元素周期表系列：第10号元素——氖元素
曹逊
博士科普元素团队
氖是一种无色的稀有气体，属于零族元素。氖发射出的光呈现出明亮的红橙色，经常被用于霓虹灯。与其它大多数元素不同，氖元素的稳定化合物至今未能制得，氖在自然界中全部以单原子分子（氖气）的形式存在。
氖是什么样一种元素呢？
博科小答：氖为无色、无臭、无味的单原子气体。它的化学符号为Ne，原子序数是10（图1）。氖的熔点为-248.67 ℃，沸点为-245.9 ℃，气体密度0.9002 g/L(0 ℃，1大气压)。1 kg的水仅能溶解10.5 μL的氖气。在放电时，氖气会呈现出橙红色。
图1 氖的原子序列图
氖元素的发现历程是怎样的？
博科小答：英国化学家威廉·拉姆塞在接连发现氩与氦元素后，通过实验证明它们的性质与其它已发现的其他元素都不相似，所以他提议将这些元素列入一族新的化学元素加入化学元素周期表中。他根据门捷列夫元素周期分类的假说，推测出该族应该还存在原子量为20 的元素。在1896~1897年间，在特拉威斯的协助下，拉姆塞试图借鉴找到氦的方法，通过加热稀有金属矿物来获得他预言的元素。但是实验一直失败，直至1898年6月12日他们终于找到了氖，元素符号Ne，来自希腊文Neos（新的）。
如何制备氖气？
博科小答：由于氖仅以单质的形式存在，所以一般通过在空气中分离的方式获得氖气。具体的流程是先由在空气分离塔制取氧气、氮气的同时，提取出氖氦的混合气体，然后经过液氢冷凝法或者活性炭硅胶的物理吸附作用，得到纯的氖气。
氖的主要用途有哪些？
博科小答：
除了用作霓虹灯广告外（图2），氖还可以应用在真空管、高压指示器、氦-氖激光、避雷针、电视机荧光屏。液氖可以用作冷却液，用于一些高能物理研究，例如填充水银灯和钠蒸气灯等。
图2 氖制作的霓虹灯广告
有哪些安全防护措施可以防止氖气对人体产生伤害？
博科小答：进行生产时一般不需要特殊防护，但是当作业场所的空气中的氧气浓度低于18%时，人体必需佩戴空气呼吸器、氧气呼吸器或者长管面具。氖气在高浓度时，会使得空气中的氧分压降低而导致窒息危险，人体首先会出现呼吸加快、注意力不集中、继而产生疲倦乏力、烦躁不安、恶心、呕吐、昏迷、抽搐，甚至死亡的情况。对于温度极低的液氖，也需要防止冻伤的发生。
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参考文献
1《常见化学元素词典》，林茵、李想主编，远方出版社。.
2 百度百科 氖元素
3 neon lamp, wikipedia. (封面图片)
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