Néon

Néon

Caractéristiques du néon

Symbole : Ne
Masse atomique : 20,179 7 ± 0,000 6 u¹
Numéro CAS : 7440-01-9
Configuration électronique : [He]2s²2p⁶
Numéro atomique : 10
Groupe : 18
Bloc : Bloc P
Famille d’éléments : Gaz noble
Conductivité thermique : 0,046 1 W·m^-1·K^-1
Point d’ébullition : −246,053 °C

Le néon, élément atomique n°10 de symbole Ne : son histoire, ses isotopes, ses caractéristiques, ses utilisations et sa production.

Le néon, de symbole chimique Ne, vient du grec néos, littéralement nouveau. Il figure dans la 2^e période et le groupe 18 du tableau périodique des éléments selon l’Union internationale de chimie pure et appliquée. Cet élément chimique de numéro atomique 10 appartient aux gaz rares ou nobles. À ce titre, il présente les caractéristiques communes de ce type de gaz. Intarissable dans l’univers, le néon est comparativement rare sur Terre. Parmi les gaz résiduels, il est principalement trouvé dans l’atmosphère terrestre. Depuis sa découverte en 1898 par les chimistes William Ramsay et Morris William Travers, ce gaz naturel permet de nombreuses applications technologiques. L’éclairage et la cryogénisation en font partie.

Histoire du Néon

La découverte du néon par William Ramsay et Morris William Travers fut possible après plusieurs années d’expérience. C’est à la suite de l’isolation successive de l’argon en 1894 et de l’hélium en 1895 que les deux chimistes ont déduit qu’il devait exister un autre corps dont la masse atomique se trouvait entre ces deux matières. Selon la règle du tableau périodique, cet élément inconnu aurait une masse molaire de 20.

Les deux collègues se lancèrent alors infructueusement en 1896 dans l’étude des gaz émis par différentes roches chauffées ou dissoutes, ainsi que les gaz chauds de Cauterets. Puis leur vint l’idée de liquéfier 15 litres d’argon brut isolé de l’air liquide et de soumettre la solution à une distillation fractionnée. Ils découvrirent alors le krypton. Ce fut en juin 1898, en répétant le procédé, qu’ils eurent un élément plus léger, le néon.

Isotopes

Le néon compte à ce jour 19 isotopes identifiés. Trois de ces isotopes sont stables et présents dans la nature. Le plus abondant, avec une proportion de près de 90 %, a un nombre de masse de 20. Vient ensuite l’isotope ²²Ne avec une abondance d’environ 9 %. Le dernier isotope stable, avec 11 neutrons et 10 protons, représente seulement 0,27 % de la totalité du néon présent dans la nature.

Le reste constitue des radioisotopes avec un nombre de masse allant de 16 à 24. Ce sont des isotopes radioactifs avec une période radioactive très courte. Leur demi-vie ne dépasse pas la minute pour la majorité, la valeur maximale revenant à l’isotope ²⁴Ne à 3,38 minutes.

Caractéristiques du néon

Étant un gaz noble, le néon est monoatomique, sans odeur ni couleur et inerte, dans les conditions normales de température et de pression.

Propriétés physiques

Voici les propriétés physiques du néon :

condensation à 27 K (-246 °C) ;
solidification à 24,57 K (-248,59 °C) ;
système cristallin cubique à faces centrées à paramètre de maille de 443 à paramètre de maille de 443 pm ;
densité de 0,9 kg/m³ à 0 °C et 1 013 hPa, inférieure à celle de l’air, d’où la rareté du gaz, car il s’élève dans l’espace ;
point triple à 24,56 K et 43,37 kPa ;
point critique à 44,4 K, 265,4 kPa ;
solubilité dans l’eau de 10,5 ml/L à 20 °C au maximum.

Le néon est également le gaz rare émettant la décharge la plus forte à des tensions normales. Sa raie spectrale présente une couleur rouge orangé.

Propriétés chimiques

Comme indiqué plus haut, le néon est un gaz inerte. Il est dépourvu de réactivité chimique par sa configuration électronique. Le néon ne présente aucun électron de valence, ce qui rend quasi impossible la liaison avec d’autres atomes.

Cependant, quelques éléments-ions à base de néon tels que Ne+, NeAr+, NeH+ et HeNe+ ont été déterminés dans la spectrométrie de masse.

Utilisations du néon

La principale utilisation du néon reste l’éclairage. Les lampes à néon voient le jour grâce à l’ingénieur français Georges Claude en 1910. Ce technicien a démontré que les tubes injectés de néon émettent une lumière rougeâtre sous une décharge électrique. Les tubes à néon, ou simplement néons, sont depuis lors utilisés comme éclairage d’enseignes. Par défaut de langage, le terme est utilisé à tort pour désigner les tubes fluorescents domestiques de toutes couleurs. Il est à noter cependant que le néon n’émet qu’une lumière rougeâtre. Les tubes luminescents d’autres couleurs comprennent d’autres gaz. Il peut s’agir de l’hélium (jaune), du CO₂ (blanc), de l’argon (violet), ou de l’argon avec du mercure (bleu).

Le néon est également utilisé dans les applications suivantes :

les lampes de signalisation,
les chambres à bulles avec le dihydrogène,
la chromatographie, comme gaz porteur,
les parafoudres,
les tubes haute tension,
les tubes de télévision plasma,
les lasers pour la chirurgie oculaire ou la fabrication de circuits intégrés.

Sous forme liquide, le néon est aussi utilisé dans la cryogénisation. Ce gaz naturel possède une capacité frigorifique 40 fois supérieure à celle de l’hélium liquide et trois fois à celle de l’hydrogène liquide. Il présente également l’avantage d’être moins cher par rapport aux autres gaz frigorigènes.

Production du néon

Le néon résulte d’une fabrication industrielle. Il est obtenu par un processus cryogénique impliquant la distillation fractionnée de l’air. Le procédé consiste à chauffer progressivement l’air liquide. Les différents composés atmosphériques tels que l’oxygène, le néon, l’hélium passent à l’état gazeux à une température donnée. Cette température équivaut à -245,92 °C pour le néon. À ce stade, le néon n’est pas condensé, mais se trouve au sommet du tube de fractionnement avec l’hélium. La condensation fractionnée permet de l’extraire à l’état brut. Il doit ensuite passer par la purification dans une autre usine destinée à cet effet selon l’utilisation visée.

La Russie et l’Ukraine avaient le monopole de production de gaz néon avant la guerre entre les deux pays. Ce privilège revient désormais à la Chine. Le pays présente la plus grande capacité de production de gaz nobles, dont le néon, au monde. Il est à même d’approvisionner les pays demandeurs.

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