네온

3. 특징

네온은 색깔, 냄새, 맛이 없는 비활성 기체이며, 헬륨 다음으로 반응성이 낮다.^[8] 단원자 분자 상태로 존재하며 공기보다 가볍다. 저압 방전 시 붉은색의 휘선 스펙트럼을 나타낸다.

4. 동위 원소

네온은 ²⁰Ne(90.48%), ²¹Ne(0.27%), ²²Ne(9.25%)의 세 가지 안정 동위 원소를 갖는다.^{[19] 21}Ne와 ²²Ne는 부분적으로 원시적이고 부분적으로 핵 생성(환경에서 중성자나 다른 입자와 다른 핵종의 핵 반응에 의해 생성됨)이며, 이들의 자연 존재비 변화는 잘 알려져 있다. 반면, 항성 핵합성에서 생성되는 주요 원시 동위 원소인 ²⁰Ne는 산소-20의 붕괴나 토륨-228의 클러스터 붕괴를 제외하고는 핵 생성 또는 방사 생성되는 것으로 알려져 있지 않다. 이 때문에 지구에서 ²⁰Ne의 변화 원인에 대한 논쟁이 있었다.^[19][20]

핵 생성 네온 동위 원소를 생성하는 주요 핵 반응은 ²⁴Mg와 ²⁵Mg에서 시작되며, 중성자 포획과 즉각적인 알파 입자 방출 후 각각 ²¹Ne와 ²²Ne를 생성한다. 반응을 일으키는 중성자는 주로 알파 입자의 2차 파쇄 반응에 의해 생성되며, 이는 우라늄 계열 붕괴 사슬에서 유래한다. 그 결과, 화강암과 같은 우라늄이 풍부한 암석에서는 ²⁰Ne/²²Ne 비율이 낮아지고 ²¹Ne/²²Ne 비율이 높아지는 경향이 나타난다.^[20]

노출된 지상 암석의 동위원소 분석 결과, ²¹Ne의 우주 생성(우주선)이 확인되었다. 이 동위원소는 마그네슘, 나트륨, 규소, 알루미늄에서 파쇄 반응에 의해 생성된다. 세 가지 동위원소를 모두 분석하면 우주 생성 성분을 마그마성 네온과 핵 생성 네온에서 구분할 수 있다. 이는 네온이 지표면 암석과 운석의 우주 노출 연령을 결정하는 데 유용한 도구가 될 수 있음을 시사한다.^[21]

태양풍의 네온은 핵 생성 및 우주 생성 원보다 ²⁰Ne의 비율이 높다.^[20] 화산 가스와 다이아몬드 샘플에서도 ²⁰Ne 함량이 풍부하게 나타나는데, 이는 원시적이고 아마도 태양 기원임을 시사한다.^[22]

5. 존재비

네온은 우주에서 질량 기준으로 수소, 헬륨, 산소, 탄소 다음으로 다섯 번째로 풍부한 원소이다.^[29] 지구 대기 중에는 55,000분의 1 (부피 기준 18.2ppm) 정도 존재하며,^[1] 태양과 원시 태양계 성운에서는 약 600분의 1 정도 존재한다.

6. 화학

네온은 첫 번째 p구역 비활성 기체이자 진정한 옥텟 전자를 가진 첫 번째 원소이다. 불활성 원소이며, 가벼운 동족체인 헬륨과 마찬가지로 네온을 포함하는 강하게 결합된 중성 분자는 확인되지 않았다. 네온 화합물의 예로는 매우 약한 Ne-Cr 결합을 포함하는 Cr(CO)₅Ne가 있다.^[34] 이온 [NeAr]⁺, [NeH]⁺, [HeNe]⁺는 광학 및 질량 분석법 연구에서 관찰되었다.^[1] 고체 네온 클라트레이트 하이드레이트는 350MPa~480MPa의 압력과 약 -30°C의 온도에서 물 얼음과 네온 기체로부터 생성되었다.^[35] 네온 원자는 물에 결합되지 않으며 이 물질을 자유롭게 통과할 수 있다. 클라트레이트를 진공 챔버에 며칠 동안 두면 가장 밀도가 낮은 물의 결정 형태인 얼음 XVI가 생성된다.^[36]

7. 생산

네온은 극저온 공기 분리 설비에서 공기로부터 생산된다. 주로 질소, 네온, 헬륨, 수소의 기체 혼합물^[39]은 고압 공기 분리탑 상단의 주 콘덴서에서 뽑아내어 네온의 정류를 위한 측면 탑 하단에 공급된다.^[40] 그런 다음 활성탄과 접촉시켜 헬륨으로부터 더욱 정제할 수 있다. 산소를 첨가하여 물이 생성되고 응축됨으로써 수소가 네온으로부터 정제된다.^[39] 1파운드의 순수 네온은 88,000파운드의 기체 혼합물을 처리하여 생산할 수 있다.^[39]

2022년 러시아의 우크라이나 침공 이전에는 전 세계 네온 공급량의 약 70%가 우크라이나^[41]에서 러시아의 철강 생산 부산물로 생산되었다.^[42] 기준으로, 오데사와 모스크바에 공장을 보유한 Iceblick이라는 회사가 세계 네온 생산량의 65%, 그리고 크립톤과 제논의 15%를 공급했다.^[43][46]

2014년 크림반도 합병과 2022년 러시아의 우크라이나 침공으로 인해 우크라이나의 네온 생산에 차질이 발생하면서 네온 가격이 상승하고, 생산 기지가 중국 등으로 이동하는 등의 변화가 있었다.

7. 1. 대한민국 반도체 산업에 미치는 영향

8. 용도

글로 방전을 이용한 네온등의 붉은색은 네온 사인을 이용한 광고판에 자주 사용된다. 다른 비활성 기체를 첨가하여 여러 종류의 색깔을 낼 수도 있다.

네온의 가장 큰 용도는 밝은 주홍빛을 내는 네온 조명이다. 여기에는 두 가지 유형이 있는데, 하나는 보통 네온 램프(neon glow lamp)라 부르는 것이고, 다른 하나는 네온 사인으로 대표되는 네온 방전관(neon discharge tube)이다.

• 네온 램프는 전자 기기의 표시기, 야간 실내등, 전압 조절기, 고전압 보호기로 사용된다.
• 네온 방전관은 광고판 등에 이용되었다.

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