Como se descobriu em três semanas?
Em maio de 1898, William Ramsay e Morris Travers trabalhavam no University College de Londres com ar liquefeito. Ramsay tinha isolado o árgon em 1894 com Lord Rayleigh e suspeitava da existência de outros gases do mesmo tipo.
O método era a destilação fracionada: liquefazer o ar e deixá-lo evaporar aos poucos, recolhendo as frações à medida que fervem a temperaturas distintas. Cada fração era examinada com um espetroscópio.
A 30 de maio obtiveram o crípton da fração menos volátil. Nas semanas seguintes, ao examinar a fração mais volátil — a que ferve antes do árgon —, encontraram um gás cujo espetro mostrava um brilho vermelho intenso que Travers descreveu como impossível de esquecer. Chamaram-lhe néon, do grego neos, novo.
Em julho, de uma fração intermédia, isolaram o xénon. Três elementos em pouco mais de dois meses, todos pelo mesmo método e todos de uma coluna da tabela periódica que não existia quatro anos antes.
Ramsay recebeu o Nobel da Química em 1904.
O que significa a configuração [He] 2s² 2p⁶?
A segunda camada completa: dois eletrões na orbital 2s e seis distribuídos pelas três orbitais 2p. Oito eletrões de valência, o octeto que dá nome à regra.
Essa configuração é o objetivo para o qual tende toda a química do segundo período. O sódio cede um eletrão e adquire a estrutura do néon; o flúor capta um e chega ao mesmo; o oxigénio capta dois. A estabilidade do néon é a referência que explica o comportamento dos seus vizinhos.
A sua energia de ionização, 2 081 kJ/mol, é a segunda mais alta da tabela a seguir à do hélio. A sua afinidade eletrónica é praticamente nula: acrescentar-lhe um eletrão exigiria começar a camada n=3, muito afastada do núcleo e sem benefício energético.
Nenhuma das duas vias para uma ligação está aberta, e daí que o néon seja o elemento mais inerte que se conhece. O xénon, muito maior, retém os seus eletrões externos com menos força e forma compostos com flúor e oxigénio desde 1962. Com o néon ninguém o conseguiu.
Por que brilham os tubos e de que cor?
Um tubo de néon contém o gás a baixa pressão, na ordem dos 10 milibares, com um elétrodo em cada extremidade. Ao aplicar alguns milhares de volts, os eletrões acelerados chocam com os átomos e transferem-lhes energia.
O eletrão excitado do átomo sobe a um nível superior e volta a cair quase de imediato, emitindo um fotão cuja energia é exatamente a diferença entre os dois níveis. Como esses níveis são fixos e próprios de cada elemento, a cor também o é.
O néon emite um conjunto de riscas concentradas no vermelho e no laranja, entre 585 e 703 nanómetros. O resultado é o vermelho alaranjado inconfundível que se vê nos reclamos antigos.
Essa cor é a única que o néon produz. Um reclamo azul contém árgon com uma gota de mercúrio; o mercúrio emite no ultravioleta e no azul. Um reclamo verde é habitualmente árgon e mercúrio dentro de um tubo revestido de fósforo, que converte o ultravioleta na cor desejada.
Georges Claude apresentou o primeiro tubo de néon no Salão Automóvel de Paris em dezembro de 1910, e a sua empresa dominou o mercado durante décadas.
Que papel tem no fabrico de microchips?
Um que quase ninguém associa ao néon, e que consome a maior parte do gás de alta pureza produzido.
A litografia de semicondutores emprega lasers excímeros. Um laser de fluoreto de árgon emite a 193 nanómetros, no ultravioleta profundo, e esse comprimento de onda determina o tamanho mínimo dos detalhes que podem ser gravados numa bolacha de silício.
A mistura de gás desses lasers é em mais de 95 % néon, que atua como gás tampão: não participa na emissão mas controla a pressão e a transferência de energia dentro da cavidade. Um único equipamento de litografia consome centenas de litros por ano, e a pureza exigida é extrema.
A cadeia de abastecimento estava concentrada de forma perigosa. O néon bruto era obtido como subproduto de siderurgias russas e purificado na Ucrânia, que chegou a fornecer cerca de metade do néon de grau semicondutor do mundo. A guerra iniciada em 2022 interrompeu essa produção e multiplicou os preços, obrigando a indústria a procurar fontes alternativas.
Por que é tão raro aqui e tão abundante lá fora?
O néon é o quinto elemento mais abundante do universo em massa, depois do hidrogénio, do hélio, do oxigénio e do carbono. Forma-se no interior das estrelas maciças por captura de partículas alfa sobre o oxigénio 16.
Na crosta terrestre é praticamente inexistente, e na atmosfera representa 18 partes por milhão.
A causa é a sua inércia. Durante a formação do sistema solar, os elementos capazes de se combinarem ficaram retidos em minerais sólidos: o oxigénio em silicatos, o carbono em carbonatos, o ferro no núcleo. O néon não se ligou a nada e permaneceu como gás livre, exposto ao vento solar e à agitação térmica de uma Terra jovem e quente.
Com uma massa atómica de 20, um átomo de néon escapa com menos facilidade do que o hidrogénio ou o hélio, mas a perda ocorreu sobretudo antes de o planeta arrefecer.
Curiosamente, a proporção isotópica do néon atmosférico difere da do néon solar, e essa diferença serve para estudar como a Terra perdeu a sua atmosfera primitiva.