия, химия или биология. Это один из замечательных аспектов естественных наук. Вы пытаетесь разобраться, как устроен наш мир. И овладев базовыми математическими концепциями, вы потом можете использовать их снова и снова.

Я не мечтал о Нобелевской премии, вот и все, что я могу по этому поводу сказать. Я просто занимался тем, что мне было больше всего интересно, и наслаждался открытиями, которые мне удавалось делать.

Почему вас заинтересовало именно изучение молекул?

Это отличный пример того, о чем я только что говорил. Как я уже говорил, некоторое время я изучал физику. Но в наше время самые интересные темы для исследований появляются на стыке разных научных дисциплин. Поэтому в докторантуре я занялся вибрацией молекул. Они происходят в инфракрасном свете, так что в наших экспериментах использовались инфракрасные лазеры, которые воздействовали на молекулы в твердых телах при низких температурах.

Свойства молекул — это область на стыке физики и химии. И она очень интересна, потому что молекулы могут поглощать свет, испускать свет и так далее. Более того, в тех экспериментах, которыми занимался я, они могли менять цвет, поглощая свет определенной частоты, так что можно было делать измерения, исходя из длины волн. Что привело к идее попробовать использовать свет и молекулы для хранения данных в твердых веществах — именно этой темой я занимался на моей первой работе в IBM Research. Фундаментальные аспекты этой идеи позже привели к попыткам пронаблюдать отдельные молекулы с помощью света.

Какие еще прикладные результаты может принести ваша область исследований?

Их много. Таким образом мы сможем понять многие аспекты того, как устроен наш мир. Например, окраску листьев растений, то, как они усваивают солнечную энергию, переводят ее в энергию химических связей и так далее. Но я в своей научной карьере сосредоточился на наблюдении отдельных молекул. Вы, возможно спросите, как такая специфическая идея может дать практические результаты? Постараюсь объяснить на примере.

Например, у вас есть стакан с водой. В нем много молекул — скажем, 10 в степени 24, то есть число с двадцатью четырьмя нулями. Но мы поставили эксперимент и увидели, как одна интересующая нас молекула испускает свет, который мы можем уловить нашими приборами. Свет появляется на темном фоне, так что мы можем увидеть молекулу. Когда вы делаете такие вещи на уровне отдельных молекул, вам больше не нужно брать много молекул и усреднять. Представьте: в большинстве обычных экспериментов у вас есть образец с миллионами и триллионами молекул. И что бы вы ни измеряли, это будут средние показатели между всеми этими молекулами. Но если мы можем изучить одну за раз, то способны понять, все ли они одинаковы, или между ними есть разница, как каждая молекула себя ведет и т. п.

Это позволяет нам совершенно по-новому взглянуть на механизмы, действующие в сложных системах, таких как живые клетки или полимеры. Мы можем видеть, как молекулы двигаются по-разному, ведут себя по-разному. Это как задать вопрос: все ли люди пляшут под одну дудку, или среди них есть самобытные натуры? И иметь возможность эти самобытные натуры изучить. Вот почему мы спускаемся на уровень отдельных молекул.

Вы получили Нобелевскую премию с формулировкой «За развитие флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения». Что это значит, если объяснить простым языком? 

Чтобы ответить на этот вопрос, мне нужно сначала объяснить вам понятие дифракционного предела. Начнем с толщины волоса у вас на голове: она составляет в среднем примерно сотню микронов. Если увеличить разрешение до одного микрона, вы увидите отдельные клетки. А если опуститься еще на уровень ниже и попробовать посмотреть, что происходит внутри клетки — скажем, с каким-то одним ферментом, — речь будет идти уже о десятках нанометров, которые в сто раз меньше микронов.

Проблема в том, что вы не сможете заглянуть так глубоко с помощью видимого света, потому что длина его волны составляет примерно 500 нанометров — а это гораздо больше, чем те объекты, которые вы пытаетесь исследовать. Так что если вы попробуете разглядеть их с помощью видимого света, то просто ничего не увидите. Вот почему снимки клеток, которые делались раньше, были чрезвычайно размытыми, и их нельзя было сделать резче, купив микроскоп получше. Таково было ограничение оптической микроскопии, заложенное в нее с самого начала.

Микроскопия сверхвысокого разрешения перешла этот предел. Как это работает? Оказалось, что можно решить проблему, используя отдельные молекулы. Я и мой постдок Лотар Кадор впервые пронаблюдали отдельную молекулу в конденсированном состоянии в 1989 году. С тех пор исследования в этой области принесли сюрпризы, и мы узнали, что можно заставить флюоресцентную молекулу мигать, «включая» и «выключая» ее. Этого нельзя было увидеть, изучая сразу много молекул и усредняя их свойства. И это стало ключом к тому, чтобы наша идея заработала.

Реклама на Forbes

Проведу аналогию. Представьте, что вы хотите увидеть ветви дерева, но не можете сделать этого темной ночью. Так вот, есть способ это сделать. Посадите светлячков на ветки на всем их протяжении. А потом снимите видео. Вы увидите, как фонарики светлячков вспыхивают случайным образом то тут, то там. И каждая такая вспышка показывает, где находится маленький кусочек ветки. Так что можно заснять все эти вспышки и совместить их потом на одной картинке — и вы увидите ветки дерева.

Именно это мы и делаем с отдельными молекулами и клетками. У нас есть наноразмерный объект, к которому прикреплено много флуоресцентных молекул, которые мы заставляем испускать свет. Но не просто испускать, а мигать, включаясь и выключаясь под нашим контролем. Получается как раз то, что я только что описал. Видеоролик, показывающий вспыхивающие точки. Молекулы вспыхивают по отдельности, так что мы можем понять, где находится то, что нас интересует: формы и размеры очень маленьких объектов — складывающиеся постепенно из светящихся точек. Это очень похоже на пуантилизм в живописи.

Фото Pascal Le Segretain·Getty Images

Можете привести примеры открытий, уже сделанных с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения?

Например, группа из Гарварда лаборатории Сяовэй Чжуана решила взглянуть на нервные клетки с использованием микроскопии сверхвысокого разрешения. И они обнаружили, что белки на поверхности длинных отростков нейронов, аксонов, группируются в кольца, перпендикулярные оси аксона. Это крошечная структура, лежащая за дифракционным пределом, так что раньше ее не видели. И это потрясающее открытие. Специалисты по нервным клеткам сейчас должны понять, что оно означает. Возможно, эти структуры как-то связаны с передачей нейронами нервных сигналов.

Это всего один из сотен примеров того, как можно увидеть что-то новое и интересное, преодолев дифракционный предел и получив возможность изучать объекты на наноуровне.

Реклама на Forbes

Когда вы узнали, что получили Нобелевскую премию по химии в 2014 году, какова была ваша первая реакция?

У той ситуации были некоторые забавные аспекты. Я как раз был на конференции в Бразилии, посвященной молекулам и свету. И мой мобильный телефон там не работал, потому что за это надо было сколько-то доплатить. Так что Нобелевский комитет не смог до меня дозвониться. Я узнал обо всем только после того, как жена прислала мне сообщение в WhatsApp: «Срочно включи телефон!» (смеется).

Все, что я могу сказать: это было очень волнующе. Я знал, что моя жизнь начнет меняться сразу же. И я также знал, что у меня возникнут новые обязательства, что и произошло. Был ажиотаж и на той конференции, и в Стэнфорде, где я работал, тоже — они сказали: «Приходите в корпус такой-то в 10 утра для пресс-конференции». А я ответил: «Простите, но я не смогу там быть, потому что я сейчас в Бразилии». И так далее.

Как изменилась ваша жизнь после получении Нобелевской премии?

Ну, было много увлекательных перемен. Я получаю много приглашений выступить в разных городах и странах. Сейчас, конечно, поездки стали невозможны. Но я все же выступаю много через интернет. Это дает мне платформу, чтобы популяризировать науку и говорить о том, насколько она важна, широким аудиториям.

Реклама на Forbes

Это одна сторона медали. Другая состоит в том, что у меня появилось и много ответственности. Также есть люди, которые хотят использовать меня для чего-то.

Так что в моем новом положении есть и плюсы, и минусы. Но все же получить признание здорово. И это чувство могут разделить со мной все, кто ведет исследования в этом направлении.

Вы получили премию вместе с вашими коллегами Штефаном Хеллем и Эриком Бетцигом. Насколько важно сотрудничество в современной науке? 

Прежде всего я хочу заметить, что мы не работали над микроскопией сверхвысокого разрешения вместе в полном смысле этого слова. Мы были независимыми исследователями. Штефан Хелль добился сверхвысокого разрешения в микроскопии, использовав наши наработки с «включением» и «выключением» флуоресцентных молекул. Работа Эрика Бетцига ближе к моей. Он очень заинтересовался, когда мы начали видеть отдельные молекулы при низких температурах в начале 1990-х. Его вкладом была ключевая идея совместить разные аспекты.

Отвечая на ваш вопрос, я могу сказать, что, по моему мнению, сотрудничество в науке очень важно. Работая вместе, люди объединяют свои идеи, свой опыт, свои мысли, чтобы двигать науку вперед. Так происходило и в моей группе, и в других двух группах, участвовавших в той работе.

Реклама на Forbes

Но что еще более важно, наука работает так: когда делается новое открытие и отчет об этом публикуется, другие люди начинают думать об этом, приходить к разным идеям, пробовать решать проблему немного разными способами, чтобы сделать еще один шаг вперед. И так происходит очень много раз. Требуется немало лет, чтобы собрать все это вместе, как это было в нашей работе, чтобы понять, как это можно применить. И результат подчас бывает неожиданным. Как та же молекула, мерцающая сначала при низкой температуре, а потом и при комнатной. Некоторые считали это открытие бесполезным. Но потом мы наконец нашли ему важное применение.

Сегодня науку стараются сделать более инклюзивной, чтобы ею могли заниматься представители разных рас, гендеров и т. д. Как вы думаете, приносят ли такие процессы пользу самой науке?

Да, это однозначно хорошо для науки, на всех уровнях. Если мы относимся к науке как к глобальному делу, которое способно выиграть от идей многих людей с самым разным опытом, то, позволяя этим людям подключаться к работе, мы только выиграем.

Конечно, во многих областях по-прежнему не хватает разнообразия. Но есть и прогресс. Помню, 25 лет назад, когда я только пришел в Стэнфорд, среди сотрудников факультета была всего одна женщина. Сегодня их гораздо больше. У меня в группе женщины работают много лет, в том числе темнокожие, как и представители других, обычно недостаточно представленных групп. Так что ситуация меняется, и мы должны продолжать работать над этим.

Лично я не вижу, чтобы подходы разных людей к науке как-то существенно различались по неким фундаментальным причинам, проистекающим из их расы, гендера или чего-либо подобного. Конечно, у людей может быть разный уровень подготовки и разный опыт. Но любой человек способен учиться. Да, у нас до сих пор сохраняется сильная разница между образованием разных групп людей. И мы должны стараться преодолевать эту разницу, чтобы обеспечивать каждому равный доступ к знаниям, умениям и возможностям, везде, где это возможно.

Реклама на Forbes

Большинство лауреатов Нобелевской премии — американцы. Почему это так? Можно ли это изменить?

У этого наблюдения много аспектов. Также большинство лауреатов мужчины. Доминируют не только американцы, но и европейцы. Во многом это происходит по историческим причинам, но так, конечно, не должно быть всегда, ни в каком смысле. Недавно была одна женщина — нобелевский лауреат из Китая, например, и еще одна из США. Я не принимаю такие решения, но я уверен, что с увеличением разнообразия людей с разными бэкграундами среди ученых уровень разнообразия среди лауреатов Нобелевской премии со временем также повысится.

Конечно, по-настоящему важно поощрять молодых людей выдвигать собственные идеи, ставить под сомнение догмы, мыслить самостоятельно, предлагать разные решения, делать разные суждения и так далее. Некоторые культуры выстроили в науке очень жесткую систему, когда начальник прямо говорит своим подчиненным, что делать, а что нет. Можно предположить, что чуть больше индивидуализма и свободы позволили некоторым странам получать премии Нобеля чаще в начале их существования. Но по мере того, как образование становится более гибким, ситуация начинает меняться.

Именно по этой причине я хочу, чтобы мои студенты ценили свои неудачи. Когда вы ставите эксперимент и пытаетесь сделать что-то новое на переднем крае науки, вы можете терпеть неудачи, что-то может идти не так просто потому, что вы не можете знать все. Но вместо того, чтобы расстраиваться и грустить по этому поводу, стоит превратить это в полезный опыт и идти дальше уже с новыми знаниями. Я думаю, такой подход способен в перспективе принести больше открытий.

Кто, по-вашему, должен финансировать науку — власти, бизнес или и те, и другие?

Реклама на Forbes

Я на самом деле считаю, что наука производит ценность для всех жителей страны. Так что ее нужно достойно поддерживать. Как мы знаем, во многих странах такая поддержка исходит от правительства в виде грантов и других форм финансирования исследований. Но если частные компании мыслят достаточно широко, чтобы думать о будущем, а не только требовать немедленных результатов, то будет здорово, если они тоже будут поддерживать фундаментальную науку.

Знаете, в 70-х и 80-х и мне принесло пользу существование больших частных исследовательских лабораторий. Я едва не стал сотрудником Bell Laboratories, но вместо этого в итоге пришел работать в IBM Research. Тогда было много таких научных центров, которые занимались вполне фундаментальными исследованиями. Наука в них расцветала и давала важные результаты. Но все изменилось, когда конкуренция в этих отраслях стала еще более серьезной. И сейчас мы видим, что центрами науки и прикладных исследований стали другие организации.

В любом случае идея в том, чтобы мыслить стратегически. Множество экспериментов не достигнут успеха, но будут и такие, которые приведут к большим прорывам. И чтобы это могло произойти, нужно инвестировать и в неудачные эксперименты тоже.

Вы и еще более 100 лауреатов Нобелевской премии подписали открытое письмо в поддержку ГМО в сельском хозяйстве. Почему вы это сделали? 

Генная инженерия в сельском хозяйстве — это не более чем мощный метод селекции. Вы меняете один ген, чтобы получить пищевой продукт с новыми свойствами — скажем, помидоры, которые дольше не гниют, или рис, насыщенный полезными веществами, которых не хватает в рационе жителей определенной местности. Это по сути ничем не отличается от традиционной селекции, когда вы смешиваете тысячи генов, но при этом практически не можете контролировать последствия.

Реклама на Forbes

Если же мы меняем один ген, например, то при тщательном контроле можем проверять, хорошо это или нет. В таком «точном земледелии» применяются более строгие тесты, чем в обычном. Поэтому я не боюсь таких методов селекции растений до тех пор, пока они находятся под контролем.

В конце концов, пища, которая производится таким образом, тоже состоит из белков. Наши тела предназначены для того, чтобы расщеплять белки на их молекулярные составляющие и получать из этого питание. Я, например, люблю бургеры с котлетами от Impossible Foods — потому что знаю ученых, которые над этим работали, и им удалось создать на базе растительных белков что-то вкусное. Это замечательный шаг вперед: теперь не нужно убивать животных, чтобы получить необходимые для питания белки.

В мире продолжается кризис, связанный с пандемией COVID-19. Какой, по-вашему, главный научный урок, который можно из нее извлечь?

Да, что за потрясающая цепочка событий. Ужасная пандемия накрыла земной шар и продолжает его накрывать, как продукт тесных взаимосвязей в современном обществе. И это простимулировало множество интересных научных исследований, направленных на то, чтобы узнать больше о вирусе и о том, как с ним бороться. Вся наука в целом получила импульс.

Я убежден, что мы должны применять научные методы, чтобы тестировать новые вакцины и лекарства, следовать правилам и методикам, которые создавались долгое время для нашей безопасности. Так что я надеюсь, что на такие работы ни в каких странах не будет оказываться политическое давление и что ученым позволят решать, как делать это максимально безопасно.

Реклама на Forbes

Вы бывали в России несколько раз. Что вы думаете про российскую науку?

Мое мнение о ней основывается на моем многолетнем опыте взаимодействия с российскими учеными, который всегда был очень позитивным. Например, когда я был в творческом отпуске в Швейцарии в 1993 году, я работал бок о бок с постдоком из Москвы по имени Тарас Плахотнюк. Он служил отличным примером того, насколько хорошо российские ученые подготовлены в таких областях, как физика, химия и не только.

С тех пор мне приходилось сотрудничать и с другими российскими учеными, и я горд носить звание почетного профессора МГПУ (Московского государственного педагогического университета). Недавно мне довелось посотрудничать с профессором Андреем Наумовым из Института спектроскопии РАН в Троицке — он делал эксперименты с отдельными молекулами и использовал некоторые наши идеи по поводу трехмерной микроскопии, чтобы узнать больше о том, как ведут себя молекулы в твердом веществе.

В России замечательная научная культура, и я испытываю к ней огромное уважение.

Я бы хотел подчеркнуть, что очень важно для всех стран, включая Россию, продолжать принимать решения на основе науки, и помнить, что наука нужна нам, чтобы продолжать двигаться вперед. Она нужна нам, чтобы отправить экспедицию на другую планету — и чтобы эта экспедиция туда долетела, а не разбилась по пути. Наука нужна нам для разработки новых лекарств. Чтобы строить мосты, которые не будут рушиться. И поэтому мы не должны позволять принимать решения, которые принесут вред, потому что мы не послушали ученых.

Реклама на Forbes

Forbes Life выражает признательность Благотворительному фонду Андрея Мельниченко за помощь в организации интервью.

Классификация химических реактивов по степени чистоты по различным стандартам


1. Классификация химических реактивов, принятая в РФ в соответствии ГОСТ 13867-68.

1. 2. Классификация химических реактивов, принятая в других странах.

Обозначение

Квалификация

Процентное содержание основного химического вещества

Характеристика

«тех.»

Технический

менее 95%

Низшая квалификация реактива. Цвет полосы на упаковке — светло-коричневый.

«ч. »

«pur.»

Чистый

Purum

более 98%

Такие реактивы содержат всего 0,1 % примесей. Цвет полосы на упаковке — зелёный

«ч.д.а.»

«p.a.»

Чистый для анализа

Pro Analysi

99%

Эта квалификация характеризует аналитическое применение реактива. Цвет полосы на упаковке — синий.

«х. ч.»

«puriss.»

Химически чистый

Purissimum

99,9%

Высшая степень чистоты химического реактива.

Вещество не должно иметь посторонних запахов и окраски и по внешнему виду должно соответствовать литературному описанию. Цвет полосы на упаковке – красный.

«сп.ч.»

Спектрально чистый

более 99,9%

Предназначены лишь для специальных целей, когда даже миллионные доли процента примеси являются совершенно недопустимыми.

«осч»

«puriss. spec.»

Особо чистый

Purissimum speciale

более 99,9%

Минимальное содержание отдельных примесей (от 0,00001 до 0,0000000001%) и максимально допустимая сумма определяемых примесей. Цвет полосы на упаковке ОСЧ реактивов — жёлтый.

Требования к качеству химических реактивов, выпускаемых в РФ, определяются Государственными Стандартами (ГОСТ) или Техническими Условиями (ТУ) — ГОСТ 13867-68 — Продукты химические. Обозначение чистоты.

http://www.gostedu.ru/43109.html.

Государственная Фармакопея Российской Федерации XI издание «Испытания на чистоту и допустимые пределы примесей».

2. Классификация химических реактивов, принятая в других странах.


Обозначение

Процентное содержание основного химического вещества

Характеристика

extra pure

(особо чистый)

99%

Квалификация extra pure проходит контроль по большому количеству параметров. И эта квалификация отличается особой чистотой: процентное содержание основного химического вещества — не меньше 99%.

for synthesis

(для синтеза)

до 99%

Квалификация for synthesis (относительно небольшое количество контролируемых показателей) имеет более доступную стоимость.
Большая часть реактивов из этой группы имеет процентное содержание основного хим. вещества около 99%.

GR for analysis

(для анализа)

менее 99%

Квалификация GR for analysis изготавливается для осуществления химико-аналитического контроля.
Эти вещества особо чистые, они проходят контроль по наибольшему количеству параметров.


Reagent A.C.S. — реагент высокого качества для лабораторного использования, в соответствии с требованиями Американского химического общества.

USP (Фармакопея США) — вещества, изготовленные в соответствии с действующими правилами производства и удовлетворяющие требованиям Фармакопеи США.

BP (Фармакопея Британская) — вещества, изготовленные в соответствии с действующими правилами производства и удовлетворяющие требованиям Фармакопеи Британской.

DAB (Фармакопея Германии) — вещества, изготовленные в соответствии с действующими правилами производства и удовлетворяющие требованиям Фармакопеи Германии.

Ph. Eur (Фармакопея Европейская) — вещества, изготовленные в соответствии с действующими правилами производства и удовлетворяющие требованиям Фармакопеи Европейской.

HAB (Фармакопея Немецкая Гомеопатическая) — вещества, изготовленные в соответствии с действующими правилами производства и удовлетворяющие требованиям Фармакопеи Немецкой.

Guaranteed Reagent (Гарантированный реагент) — реагент для использования в аналитической химии, который отвечает требованиям Американского химического общества или превосходит их.

AR (Аналитический реагент) — стандартная классификация аналитических реагентов Маллинкродта, подходящих для лабораторного и общего использования. Если реагент также отвечает требованиям Комиссии Американского химического общества по аналитическим реагентам, он будет отмечен как реагент AR.

Первичный стандарт (Primary Standard) — аналитический реагент исключительной частоты, изготовленный специально для стандартизированных волюметрических растворов и приготовления эталонных образцов.

Reagent (Реагент) — высочайшее качество, коммерчески доступное для данного химического вещества. Американское химическое общество официально не устанавливало спецификаций для данного материала.

OR (Органические реагенты) — органические реагенты, которые подходят для проведения исследований.

Purified (Очищенное вещество) — химическое вещество высокого качества, в ситуации, когда официальных стандартов нет. Эта классификация обычно применяется только к неорганическим химическим веществам.

Practical (Вещество, пригодное для практического использования) — химическое вещество хорошего качества, в ситуации, когда официальных стандартов нет. Пригодно для использования в задачах общего назначения. Органические вещества этого класса могут содержать небольшое количество изомеров промежуточных форм.

LabGrade (Лабораторное вещество) — растворители, пригодные для использования в гистологии и общем лабораторном использовании.

USP/GenAR — химические вещества, изготовленные в соответствии с c GMP и удовлетворяющие применимым требованиям 1995 USP 23, Европейской Фармакопеи (Ph. Eur.EP) и Британской Фармакопеи (BP), а также прошедших эндотоксинное тестирование (LAL) при необходимости.

NF — химические вещества, соответствующие требованиям Национального Фармакологического Справочника.

FCC — продукты, соответствующие требованиям Кодекса пищевых химикатов.

Химически чистое вещество (CP) — вещества, чистота которых позволяет использовать их в общих ситуациях.

Technical (Вещество, пригодное для технических целей) — вещество, подходящее для общего промышленного применения.

Стандартные растворы.

Standardized Solintions (Стандартизированные растворы) — Растворы приготовлены из исходных материалов, которые отвечают требованиям Американского химического общества или превосходят их. В случае, если этих требований не установлено, используются химические компоненты высочайшей очистки из других возможных. Все водные растворы приготавливаются с использованием деионизированной воды высокой очистки, отвечающей требованиям классификации реагентов ASTM типа 1. Эти растворы стандартизированы в соответствии со стандартами NIST или первичными стандартами. (Только из растворов, изготовленных из компонентов классификации «Реагент»).

StandARd — Растворы, приготовленные с использованием титрации и стандартов атомической абсорбции. Эти растворы пригодны для использования в методах ACS, USP и NF и общего применения в лаборатории.

Acculute — Стандартные волюметрические концентраты растворов, упакованные в ампулы или запечатанные бутылки.

Дополнительно к вышеуказанным квалификациям химических реактивов по степени чистоты некоторые производители используют индивидуальные обозначения:

MP Biomedicals:

UP (Ultra-Pure) — очень чистый, реальная чистота зависит от вещества.

C (Compendial) — соответствует фармакопейной статье.

PanReac Applichem:

BioChemica — реагенты для университетов и исследовании и разработке в биохимии, молекулярной биологии и биотехнологической индустрии.

Chemicals — реагенты для качественного контроля в фармацевтическом и пищевом производстве, экологических лабораторий и химической промышленности в целом.

Microbiology product — реагенты для экологических анализов воды, воздуха и поверхности, также для пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.

Excipients — сырьё для фармацевтической, пищевой, биофармацевтической, ветеринарной и косметической промышленности.

почему яблоки темнеют (не темнеют) на срезе?

Почему яблоки темнеют на срезе? Как правило, на этот вопрос отвечают так: из-за того, что кислород воздуха окисляет железо, которое содержится в яблоках. Часто добавляют при этом, что, если яблоко после разрезания не темнеет или «ржавчины» на срезе мало, значит, яблоко содержит мало железа. И что если полить срез яблока соком лимона, то яблоко долго не будет темнеть, потому что лимонная кислота свяжет ионы железа.

Звучит убедительно и правдоподобно. И тем не менее, всё это не совсем соответствует истине.

Железо в яблоках действительно есть. В одном яблоке весом 100 г содержится порядка 1-2 миллиграммов железа — микроскопическое количество, совершенно недостаточное, чтобы испортить товарный вид целого фрукта. Поэтому, кстати, не имеет никакого смысла лечить с помощью яблок дефицит железа в организме, особенно если учесть, что из этого мизерного количества организм усваивает всего 1-5%.

На самом деле механизм потемнения яблок совсем другой.

Известно, что ягоды и фрукты, богаты антиоксидантами, которые во многом определяют их пользу для нашего с вами здоровья. В яблоках много веществ группы антиоксидантов, которые называются полифенолы. 

(известно, что фенол — сильнейший яд, но цепочки фенолов — это вещества, обладающие совершенно другими свойствами, вовсе не токсичные для человека).

Кроме того, в яблоках содержатся ферменты полифенолоксидазы, задача которых, как видно из их названия, — окислять полифенолы.

В результате окисления полифенолов образуются хиноны. Сами по себе они бесцветны, но в отличие от полифенолов, которые по своей природе препятствуют реакциям окисления, хиноны, — наоборот, сильнейшие окислители, которые, образовавшись на поверхности яблочного среза, начинают взаимодействовать со всем, что им на пути попадется. В результате и образуются вещества, которые придают яблоку ржавый цвет.

Почему же мякоть целого яблока не «ржавеет»? Хитрость тут в том, что для взаимодействия полифенолоксидазы с полифенолами требуется кислород. Когда целостность яблока повреждается, кислород получает доступ к месту действия и запускает эти процессы.

Если обработать срез яблока лимонной кислотой, то можно замедлить его потемнение. Секрет кроется в том, что при повышении кислотности (химики говорят: при понижении pH) снижается активность полифенолоксидаз.

Для чего все это нужно и какой в этом смысл?

Яблоко таким образом защищается от вредителей. Процессы окисления полифенолов, как вы обратили внимание, запускаются только при повреждении яблока. В природе такое происходит, например, если фрукт прогрызла гусеница. Первые в списке «защитников» яблока — сами хиноны, которые, являясь сильными окислителями, токсичны для микроорганизмов и грибков. Коричневая «пленка», которая образуется на поврежденной поверхности яблока, заживляет повреждение и защищает его мякоть от проникновения повреждения вглубь. И наконец, защитную роль выполняют вещества, которые образуются в результате процессов окисления. Одни из них способны сильно подпортить пищеварение гусенице, другие — сделать фрукт невкусным для нее. Нечто похожее происходит, когда мы едим терн, черемуху или незрелую хурму — их неприятное вяжущее действие обусловлено действием дубильных веществ танинов, которые тоже относятся к классу полифенолов и свертывают белки на поверхности языка и слизистой с образованием больших «невкусных» молекул.

Скорость образования бурой пленки и интенсивность ее цвета определяются количеством полифенолов в данном сорте яблок.

Такой же механизм имеет потемнение на срезе бананов, персиков, незрелых грецких орехов, картофеля, грибов.

Побурение мякоти яблока на срезе придает ему не особо аппетитный вид. Поэтому ученые уже давно задались вопросом, как можно этого избежать. Уже выведены сорта яблок, у которых поверхность надрезанного яблока не темнеет. Добились этого путем блокировки генов, отвечающих за синтез полифенолоксидаз.

Кстати…

Потемнение под действием полифенолоксидазы — не всегда нежелательный процесс. В ряде случаев к нему прибегают специально. Например, ферментация чайных листьев, в результате которой получается черный чай, включает в себя, в том числе, окисление полифенолоксидазами катехинов и других дубильных веществ. Образующиеся в ходе этих реакций хиноны, в свою очередь, начинают сами действовать как сильные окислители и способствуют образованию в чае душистых веществ.

У животных и человека полифенолоксидаза (тирозиназа) окисляет аминокислоту тирозин с образованием красящих пигментов — меланинов, которые отвечают за цвет волос, радужной оболочки глаза, кожи.

 

Неон — информация об элементе, свойства и использование

Стенограмма:

Химия в ее стихии: неон

(Промо)

Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Привет! На этой неделе мы встречаемся с элементом, который сделал район красных фонарей тем, чем он является сегодня, ну, в некотором роде; то, что вы обязательно увидите, — это сияние неоновых вывесок, и с историей о том, как они появились, вот Виктория Гилл.

Victoria Gill

Возможно, это самый увлекательный элемент периодической таблицы. Это газ, который может дать вам ваше имя или любое слово, которое вы хотите, на самом деле, в свете. Неоновый газ наполнил первые научные светильники, которые были произведены почти столетие назад, и с тех пор он проник в язык и культуру. Это слово вызывает в воображении образы красочной, а иногда и довольно потрепанной, светящейся науки, многие из которых теперь не содержат самого газа. Только красное свечение — это чистый неон, почти все остальные цвета теперь производятся с использованием аргона, ртути и фосфора в различных пропорциях, что дает более 150 возможных цветов.Тем не менее, именно неон теперь является общим названием для всех светящихся трубок, которые позволяют рекламодателям и даже многим художникам рисовать и писать светом, и именно это свечение впервые выдало свое присутствие.

До того, как он был изолирован, оставшееся место в таблице Менделеева было источником многих лет разочарования. С открытием аргона в 1894 году и последующим выделением гелия в 1895 году британский химик сэр Уильям Рамсей обнаружил первый и третий члены группы инертных газов.Чтобы восполнить пробел, ему нужно было найти второе. Наконец, в 1898 году в Университетском колледже Лондона Рамзи и его коллега Моррис Трэверс модифицировали эксперимент, который они проводили ранее, они позволили твердому аргону, окруженному жидким воздухом, медленно испаряться при пониженном давлении и собрали газ, который вышел первым. Когда они поместили образец недавно открытого газа в атомный спектрометр и нагрели его, они были поражены его светящимся блеском. Трэверс писал об этом открытии, «Пылающий малиновый свет из трубки рассказал свою собственную историю, и это было зрелище, на котором стоит остановиться и которое нельзя забыть. Название неон происходит от греческого neos , что означает «новый». На самом деле тринадцатилетний сын Рэмси предложил название для газа, сказав, что хотел бы назвать его novum от латинского слова «новый». Его отцу понравилась идея, но он предпочел использовать греческий язык. Таким образом, новый элемент в названии и природе наконец занял свое место в таблице Менделеева. И изначально его отсутствие реактивности означало, что для Неона не было очевидных применений. 

Потребовалось Немного фантазии французского инженера, химика и изобретателя Жоржа Клода, который в начале 20 -го -го века впервые применил электрический разряд к запаянной трубке с неоновым газом.Красное свечение, которое он производил, натолкнуло Клода на мысль создать источник света совершенно новым способом. Он сделал стеклянные трубки из неона, которые можно было использовать как лампочки. Клод представил публике первую неоновую лампу 11 декабря -го -го года 1910 года на выставке в Париже. Его яркий дисплей привлекал внимание, но, к сожалению, неоновые лампы не продаются. Люди просто не хотели освещать свои дома красным светом; но Клода это не смутило. Он запатентовал свое изобретение в 1915 году и, пытаясь найти ему применение, обнаружил, что, сгибая трубки, он может создавать светящиеся буквы.Использование неоновых трубок для рекламных вывесок началось в 1923 году, когда его компания Claude Neon представила в Соединенных Штатах газонаполненные трубчатые вывески. Две машины он продал автосалону Packard в Лос-Анджелесе. Первые неоновые вывески были названы «жидким огнем», и люди останавливались на улице, чтобы посмотреть на них, даже при дневном свете они заметно светятся. В наши дни неон извлекают из жидкого воздуха методом фракционной перегонки, и всего несколько тонн в год имеющегося в изобилии газа достаточно для удовлетворения любых коммерческих нужд.И, конечно же, в настоящее время существует множество источников световых вывесок, экранов и дисплеев, которые дают нам гораздо более впечатляющие прокручивающиеся буквы и движущиеся изображения, которые мы ассоциируем с яркими красочными огнями, скажем, на Таймс-сквер в Нью-Йорке.

Таким образом, неон, возможно, потерял часть своего уникального блеска здесь, на Земле, но дальше он помог раскрыть некоторые секреты самого важного светящегося объекта для нашей планеты — Солнца. Солнечные частицы или солнечный ветер также содержат неон в соотношении двух изотопов неона в образцах лунных пород, горных породах, которые подвергались воздействию солнечного ветра в течение миллиардов лет, что до недавнего времени сбивало с толку ученых. Это связано с тем, что соотношение двух изотопов варьировалось в зависимости от глубины породы; с большим количеством неона-22, чем неона-20 на меньших глубинах. Значит ли это, что солнце когда-то было значительно более активным, чем сегодня, выбрасывая частицы с более высокой энергией, которые могли проникать глубже в скалы? На этот вопрос наконец-то был дан ответ, когда ученые исследовали кусок металлического стекла, который всего два года подвергался воздействию солнечного ветра на космическом корабле «Генезис», который разбился о Землю в 2004 году.Когда ученые измерили распределение неона в образцах стекла, подвергшихся воздействию солнечного ветра, они обнаружили, что верхний слой также содержит больше неона-20, чем нижний слой. Нижний слой был похож на лунный камень. Поскольку маловероятно, что активность Солнца изменилась в течение двухлетней миссии, кажется, что это несоответствие было вызвано космической эрозией, микрометеороидами или частицами, просто унесшими часть исходного неона с верхней поверхности лунного спутника. рок.

Так что, возможно, вам стоит остановиться и остановиться на следующей неоновой вывеске, которую вы увидите, и просто оценить поистине уникальное свечение.

Крис Смит

Итак, этот элемент чувствует себя как дома в открытом космосе, так как он рекламирует торговую марку здесь, на Земле. Это была Виктория Гилл с историей неона. В следующий раз к химикату, который сгладил морщины в сталелитейном производстве.

Рон Каспи

Когда сэр Генри Бессемер изобрел процесс производства стали в 1856 году, его сталь разрушилась при горячей прокатке или ковке; проблема была решена позже в том же году, когда Роберт Фостер Мушет, другой англичанин, обнаружил, что добавление небольшого количества марганца в расплавленное железо решает проблему.Поскольку марганец имеет большее сродство к сере, чем железо, он превращает легкоплавкий сульфид железа в стали в тугоплавкий сульфид марганца.

Крис Смит

Но как же это работает, Рон Каспи будет здесь на следующей неделе с рассказом о марганце, элементе, который делает возможным фотосинтез и дал нам альтернативу зеленому стеклу. Это на следующей неделе Химия в своей стихии; Надеюсь, вы присоединитесь к нам. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания!

(Акция)

(Конец акции)

Неон (Ne) — химические свойства, воздействие на здоровье и окружающую среду

Неон был открыт Уильямом Рамзи и Моррисом Трэверсом в 1898 году.

Неон — второй по легкости благородный газ, его цвет красновато-оранжевый в вакуумной газоразрядной трубке и в неоновых лампах. Холодопроизводительность гелия более чем в 40 раз больше, чем у жидкого гелия, и в три раза больше, чем у жидкого водорода (в расчете на единицу объема). В большинстве случаев это менее дорогой хладагент, чем гелий.

Несмотря на то, что для большинства практических целей неон является инертным элементом, в лаборатории он может образовать экзотическое соединение с фтором. Точно неизвестно, существует ли это или какое-либо другое соединение неона в природе, но некоторые данные свидетельствуют о том, что это может быть правдой. Ионы Ne + , (NeAr) + , (NeH) + и (HeNe + ) также наблюдались с помощью оптических и масс-спектрометрических исследований. Кроме того, неон образует неустойчивый гидрат.

Применение

Красновато-оранжевый цвет, излучаемый неоновым светом, широко используется для изготовления рекламных вывесок. Неон также обычно используется для этих типов огней, хотя на самом деле многие другие газы используются для получения различных цветов света.Другие области применения неона включают индикаторы высокого напряжения, разрядники молний, ​​трубки для измерения волн и телевизионные трубки. Неон и гелий используются для создания типа газового лазера.

Сжиженный неон коммерчески используется в качестве экономичного криогенного хладагента.

Неон в окружающей среде

Хотя неон является четвертым по распространенности элементом во Вселенной, только 0,0018% объема земной атмосферы составляет неон.

Неон обычно встречается в виде газа с молекулами, состоящими из одного атома неона. Неон — это редкий газ, который содержится в атмосфере Земли в количестве 1:65 000.

Влияние неона на здоровье

Пути воздействия: Вещество может проникать в организм при вдыхании.

Риск при вдыхании: При разгерметизации эта жидкость очень быстро испаряется, вызывая перенасыщение воздуха с серьезным риском удушья в замкнутых пространствах.

Последствия воздействия: Вдыхание: Простое удушье.Кожа: При контакте с жидкостью: обморожение. Глаза: При контакте с жидкостью: обморожение.

Вдыхание: Этот газ инертен и классифицируется как простое удушающее средство. Вдыхание чрезмерных концентраций может привести к головокружению, тошноте, рвоте, потере сознания и смерти. Смерть может наступить в результате ошибок в суждениях, спутанности сознания или потери сознания, которые препятствуют самоспасению. При низкой концентрации кислорода потеря сознания и смерть могут наступить в считанные секунды без предупреждения.

Действие простых удушающих газов пропорционально степени, в которой они уменьшают количество (парциальное давление) кислорода во вдыхаемом воздухе.Содержание кислорода в воздухе может снизиться до 75% от его нормального процентного содержания до того, как разовьются заметные симптомы. Это в свою очередь требует наличия простого удушающего средства в концентрации 33% в смеси воздуха и газа. Когда простой удушающий агент достигает концентрации 50%, могут появиться выраженные симптомы. Концентрация 75% смертельна за считанные минуты.

Симптомы: Первыми симптомами простого удушья являются учащенное дыхание и недостаток воздуха. Умственная активность снижена, мышечная координация нарушена.Позднее суждение становится ошибочным, и все ощущения притупляются. Часто возникает эмоциональная нестабильность и быстро наступает утомление. По мере прогрессирования асфиксии возможны тошнота и рвота, прострация и потеря сознания и, наконец, судороги, глубокая кома и смерть.

Неон — редкий атмосферный газ, поэтому он нетоксичен и химически инертен. Неон не представляет угрозы для окружающей среды и не может оказать никакого воздействия, поскольку он химически неактивен и не образует соединений.

Экологический ущерб, причиняемый этим элементом, не известен.

 

Назад к периодической таблице

Ne Информация об элементе Neon: факты, свойства, тенденции, использование и сравнение — Периодическая таблица элементов

Неоновая история

Элемент неон был открыт Моррисом Трэверсом в 1898 г. в Соединенном Королевстве . Неон получил свое название от греческого neos, что означает «новый».

Неоновое присутствие: изобилие в природе и вокруг нас

В таблице ниже показано содержание неона во Вселенной, на Солнце, в метеоритах, Земная кора, океаны и тело человека.

Кристаллическая структура неона

Твердотельная структура Neon — Face Centered Cubic.

Кристаллическую структуру можно описать с точки зрения ее элементарной ячейки. Единичные клетки повторяются в три объемное пространство для формирования конструкции.

Параметры ячейки

Элементарная ячейка представлена ​​в терминах ее параметров решетки, которые являются длинами ячейки края Константы решетки ( a , b и c )

и б в
442.9 442,9 442,9 вечера

и углы между ними Углы решетки (альфа, бета и гамма).

альфа бета гамма
π/2 №/2 №/2

Положения атомов внутри элементарной ячейки описываются набором положений атомов ( x i , y i , z i ), измеренные от опорной точки решетки.

Свойства симметрии кристалла описываются понятием пространственных групп. Все возможное симметричное расположение частиц в трехмерном пространстве описывается 230 пространственными группами (219 различных типов или 230, если хиральные копии считаются различными.

Атомные и орбитальные свойства неона

атома неона имеют 10 электронов и структура электронной оболочки [2, 8] с атомным символом (квантовыми числами) 1 S 0 .

Оболочечная структура неона – количество электронов на единицу энергии уровень

Электронная конфигурация основного состояния неона — нейтральная Неоновый атом

Электронная конфигурация основного состояния атома нейтрального неона [Он] 2с2 2п6. Часть конфигурации неона, которая эквивалентна благородному газу предшествующий период, обозначается аббревиатурой [He]. Для атомов с большим количеством электронов это нотация может стать длинной, поэтому используется сокращенная нотация. Это важно, поскольку это валентные электроны 2s2 2p6, электроны в внешняя оболочка, определяющая химические свойства элемента.

Полная электронная конфигурация нейтрального неона

Полная электронная конфигурация основного состояния для атома неона, Полная электронная конфигурация

1с2 2с2 2п6

Атомная структура неона

Атомный радиус

неона составляет 38 пм, а его ковалентный радиус — 69 пм.

Атомный спектр неона

Химические свойства неона: Энергии ионизации неона и сродство к электрону

Электронное сродство неона равно 0 кДж/моль.

Энергия ионизации неона

Энергии ионизации неона

см. в таблице ниже.
Номер энергии ионизации Энтальпия — кДж/моль
1 2080.7
2 3952,3
3 6122
4 9371
5 12177
6 15238
7 19999
8 23069.5
9 115379,5
10 131432

Физические свойства неона

Физические свойства неона см. в таблице ниже.

Плотность 0,9 г/л
Молярный объем 22.4218888889 см3

Упругие свойства

Твердость неона — испытания для измерения твердости элемента

Электрические свойства неона

Неон не относится к электричеству. Ссылаться на стол ниже для электрических свойств неона

Неоновые свойства тепла и проводимости

Магнитные свойства неона

Оптические свойства неона

Акустические свойства неона

Тепловые свойства неона — энтальпии и термодинамика

Тепловые свойства Neon

см. в таблице ниже.

Энтальпии неона

Изотопы неона — ядерные свойства неона

Изотопы родия.Встречающийся в природе неон имеет 3 стабильный изотоп — 20Не, 21Не, 22Не.

Изотоп Масса изотопов % Изобилие Т половина Режим затухания
16Не ​​  
17Не  
18Не  
19Не  
20Не   90. 48% Стабильный Н/Д
21Не   0.27% Стабильный Н/Д
22Не   9. 25% Стабильный Н/Д
23Не  
24Не  
25Не  
26Не  
27Не  
28Не  
29Не  
30Не  
31Не  
32Не  
33Не  
34Не  

Нормативно-правовое регулирование и здоровье – Параметры и рекомендации по охране здоровья и безопасности

Поиск по базе данных

Список уникальных идентификаторов для поиска элемента в различных базах данных химических реестров

Изучите нашу интерактивную периодическую таблицу

Сравнение элементов периодической таблицы

Неон — обзор | Темы ScienceDirect

3.

7.3.3 Изотопы неона

Определение изотопного состава неона в мантии оказалось более сложным, чем для гелия, поскольку неон не сильно истощен в атмосфере из-за потерь в космосе и присутствует в небольших количествах в мантийных породах. что приводит к почти неизбежному загрязнению всех образцов мантии (некоторыми) неонами воздушного происхождения. Кроме того, аналитические проблемы для неона более серьезны из-за необходимости корректировать изобарические выводы о массах 20 и 22 из-за двухзарядных мешающих частиц.Таким образом, несмотря на ранние сообщения (например, Craig and Lupton, 1976) о том, что изотопный состав неона в мантии отличается от состава воздуха, работа над алмазами началась только в середине-конце 1980-х годов (Honda et al., 1987) и MORB (Sarda et al., 1988) убедительно показали, что мантия имеет более высокие отношения 20 Ne/ 22 Ne и 21 Ne/ 22 Ne по сравнению с атмосферой Земли.

В Рис. 4 систематика изотопов неона MORB (и OIB) проиллюстрирована на традиционном трехизотопном графике неона. Можно видеть, что образцы MORB определяют массив между значением воздуха ( 20 Ne/ 22 Ne = 9,8; 21 Ne/ 22 Ne = 0,029) и концевым элементом, обогащенным как 20 Ne/ 22 Ne и 21 Ne/ 22 Ne. Этот массив обычно интерпретируется как бинарная траектория смешения воздуха и мантии MORB, при этом отдельные образцы в той или иной степени загрязнены воздушным неоном. Обогащение MORB 20 Ne/ 22 Ne по сравнению с воздухом можно объяснить наличием солнечной компоненты неона с 20 Ne/ 22 Ne = 13.6 (Wieler, 2002) или 12,5 (Trieloff et al., 2000), запертых в мантии (подобно так называемому первичному гелию) с момента аккреции (см. обсуждение в главе 6.17). Экстраполяция массива MORB на солнечное отношение 20 Ne/ 22 Ne (фактически удаляя примеси воздуха из смеси) позволяет оценить отношение 21 Ne/ 22 Ne в мантии MORB, равное 0,074 (используя солнечный 20 Ne/ 22 Ne = 13,6). Это относительное обогащение 21 Ne может быть связано с так называемыми реакциями Уэтерилла – 18 O( α ,n) 21 Ne и 24  Mg(n, 0 6

Ne (Wetherill, 1954), производивших нуклеогенные 21 Ne в мантии Земли за последние 4.55 Ga.

Рисунок 4. График трех изотопов неона, показывающий изотопный состав воздушного и солнечного неона и линию корреляции MORB, а также траектории для различных OIB

(воспроизведено с разрешения Минералогического общества Америки из Reviews in Mineralogy and Geochemistry , 2002 , 47, 280).

В отличие от образцов MORB, OIB (Гавайи, Исландия и остров Реюньон) имеют более крутые траектории в пространстве с тремя изотопами неона, т. е. для заданного отношения 21 Ne/ 22 Ne OIB будет иметь более высокое 20 Ne/ 22 Значение Ne больше, чем у MORB ( Рисунок 4 ).Следуя той же методологии экстраполяции для корректировки атмосферного загрязнения, как описано выше для MORB, мантия OIB будет иметь более низкое отношение 21 Ne/ 22 Ne при экстраполяции на солнечное отношение 20 Ne/ 22 Ne. Таким образом, эволюция отношения OIB 21 Ne/ 22 Ne запаздывает по сравнению с мантией MORB. Это наблюдение согласуется с представлением о том, что Земля аккрецировала с солнечным неоном, а производство нуклеогенного 21 Ne просто привело к тому, что мантия OIB и MORB с течением времени перешла к более высоким отношениям 21 Ne/ 22 Ne (Honda et al., 1991). Однако тот факт, что в OIB наблюдается меньший сдвиг в 21 Ne/ 22 Ne, чем в MORB, означает, что исходный резервуар OIB имеет более высокое интегрированное по времени отношение 21 Ne/(U + Th), чем Мантия MORB, что согласуется с идеей о том, что с течением времени она претерпела меньшую степень потери первичного (солнечного) газа.

В твердой Земле производство нуклеогенного 21 Ne связано с производством радиогенного 4 He. Это связано с тем, что производство 21 Ne прямо пропорционально коэффициенту образования α частиц в ряду урана и тория. Соотношение образования 21 Ne/ 4 He является постоянным и оценивается величиной 4,5 × 10 − 8 (Яцевич и Хонда, 1997). Таким образом, если Земля, аккрецированная солнечным гелием и неоном, и начальные отношения были изменены образованием 21 Ne и 4 He в фиксированной пропорции, то современные 3 He/ 4 He и 2l Ne/ 22 Ne отношения в мантии должны быть соотнесены. Хонда и др. (1993) отметили сильную корреляцию между OIB-изотопами гелия и неона, так что более крутые траектории в трехизотопном пространстве неона характеризовались образцами с высокими отношениями 3 He/ 4 He.Действительно, они показали, что можно оценить отношение 3 Не/ 4 Не набора OIB, основываясь исключительно на измерениях изотопного состава неона.

Более поздняя работа показала, что корреляция между гелием и неоном нарушается в некоторых местах. Например, Диксон и др. (2000) обнаружили солнечные изотопные составы неона для набора исландских базальтов даже при том, что их отношения 3 He/ 4 He были <30 R A .В этом случае градиент корреляции на графике для трех изотопов неона оказался более крутым, чем можно было ожидать, исходя из отношений 3 He/ 4 He. Такое разъединение гелия и неона объяснялось неоднородностью источников и сохранением в мантии источников OIB доменов с высокими отношениями [Ne солнечный ]/(U + Th) (Dixon et al., 2000). Шоу и др. (2001) приводят еще один пример разделения He-Ne: однако в случае бассейна Манус разделение происходит в противоположном смысле, чем в Исландии.Набор образцов Manus (с 3 He / 4 He > MORB) имеет меньший градиент, чем градиент MORB ( рис. 4 ), что согласуется с преимущественной потерей неона по сравнению с гелием ( 3 He/ 22 Отношение Ne – показатель дегазации – высокое для бассейна Манус по сравнению с MORB: 23 против 10). Хотя возможно, что фракционирование могло произойти незадолго (~ 10 млн лет назад) до образования базальтов Манус, также возможно, что фракционирование является остатком ранней дегазации Земли из магматического океана (Shaw et al., 2001). Соотношение между изотопами гелия и неона, таким образом, несет в себе фундаментальную информацию о природе источников мантии и истории дегазации планеты.

Другим основным источником информации о систематике изотопов неона в океанической мантии являются дуговые и задуговые базальты. За исключением образцов бассейна Манус, обсуждавшихся выше, доступная база данных базальтов тыловой дуги (из бассейна Лау и Марианского прогиба) показывает когерентную систематику изотопов He-Ne, так что данные по изотопам неона попадают в массив MORB трехизотопного график неона и образцы имеют отношения 3 He/ 4 He в пределах канонического диапазона MORB.Таким образом, с точки зрения неона кажется, что нормальная мантия типа MORB лежит в основе этих задуговых областей западной части Тихого океана. Несколько образцов дуговой мантии, проанализированных на неон, обычно содержат ту же информацию, что и задуговые базальты ( рис. 5 ), за исключением одного поразительного отличия: дуговые вкрапленники из Эоловой дуги и кампанской магматической провинции содержат сильно нуклеогенный неон (т.е. обогащены 21 Ne и, в меньшей степени, 22 Ne по отношению к воздуху). Это наблюдение было приписано влиянию материала земной коры, погруженного в регион, вносящего нуклеогенный неон в источник дуговых магм (Tedesco and Nagao, 1996).Любопытно, что эти образцы имеют дугообразные отношения 3 He/ 4 He между 7 R A и 8 R A , что дает еще один и до сих пор необъяснимый пример развязки He-Ne.

Рисунок 5. График с тремя изотопами неона, показывающий связанные с дугой вариации изотопа неона

(воспроизведено с разрешения Минералогического общества Америки из Reviews in Mineralogy and Geochemistry , 2002 , 47 , 331).

Идентификация мантийных изотопных составов неона в материалах земной коры часто затруднена из-за потенциально значительного образования нуклеогенного неона в литологиях земной коры и/или чрезмерного загрязнения воздушным неоном в субаэральной среде.Тем не менее, деконволюция вкладов мантии, земной коры и атмосферы в баланс неона возможна, потому что изотопный состав трех крайних членов настолько различен (Ballentine and O’Nions, 1992). Используя данные по гелию и неону для природных газов из ряда континентальных регионов мира, Баллентин (1997) показал, что после вычитания компонента атмосферного неона подавляющее большинство образцов располагаются на четко определенной траектории смешения между мантийным и коровым неоновым концом. -члены. Такой подход позволяет оценить отношение 3 He/ 22 Ne в субконтинентальной мантии, предполагая, что мантийные летучие привносятся в тектонически активные области континентов путем внедрения небольших степеней астеносферных расплавов. Удивительно, но диапазон отношений 3 He/ 22 Ne, наблюдаемый для мантийного концевого компонента, лежит между 0,6 и 1,9, или примерно в два раза меньше, чем оценено для мантии MORB. Объяснение этого очевидного несоответствия заключается в осознании того, что дегазация базальтового расплава с регулируемой растворимостью преимущественно высвобождает неон вместо гелия (, раздел 3.7.2.2 ). Следовательно, хотя летучие вещества из субконтинентальной мантии улавливаются (и могут быть взяты пробы) в регионах континентальной протяженности, эти летучие характеризуются содержаниями элементов, модифицированными по сравнению с исходными значениями.

Элемент, свойства, использование, соединения, факты

Неон в периодической таблице

Неон (Ne) , химический элемент, инертный газ или благородный газ группы 18 периодической таблицы, обнаруженный по его физическим свойствам, таким как электромагнитный спектр. Бесцветный одноатомный газ неон без запаха и вкуса широко используется в люминесцентных лампах. Он встречается в количестве 18 частей на миллион по объему в сухом воздухе и 5 × 10 -5 частей на миллион по массе в изверженных породах. Название более легкого газа, неон, происходит от греческого слова neos, что означает «новый».В твердом состоянии он образует гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку.

Кто открыл неон?

Английский естествоиспытатель и ученый Генри Кандавис в 1785 году заметил, что небольшая проба воздуха в атмосфере содержит небольшой объем газа (1/120 часть) даже после многократного искрения с избытком кислорода. В 1898 году британские химики сэр Уильям Рамзи и Моррис У. Трэверс открыли три новых элемента, таких как неон, криптон и ксенон от греческих слов новый, скрытый и странный, путем низкотемпературной перегонки жидкого воздуха.

Свойства неона

Инертный газ, неон, имеет химический символ Ne, атомный номер 10 и отношение теплоемкости (Cp/Cv), близкое к 1,66. Из-за заполненной валентной орбитали степень окисления или состояние равны нулю.

Где добывают неон?

Обнаружен в количестве 18 частей на миллион по объему в сухом воздухе и 7 × 10 -5 частей на миллион по массе в изверженных породах. Как и другие благородные газы (гелий, аргон, криптон), неон в основном получают как побочные продукты сжижения воздуха.Инертные газы также можно эффективно фракционировать за счет их предпочтительной адсорбции на древесном угле при предпочтительных температурах. При -180°С уголь адсорбировал аргон, криптон, ксенон и радон. При прогреве древесного угля до -80 °C получается почти чистый аргон. После адсорбции Ar и более тяжелых инертных газов более легкие Ne и He адсорбировались при -225 °С.

Изотопы

Neon имеет три стабильных изотопа: 20 Ne (90,92 процента), 21 Ne (0,26 процента), 23 Ne (8.82 процента). 17 радиоактивных изотопов также были получены в результате различных типов ядерных реакций или термоядерных реакций.

Химические соединения

Неон является вторым по легкости благородным газом после гелия, содержит полные валентные s и p-подоболочки, чтобы создать очень стабильную конфигурацию. Энергия, необходимая для продвижения электрона на следующие вакантные орбитали, довольно велика.

Этот факт говорит о том, что ковалентная связь газа очень неблагоприятна. Образование ионных соединений за счет химической связи с фтором маловероятно из-за высокой положительной энтропии и свободной энергии для образования ионных соединений.Следовательно, никаких стабильных химических соединений Ne не наблюдалось, а молекула элемента состоит из отдельных атомов.

Реакционная способность неона

Твердый гидрат клатрата был получен из водяного льда и газообразного неона при высоких давлениях и температуре -30 °C. Клатрат нельзя назвать истинным соединением, так как он связан водородной связью. Молекулы инертных газов свободно перемещаются через материалы. Газ выделяется при нагревании. Энергия ионизации самая высокая для всех благородных газов периодической таблицы, но она уменьшается вниз по группе.Факты показывают, что если инертные газы проявляют какую-либо реакционную способность, то они находятся в нижнем положении группы.

Для чего используется неон?

  • Широко используется в электронике для наполнения фотоэлементов, стабилизаторов напряжения, электронных ламп, высоковольтных индикаторов, волнометров, телевизионных трубок, гелий-неоновых лазеров и подобных приборов.
  • Так называемый неоновый свет или яркий красновато-оранжевый свет в рекламе содержит смесь инертных газов, используемых в различных цветах флуоресцентного света.Он не является проводником электричества, но при низком давлении и высоком напряжении начинает проводить электричество. В этих условиях происходит ионизация атомов.
  • Возбужденный ион, возвращаясь в свое основное состояние, излучает характерный красновато-оранжевый свет, который используется в лампах проводимости или таблицах знаков.
  • Жидкий неон используется в качестве криогенного хладагента для охлаждения молекул газообразного гелия. Это дороже, чем другие сжиженные вещества. Следовательно, его нельзя использовать для достижения более низких температур, таких как жидкий азот и гелий, из-за высокой цены на газ неон.

Свойства и использование – StudiousGuy

Всем нам знакомы яркие рекламные щиты, ярко сияющие ночью в больших городах. В начале 20 века ночное небо всегда освещалось этими яркими красно-оранжевыми неоновыми огнями. От революции в рекламе до разнообразной культуры моды — неон всегда был в центре внимания человечества. Это было в конце лета 1898 года, когда два британских химика У.Рамзи и М. В. Трэверс открыли неон, наряду с криптоном и ксеноном, путем конденсации сухого воздуха и улавливания остаточных газов. Как и многие другие химические элементы, название неон также происходит от греческой буквы «неос», что означает что-то новое.

Неоновые рекламные щиты в городе

Неон — это химический элемент в периодической таблице с символом (Ne) и атомным номером 10. Он находится в 18-й группе (благородные газы) и во 2-м периоде Периодической таблицы. Это второй по легкости благородный газ.Хотя известно, что он является пятым по распространенности элементом во Вселенной (более распространены только водород, гелий, кислород и углерод), он составляет всего 18,2 частей на миллион воздуха по объему в земной атмосфере. { 20 }{ Ne }(90.{ 20 }{ Ne } образуется в звездах в процессе сжигания углерода звездного нуклеосинтеза (процесс создания новых атомных ядер из ранее существовавших). В процессе сжигания углерода два атома углерода сливаются вместе при очень высоких температурах и давлениях, образуя неон вместе с ядрами гелия.

 

Неон является одноатомным по своей природе, благодаря чему он легче других двухатомных молекул газа в воздухе. Поэтому он может подниматься над другими газами в атмосфере и улетучиваться из нее.Однако неоновый шар будет покидать атмосферу немного медленнее, чем гелиевый.

Свойства неона

Неон представляет собой бесцветный инертный благородный газ без запаха, хотя он излучает яркий красно-оранжевый свет при попадании внутрь газоразрядной трубки при нормальных напряжениях и токах.

 

1. Физические свойства

Неон, присутствующий в земной атмосфере, обычно находится в газообразном состоянии.Самый интересный факт о неоне заключается в том, что он имеет очень узкий температурный диапазон для существования в жидкой фазе. Он переходит из газа в жидкость при -245,92°C (-410,66°F) и из жидкости в твердое состояние при -248,6°C (-415,5°F)

Фазовая диаграмма неона.

Плотность неона составляет 0,00089994 грамма на кубический сантиметр при 273,15 К при стандартных условиях атмосферного давления.

2. Химические свойства

Неон — первый инертный газ p-блока с электронной конфигурацией 1s2 2s2 2p6.Это также первый элемент, имеющий полный октет в периодической таблице. Как и все другие благородные газы, неон также химически неактивен или инертен по своей природе. Из-за полной обшивки все благородные газы имеют крайне низкую реакционную способность. Но в отличие от гелия неон мало растворим в воде.

Неон может образовывать очень слабую связь с атомом переходного металла в качестве лиганда, например, Cr(CO)5Ne, Mo(CO)5Ne и W(CO)5Ne. Неон, как правило, не образует твердых соединений, но при чрезвычайно высоком вакуумном давлении 480 МПа и температуре около 70 К он образует особый вид гидратов, известных как клатратные гидраты.

Клатрат Гидраты, образующиеся при высоком давлении.

Неон также может образовывать молекулы Ван-дер-Ваальса за счет слабых лондоновских дисперсионных сил, таких как CCl 4 Ne, Ne 2 Cl 2 , Ne 3 Cl 2.

Использование неона

Neon имеет различные промышленные применения, которые время от времени меняют нашу повседневную жизнь. Давайте обсудим некоторые из его применений

.

1. Неоновые огни

Наиболее знакомое и эффектное применение неона — это неоновый свет.Вопреки распространенному заблуждению, не все неоновые огни содержат неон, большинство из них также представляют собой смеси других элементов. Неон излучает свет только яркого красно-оранжевого цвета. Эта идея произвела революцию в рекламной индустрии в начале 20-го века, предоставив легко заметные рекламные щиты на основе неоновых цветов, хотя эта технология была заменена внедрением светодиодов, ЖК-дисплеев и других технологий отображения.

Неоновые лампы также используются в теплицах и ботанических садах для стимуляции роста растений, поскольку было доказано, что они увеличивают содержание хлорофилла в растениях.

Неоновые газоразрядные трубки также используются в качестве индикаторов высокого напряжения. Неон также используется в производстве многих устройств безопасности, таких как молниеотводы, которые заземляют огромное количество электричества, если молния ударяет в здание или башню.

Разрядники, используемые в электросетях.

2. Криогеника

Неон обычно имеет температуру кипения 27,24 К, что делает его очень эффективным хладагентом; кроме того, его применение для охлаждения в 40 раз лучше, чем у жидкого гелия. Жидкий неон — гораздо лучшая альтернатива жидкому гелию, потому что он стоит намного дешевле гелия. По сравнению с водородом гелий по своей природе нереактивен, что делает его лучшей заменой для машин, где химическое взаимодействие может представлять опасность.

3. Лазеры

Неон-гелиевые (He-Ne) лазеры широко используются исследователями по всему миру. Эти лазеры очень экономичны и излучают лазер между инфракрасной и видимой областями света. Чаще всего эти лазеры используются для излучения очень специфического красного света с длиной волны 638.2 нм.

He-Ne лазер, излучающий ярко-красный свет.

Когда мы прикладываем напряжение к разрядной трубке, содержащей смесь гелия и неона, атомы гелия возбуждаются до метастабильного энергетического уровня. Во время столкновения с атомами неона в разрядной трубке они могут эффективно передавать эту энергию атомам неона. Когда в результате этих столкновений возбуждается достаточное количество атомов неона, происходит инверсия населенностей, и свет внутри трубки усиливается. Этот усиленный свет известен как лазер.

Воздействие неона на здоровье

Неон не обладает прямыми токсическими свойствами, но он может действовать как удушающий, как и другие инертные газы.

Если неон просачивается в воздух, он начинает вытеснять кислород в воздухе, и такую ​​утечку трудно идентифицировать, так как неон представляет собой бесцветный газ без запаха. Когда уровень кислорода падает, люди могут испытывать головокружение и проблемы с дыханием.

Если людей вовремя не эвакуировать, они могут потерять сознание и умереть от удушья от недостатка кислорода в воздухе.В крайнем случае это может произойти за считанные минуты до осознания утечки.

 

Неон

Химический элемент неон классифицируется как благородный газ и неметалл. Он был открыт в 1898 году Уильямом Рамзи и Моррисом Трэверсом.

Зона данных

Классификация: Неон — благородный газ и неметалл
Цвет: бесцветный
Атомный вес: 20. 180
Состояние: газ
Температура плавления: -248,57 или С, 24,53 К
Точка кипения: -246,0 или С, 27,1 К
Электроны: 10
Протоны: 10
Нейтроны в наиболее распространенном изотопе: 10
Электронные оболочки: 2,8
Электронная конфигурация: 2 2 2п 6
Плотность @ 20 или C: 0.0009 г/см 3
Показать больше, в том числе: Теплота, Энергия, Окисление,
Реакции, Соединения, Радиусы, Проводимости
Атомный объем: 16,7 см 3 /моль
Структура: fcc: гранецентрированный куб
Удельная теплоемкость 0,904 Дж г -1 К -1
Теплота плавления 0,3317 кДж моль -1
Теплота распыления 0 кДж моль -1
Теплота парообразования 1. 7326 кДж моль -1
1 ст энергия ионизации 2080,6 кДж моль -1
2 nd энергия ионизации 3952,2 кДж моль -1
3 rd энергия ионизации 6121,9 кДж моль -1
Сродство к электрону
Минимальная степень окисления 0
Мин.общее окисление нет. 0
Максимальная степень окисления 0
Макс. общее окисление нет. 0
Электроотрицательность (шкала Полинга)
Объем поляризуемости 0,396 Å 3
Реакция с воздухом нет
Реакция с 15 M HNO 3 нет
Реакция с 6 М HCl нет
Реакция с 6 М раствором NaOH нет
Оксид(ы) нет
Гидрид(ы) нет
Хлориды нет
Атомный радиус 38 часов
Ионный радиус (1+ ион)
Ионный радиус (2+ ион)
Ионный радиус (3+ ион)
Ионный радиус (1-ион)
Ионный радиус (2-ионный)
Ионный радиус (3-ионный)
Теплопроводность 0. 05 Вт м -1 К -1
Электропроводность
Температура замерзания/плавления: -248,57 или С, 24,53 К

Свечение, которое так взволновало Рамзи и Трэверса, исходит от неона. Неоновый газ на этом изображении также возбужден — ионизирован и излучает свет.

Неоновый газ «открывается» с помощью нескольких тысяч вольт, необходимых для его ионизации.

Открытие неона

Др.Дуг Стюарт

Неон был обнаружен в 1898 году Уильямом Рамзи и Моррисом Трэверсом в Университетском колледже Лондона.

Это был не первый раз, когда Рамзи открыл новый элемент.

В 1894 году он и лорд Рэлей открыли аргон. Затем, в 1895 году, Рамзи получил первый в мире образец гелия. (Клив и Лангле независимо друг от друга также получили гелий.)

Рамзи знал, что элемент должен находиться между гелием и аргоном в периодической таблице. Но как он мог его найти?

Обнаружив гелий в радиоактивном минерале, Рамзи подумал, что он сможет найти новый элемент в другом таком же минерале. Он и Трэверс провели некоторое время, работая с рядом полезных ископаемых, безуспешно пытаясь вытеснить часть еще не обнаруженного газа. (1)

Зная историю химии, Рамзи знал, что иногда один новый элемент может скрывать другой. Например, Берцелиус обнаружил церий в минерале, который стал известен как церит. Несколько лет спустя Мосандер, один из бывших учеников Берцелиуса, продолжавший изучать церит, открыл новый элемент лантан. Лантана все время присутствовала в церите, но Берцелиус не нашел его.Рамзи задавался вопросом о возможности обнаружения небольших количеств неуловимого нового элемента, скрывающегося в одном из его более ранних открытий, аргоне.

Рамзи и Трэверс заморозили образец аргона с помощью жидкого воздуха. Затем они медленно испаряли аргон при пониженном давлении и собирали первый выделившийся газ.

Чтобы получить спектр газа, Рамзи приложил высокое напряжение к газу в вакуумной трубке, и мы можем с полным основанием предположить, что его рот раскрылся при увиденном.

Трэверс позже прокомментировал: «Пылающий малиновый свет из трубки рассказал свою собственную историю, и это было зрелище, на котором стоит остановиться и никогда не забыть… На данный момент фактический спектр газа не имел ни малейшего значения, ни для чего в мире. дал свечение, как мы видели. (2)

Это был первый раз, когда кто-либо видел свечение неонового света. Рамзи назвал недавно открытый элемент «неон», что в переводе с греческого означает «новый».

Интересные факты о неоне

  • 0,0018% атмосферы Земли состоит из неона.
  • Несмотря на то, что неон относительно редко встречается на нашей планете, он является пятым по распространенности элементом во Вселенной.
  • Если бы вы могли собрать весь неон из комнат типичного нового дома в Соединенных Штатах, вы бы получили 10 литров (2 галлона) неонового газа. (3),(4)
  • Неон образуется в звездах с массой в восемь или более земных солнц. Ближе к концу своей жизни эти звезды вступают в фазу сжигания углерода, а также производят кислород, натрий и магний. (Для производства кислорода звездам нужна масса «всего» пяти наших солнц.) (5), (6)
  • Неон не имеет стабильных соединений.

 

Неон, светящийся под высоким напряжением от катушки Тесла.

Светящийся неон на выставке Музея неонового искусства.

Внешний вид и характеристики

Вредные эффекты:

Неон не является токсичным.

Характеристики:

Неон — легкий, очень инертный газ.

Бесцветный при нормальных условиях, в вакуумной газоразрядной трубке светится красновато-оранжевым цветом.

Неон не образует известных устойчивых соединений.

Имеет наименьший диапазон текучести среди всех элементов (2,6 o C).

Использование неона

Когда к неону приложено несколько тысяч вольт, он излучает оранжево-красный свет.Поэтому его часто используют в ярко освещенных рекламных вывесках. Жорж Клод был первым, кто изготовил стеклянные трубки из неона в 1910 году. Позже он согнул стеклянные трубки, чтобы сделать буквы, которые светились, и произвел первые неоновые рекламные вывески.

Неон также используется в индикаторах высокого напряжения, в счетчиках Гейгера и в телевизионных трубках.

Жидкий неон используется в качестве криогенного хладагента.

Изобилие и изотопы

Изобилие земной коры: 5 частей на миллиард по массе, 5 частей на миллиард по молям

Изобилие Солнечной системы: 1000 ppm по весу, 70 ppm по молям

Стоимость в чистом виде: $33 за 100 г

Стоимость, оптом: $ за 100 г

Источник: Неон получают в промышленных масштабах путем фракционной перегонки жидкого воздуха.

Изотопы: Неон имеет 14 изотопов, период полураспада которых известен, с массовыми числами от 16 до 29. Встречающийся в природе неон представляет собой смесь трех его стабильных изотопов, и они находятся в указанных процентах: 20 Ne (90,5%), 21 Ne (0,7%) и 22 Ne (9,2%).

Ссылки
  1. Мэри Эльвира Уикс, J. Chem. образования, 1932, 9 (10), с. 1751.
  2. Моррис Уильям Трэверс, Открытие редких газов, 1928, Эдвард Арнольд и Ко.
  3. Комната для качания кота? Вряд ли BBC Report.
  4. Происхождение атмосферы Земли.
  5. Звезд после главной последовательности.
  6. Уильям Дж. Кауфман III, Universe, 1987, WH Freeman and Company, Нью-Йорк, стр. 434.
Цитировать эту страницу

Для онлайн-ссылки скопируйте и вставьте одно из следующего:

 Неон
 

или

 Факты о неоновом элементе
 

Чтобы процитировать эту страницу в академическом документе, используйте следующую ссылку в соответствии с MLA:

 "Неон".        
	

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск