Tubo de néon

Tubos de Néon

• Os chamados tubos de Neon são muito usados na publicidade: iluminação de anúncios comerciais, em letreiros luminosos com o intuito de chamar a atenção do público.

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• Os tubos de neon requerem um trabalho delicado por parte de um vidraceiro, dando-se a forma desejada aos tubos de vidro. Eles são feitos a partir de hastes vazias de vidro de 4 a 5 metros e diâmetro de 8 a 15 milímetros, onde são manualmente montadas de acordo com cada projeto.
• Existem dezenas de cores disponíveis, definidas a partir do tipo de vidro do tubo e da composição do gás levado a preenchê-lo.
• O interior dos tubos deve ser recoberto por uma fina camada de pó fosforescente, disposta na parede interna do tubo com material colante.

Características do Elemento

• Néon vem do grego "neos", que significa "novo". É um elemento químico pertencente ao grupo dos gases nobres, sendo o segundo mais leve, com numero atômico 10, símbolo químico Ne, gasoso e inodoro.
• É considerado raro, presente na atmosfera na extensão de 1 parte em 65.000 de ar, mas abundante no universo.

• Sua obtenção é através da liquefação do ar, ou seja, o ar é resfriado até que ele se torne líquido. Logo em seguida, essa mistura é aquecida e, por destilação fracionada, o neon é separado dos demais gases.
• Além dos tubos, o néon também pode ser encontrado em lasers, dispositivos de detecção de radiação, lâmpadas de aviso de equipamentos eletrônicos, lâmpadas estroboscópicas, e em enchimento de controladores de Geiger-Muller, e em indicadores de alta voltagem.

Uma visão da estrutura química

• O neônio é um dos gases nobres existentes, sendo assim sua configuração eletrônica lhe garante certa estabilidade, inibindo qualquer tipo de ligação química com outros elementos em condições normais de temperatura e pressão (CNTP), por isso, ele é encontrado em sua forma monoatômica.

Funcionamento

• A ideia por trás dos tubos de néon é simples. Dentro do tubo de vidro, há um gás a uma pressão muito baixa. Nas duas pontas do tubo há eletrodos de metal.
• Quando você aplica alta tensão nos eletrodos, o gás neônio se ioniza e os elétrons passam através do gás.

• Esses elétrons excitam os átomos do gás neônio e fazem com que eles emitam a luz que podemos ver. O neônio emite luz vermelha quando energizado dessa forma.
• Um fato interessante é que, apesar de receber o nome de “tubo de néon”, não é apenas o gás neônio que é utilizado nesse mecanismo.
• Outros gases como argônio e criptônio também são usados e conferem cores diferentes aos tubos.

Fenômeno provocado

• O fenômeno físico-químico por trás dos tubos de néon é a “Fotoluminescência”, que é a emissão de radiação eletromagnética (fótons) de um material, após este ter sido submetido a uma excitação luminosa.
• A frequência do fóton emitido pela amostra está intimamente relacionada com o material que a compõe, pois é resultante de uma transição eletrônica.

• Quando há a diferença de potencial entre as extremidades do tubo, fazendo com que o gás se torne um condutor, permitindo à passagem de elétrons. Isso faz com que os elétrons do gás contido no tubo ganhem energia e ocupem níveis de energia elevados, acima das condições de equilíbrio.
• Como os elétrons excitados estão em uma posição instável, eles podem fazer uma transição para um nível de energia mais baixa a fim de alcançarem o equilíbrio. Desta forma, toda ou parte da diferença de energia entre os níveis pode ser eliminada na forma de radiação eletromagnética. O fenômeno de emissão envolve transições entre estados eletrônicos que são característicos de cada material radiante e é independente da excitação.

• A radiação liberada é vista por nós através dos espectros da luz visível. As cores diferentes para cada gás estão relacionadas com a frequência dessa radiação, permitindo a existência de diferentes tubos de néon.

Experiência prática

• O vídeo a seguir faz referência ao experimento de Frank Hertz, ganhador do prêmio Nobel. Entretanto, a experiência mostrada pode ser associada aos tudos de néon.

• O que é interessante destacar do experimento é a relação entre emissão de luz e tensão aplicada sobre o néon. A tensão liberada pela fonte vai sendo aumentada gradativamente até o ponto em que consegue ionizar o gás dentro do tubo e ele emite uma luz característica.

• Há outros aspetos destacados nesse vídeo, mas que não são de interesse nesse momento.

https://www.youtube.com/watch?v=0Vx0tKmaZ1k

Curiosidades

• O vídeo a seguir mostra como os tubos de néon são feitos e exemplifica seu funcionamento.

https://www.youtube.com/watch?v=GeDVC4dHtXE

Questões

1) Há uma variação no gás utilizado dentro dos tubos dependendo da cor que se deseja e, por sua vez, a cor varia de acordo com cada elemento. Por que existe essa variação de cor?

Resposta: Essa variação existe porque cada material possui uma natureza elétrica diferente. Cada elemento possui quantidades diferentes de energia para que possa mover um elétron de uma camada para outra. Quando o elétron retorna para sua posição inicial, essa energia é liberada, mas com diferentes frequências. As frequências, por sua vez, dependem da quantidade de energia fornecida, pois quanto mais energia maior será a frequência e, havendo diferenças nas frequências, há diferença no espectro de luz visível emitido.

2) Por que a tensão inicial aplicada nos tubos de néon necessita ser tão alta?

Resposta: O gás dentro do tubo é um isolante e para que ocorra a ruptura do dielétrico fazendo com que esse se ionize, a tensão de início necessita ser alta.