Bagaimana ia ditemukan dalam tiga minggu?
Pada Mei 1898, William Ramsay dan Morris Travers bekerja di University College London dengan udara cair. Ramsay telah mengisolasi argon pada 1894 bersama Lord Rayleigh dan menduga adanya gas lain sejenis.
Metodenya adalah distilasi bertingkat: mencairkan udara dan membiarkannya menguap perlahan, menampung fraksi demi fraksi seiring masing-masing mendidih pada suhu berbeda. Setiap fraksi diperiksa dengan spektroskop.
Pada 30 Mei mereka memperoleh kripton dari fraksi yang paling tidak mudah menguap. Pada minggu-minggu berikutnya, saat memeriksa fraksi yang paling mudah menguap — yang mendidih sebelum argon —, mereka menemukan gas yang spektrumnya memperlihatkan pijar merah kuat yang Travers gambarkan sebagai mustahil dilupakan. Mereka menamainya neon, dari bahasa Yunani neos, baru.
Pada Juli, dari fraksi antara, mereka mengisolasi xenon. Tiga unsur dalam waktu lebih dari dua bulan, semuanya dengan metode yang sama dan semuanya dari satu kolom tabel periodik yang empat tahun sebelumnya belum ada.
Ramsay menerima Nobel Kimia pada 1904.
Apa arti konfigurasi [He] 2s² 2p⁶?
Kulit kedua yang lengkap: dua elektron pada orbital 2s dan enam tersebar pada ketiga orbital 2p. Delapan elektron valensi, oktet yang memberi nama pada aturannya.
Konfigurasi itu adalah tujuan yang dikejar seluruh kimia periode kedua. Natrium melepas satu elektron dan memperoleh struktur neon; fluor menangkap satu dan sampai ke hal yang sama; oksigen menangkap dua. Kestabilan neon adalah acuan yang menjelaskan perilaku tetangganya.
Energi ionisasinya, 2 081 kJ/mol, adalah yang kedua tertinggi dalam tabel setelah helium. Afinitas elektronnya praktis nol: menambahkan satu elektron akan menuntut memulai kulit n=3, yang jauh dari inti dan tanpa keuntungan energi.
Kedua jalan menuju ikatan tertutup, dan karena itu neon adalah unsur paling lembam yang dikenal. Xenon, yang jauh lebih besar, menahan elektron terluarnya dengan gaya lebih lemah dan membentuk senyawa dengan fluor dan oksigen sejak 1962. Dengan neon belum ada yang berhasil.
Mengapa tabungnya bersinar dan berwarna apa?
Tabung neon berisi gas pada tekanan rendah, sekitar 10 milibar, dengan sebuah elektrode di tiap ujungnya. Ketika beberapa ribu volt diterapkan, elektron yang dipercepat menumbuk atom dan memindahkan energi kepadanya.
Elektron atom yang tereksitasi naik ke tingkat lebih tinggi dan hampir seketika jatuh kembali, memancarkan foton yang energinya persis selisih kedua tingkat itu. Karena tingkat-tingkat itu tetap dan khas bagi setiap unsur, warnanya pun demikian.
Neon memancarkan sehimpunan garis yang terpusat pada merah dan jingga, antara 585 dan 703 nanometer. Hasilnya adalah merah jingga tak salah kenali yang terlihat pada papan reklame lama.
Warna itu satu-satunya yang dihasilkan neon. Papan biru berisi argon dengan setetes raksa; raksa memancar di ultraungu dan di biru. Papan hijau lazimnya argon dan raksa di dalam tabung berlapis fosfor, yang mengubah ultraungu menjadi warna yang dikehendaki.
Georges Claude memperkenalkan tabung neon pertama di Salon Otomotif Paris pada Desember 1910, dan perusahaannya menguasai pasar selama beberapa dekade.
Apa perannya dalam pembuatan cip?
Peran yang hampir tak seorang pun kaitkan dengan neon, dan yang menyerap sebagian besar gas kemurnian tinggi yang diproduksi.
Litografi semikonduktor memakai laser eksimer. Laser argon fluorida memancar pada 193 nanometer, di ultraungu dalam, dan panjang gelombang itu menentukan ukuran terkecil detail yang dapat digoreskan pada wafer silikon.
Campuran gas laser tersebut lebih dari 95 % neon, yang berperan sebagai gas penyangga: ia tidak ikut memancar tetapi mengatur tekanan dan perpindahan energi di dalam rongga. Satu mesin litografi menyerap ratusan liter per tahun, dan kemurnian yang dituntut sangat ekstrem.
Rantai pasoknya terpusat secara berbahaya. Neon mentah diperoleh sebagai hasil sampingan pabrik baja Rusia dan dimurnikan di Ukraina, yang sempat memasok sekitar separuh neon mutu semikonduktor dunia. Perang yang dimulai pada 2022 memutus produksi itu dan melipatgandakan harganya, memaksa industri mencari sumber alternatif.
Mengapa begitu langka di sini dan begitu melimpah di luar?
Neon adalah unsur kelima paling melimpah di alam semesta menurut massa, setelah hidrogen, helium, oksigen, dan karbon. Ia terbentuk di dalam bintang masif lewat penangkapan partikel alfa oleh oksigen 16.
Di kerak bumi ia praktis tidak ada, dan di atmosfer ia mewakili 18 bagian per juta.
Sebabnya adalah kelembamannya. Selama pembentukan tata surya, unsur yang mampu bergabung tertahan dalam mineral padat: oksigen dalam silikat, karbon dalam karbonat, besi di inti. Neon tidak mengikat apa pun dan tetap sebagai gas bebas, terpapar angin surya dan pergolakan termal Bumi muda yang panas.
Dengan massa atom 20, atom neon lolos lebih sukar daripada hidrogen atau helium, tetapi kehilangannya terjadi terutama sebelum planet mendingin.
Menariknya, perbandingan isotop neon atmosfer berbeda dari neon surya, dan perbedaan itu berguna untuk mempelajari bagaimana Bumi kehilangan atmosfer purbanya.