Nguyên tố số 10 · Khí hiếm · Khí ở 25 °C
Chu kỳ 2 · Nhóm 18 · Khối p
Neon: phần lớn đèn neon ngoài phố không hề có neon
Neon nguyên chất khi phóng điện chỉ cho một màu, đỏ cam. Mọi màu khác trên biển hiệu đều đến từ khí khác hoặc lớp bột phủ.
6 phút đọc
Neon là khí hiếm đứng ngay sau heli, và là nguyên tố khó bắt phản ứng nhất trong cả bảng tuần hoàn. Trong ảnh trên, chỉ ống neon phát đỏ cam.
Vì sao biển hiệu màu xanh không phải neon
Mỗi khí hiếm cho một màu riêng, và màu của neon luôn là đỏ cam. Đổi điện áp hay đổi hình dáng ống thì màu vẫn vậy, vì màu do cấu tạo bên trong nguyên tử neon quyết định, không do ống.
Vậy còn những biển hiệu xanh lá, tím, vàng chanh treo đầy mặt phố? Thợ làm biển dùng argon cho ánh xanh dương nhạt. Muốn màu khác, họ trộn argon với hơi thuỷ ngân để tạo tia cực tím. Rồi họ phủ bột huỳnh quang vào mặt trong ống, và lớp bột đó đổi tia cực tím thành màu mong muốn. Một biển hiệu "đèn neon" màu xanh lá gần như chắc chắn không có lấy một nguyên tử neon bên trong.
Chữ "neon" theo thời gian thành tên gọi chung cho cả loại đèn, giống như cách người ta gọi mọi loại xe máy là "xe Honda". Ống đỏ cam trên biển hiệu thì đúng là neon thật.
Người mở đầu chuyện này là kỹ sư người Pháp Georges Claude. Ngày 3/12/1910, tại triển lãm ô tô ở Grand Palais, Paris, ông lần đầu cho công chúng xem hai ống thuỷ tinh dài 12 m chứa neon phát sáng.
Hai năm sau, Claude bán biển hiệu neon thương mại đầu tiên cho một tiệm cắt tóc trên đại lộ Montmartre. Từ đó tới giữa thế kỷ 20, biển hiệu neon phủ kín mặt tiền các thành phố lớn.
Vì sao neon gần như không phản ứng với gì
Flo đứng ngay trước neon trong bảng, còn thiếu một electron là đầy lớp ngoài. Vì thế flo hút electron của gần như mọi thứ. Neon có thêm một electron nữa, thế là lớp ngoài đủ 8 chỗ, không thiếu cũng không thừa.
Muốn neon phản ứng thì phải lôi được một electron ra khỏi lớp đã đầy đó. Cái giá là 2.081 kJ/mol, cao thứ nhì trong bảng tuần hoàn, chỉ thua heli.
Xenon và krypton, hai khí hiếm nặng hơn nhiều, lại tạo được hợp chất bền với flo từ thập niên 1960. Electron lớp ngoài của xenon nằm xa hạt nhân nên bị giữ lỏng hơn, còn nguyên tử neon nhỏ và chắc nên giữ chặt hơn hẳn. Mãi tới năm 2020 mới có nhóm tạo được một ion có liên kết giữa boron và neon, ngay bên trong máy đo trong phòng thí nghiệm. Ion đó không bền, và chỉ tồn tại trong đúng điều kiện thí nghiệm ấy.
Neon trong máy khắc chip và cú sốc năm 2022
Biển hiệu chỉ dùng một phần rất nhỏ lượng neon của thế giới. Phần đáng tiền nằm trong nhà máy chip.
Máy khắc mạch lên tấm silicon dùng laser excimer. Loại laser này phát tia cực tím rất mạnh bằng cách kích thích một hỗn hợp khí. Hỗn hợp đó là argon và flo, còn neon chiếm tới 95%. Neon không tham gia phản ứng, chỉ là khí nền giúp laser phát ổn định, đủ để khắc những đường mạch rộng vài nanomet.
Chỗ này làm ngành bán dẫn hoảng hồi đầu năm 2022. Neon đủ tinh khiết để đưa vào máy khắc chip khi đó phần lớn đến từ hai nhà máy ở Ukraine, Ingas tại Mariupol và Cryoin tại Odesa. Cả hai ngừng chạy sau khi Nga tấn công. Giá neon ở Trung Quốc đã tăng gấp 4 lần trong vài tháng trước đó.
Các hãng chip lớn có hàng tồn đủ cầm cự, và nguồn cung sau đó dịch dần sang Trung Quốc, Nhật Bản và Nam Phi.
Neon lỏng còn dùng làm lạnh ở mức chỉ cao hơn độ không tuyệt đối khoảng 25 tới 40 độ. Mức đó lạnh hơn nitơ lỏng nhiều, nhưng chưa cần tới hệ thống heli vốn đắt và phiền. Cùng một bình, neon lỏng làm lạnh được nhiều hơn heli lỏng.
Ai tìm ra neon và vì sao Trái Đất có rất ít
Neon được tìm ra ở University College London năm 1898. William Ramsay và Morris Travers cho không khí lỏng bay hơi từng phần, xem còn sót lại khí nào. Sáu tuần trước đó họ đã tách được krypton theo cách này. Lần này phần khí còn lại phát ánh đỏ rực khi phóng điện qua ống quang phổ. Ramsay đặt tên là neon, từ tiếng Hy Lạp neos nghĩa là "mới".
Ramsay nhận giải Nobel Hoá học năm 1904 cho cả loạt khí trơ ông tìm ra. Theo lời kể thường được dẫn lại, con trai 13 tuổi của ông gợi ý cái tên neon.
Neon là nguyên tố phổ biến thứ năm trong vũ trụ tính theo khối lượng, sau hydro, heli, oxy và carbon, sinh ra trong lòng các ngôi sao. Nhưng khí quyển Trái Đất chỉ chứa khoảng 18 phần triệu neon. Neon vừa nhẹ vừa trơ nên chẳng khoáng vật nào giữ nổi, phần lớn đã bay vào không gian từ hồi hành tinh còn nóng chảy. Ánh đèn neon ngoài phố vì thế đến từ một nguyên tố Trái Đất gần như đã đánh rơi sạch.
5 điều cần nhớ về neon
- 1 Neon nguyên chất phóng điện chỉ cho một màu đỏ cam; biển hiệu màu khác dùng khí khác hoặc bột huỳnh quang.
- 2 Chưa ai tạo được hợp chất bền nào của neon ở điều kiện thường.
- 3 Ứng dụng đáng tiền nhất của neon hôm nay là laser khắc chip; neon chiếm 95% hỗn hợp khí trong đó.
- 4 Chiến tranh ở Ukraine năm 2022 cắt phần lớn nguồn neon cấp bán dẫn của thế giới.
- 5 Neon phổ biến thứ năm trong vũ trụ, nhưng khí quyển Trái Đất chỉ có khoảng 18 phần triệu.
- Số hiệu nguyên tử
- 10
- Khối lượng nguyên tử
- 20,18 u
- Nhóm · Chu kỳ
- 18 · 2
- Khối
- p
- Cấu hình electron
- [He] 2s² 2p⁶
- Trạng thái ở 25 °C
- Khí
- Độ âm điện
- Không có · thang Pauling bỏ trống
- Năng lượng ion hoá
- 2.081 kJ/mol · cao thứ nhì bảng
- Nóng chảy
- -248,59 °C
- Sôi
- -246,08 °C
- Khối lượng riêng (0 °C, 1 atm)
- 0,8999 g/L
- Trong khí quyển
- Khoảng 18 phần triệu
- Phát hiện
- 1898 · Ramsay và Travers
Khối lượng nguyên tử theo CIAAW/IUPAC 2021; các giá trị còn lại từ PubChem (NCBI/NIH). Tính trơ của neon, chuyện Ramsay và Travers, cùng vai trò làm lạnh của neon lỏng theo Royal Society of Chemistry. Giải Nobel Hoá học 1904 của Ramsay theo nobelprize.org và Chemical Heritage Magazine. Ion chứa liên kết boron-neon theo Chemistry World 2020. Khí dùng trong biển hiệu theo tài liệu kỹ thuật của nhà cung cấp khí công nghiệp WestAir. Tỉ lệ neon trong laser excimer theo Advanced Science News; nguồn cung Ukraine và biến động giá năm 2022 theo CSIS và CNBC. Buổi trình diễn năm 1910 của Georges Claude theo American Physical Society. Tỉ lệ neon trong khí quyển theo USGS. Đối chiếu lại lần cuối 10/09/2026.