Neón

Neón (Ne): El Gas Noble Brillante – Propiedades, Historia y Aplicaciones Modernas

1. Introducción: Presentando al Neón

El neón, representado por el símbolo químico Ne, es el elemento químico con número atómico 10.¹ Ocupa una posición distintiva en la tabla periódica como el segundo miembro de los gases nobles (Grupo 18, Periodo 2), una familia de elementos caracterizada por su notable estabilidad química.³ En condiciones estándar de temperatura y presión, el neón se presenta como un gas monoatómico, incoloro e inodoro.¹ A pesar de su naturaleza discreta en estado normal, el neón posee una propiedad icónica que lo ha catapultado a la fama cultural: al ser sometido a una descarga eléctrica en un tubo a baja presión, emite un brillo característico de color rojo anaranjado intenso.¹ Esta luminiscencia es la base de las famosas «luces de neón» que han iluminado paisajes urbanos durante más de un siglo. Sin embargo, la importancia del neón trasciende la señalización luminosa. Este informe explora en detalle su descubrimiento, sus propiedades físicas y químicas fundamentales, y su diversa gama de aplicaciones en la ciencia y la tecnología moderna, revelando la fascinante naturaleza de este «nuevo» gas noble. La asociación inmediata del término «neón» con letreros brillantes y coloridos, aunque a menudo imprecisa ya que otros gases nobles y mezclas se utilizan para generar diferentes colores ⁷, subraya el impacto cultural significativo del elemento. Este impacto deriva directamente de sus propiedades espectrales únicas y fácilmente observables, una firma visual distintiva que probablemente aceleró su reconocimiento y popularización tras su descubrimiento.¹¹

2. Descubrimiento y Origen del Nombre: El «Nuevo» Gas

El descubrimiento del neón se inscribe en una época dorada de la química, marcada por la exploración sistemática de los elementos predichos por la tabla periódica. En junio de 1898, en Londres, los químicos británicos Sir William Ramsay y Morris W. Travers lograron aislar este elusivo elemento.² Ramsay ya había contribuido significativamente al campo con el descubrimiento del argón en 1894 y el aislamiento terrestre del helio en 1895.¹⁴ La tabla periódica sugería la existencia de otros gases inertes similares.³ Guiados por esta predicción, Ramsay y Travers emplearon una técnica entonces novedosa y laboriosa: la destilación fraccionada del aire licuado.¹¹ Enfriaron aire hasta convertirlo en líquido y luego lo calentaron cuidadosamente, capturando los gases que se evaporaban a diferentes temperaturas. Después de separar los componentes conocidos como nitrógeno, oxígeno y argón, y el recién descubierto criptón, aislaron un gas residual que, al ser sometido a una descarga eléctrica, reveló un espectro de emisión completamente nuevo y espectacularmente brillante, dominado por un intenso color rojo.⁶ Esta firma espectral inconfundible confirmó la presencia de un elemento desconocido.

El nombre «neón» fue sugerido por el hijo de Ramsay, inspirado por la palabra griega neos (νέος), que significa «nuevo».² Este nombre reflejaba perfectamente la naturaleza inédita del gas recién encontrado. El descubrimiento del neón no fue un hallazgo accidental, sino el resultado de una búsqueda metódica, habilitada tanto por la comprensión teórica de la periodicidad química como por los avances tecnológicos en la licuefacción de gases. Esta misma metodología permitió a Ramsay y Travers descubrir también el xenón poco tiempo después, completando así la familia de los gases nobles conocidos en ese momento (excepto el radón, radiactivo, identificado más tarde).¹¹ La comercialización del neón para iluminación comenzó poco después, impulsada por el ingeniero francés Georges Claude, quien presentó la primera lámpara de neón en la Feria Mundial de París de 1910 y comenzó a venderlas para publicidad en Estados Unidos alrededor de 1915.²

3. Propiedades Físicas Fundamentales: Un Gas Ligero y Frío

El neón, en su estado elemental bajo condiciones estándar (0 °C y 1 atm), es un gas monoatómico.⁶ Sus propiedades físicas reflejan su naturaleza como gas noble ligero.

• Apariencia y Densidad: Es incoloro e inodoro en su estado gaseoso natural.¹ Su característica más distintiva es el brillo rojo anaranjado que emite cuando se le somete a un campo eléctrico.¹ Es significativamente más ligero que el aire, con una densidad gaseosa a TPE de aproximadamente 0.8999 kg/m³ (o 0.900 g/L).⁸ En estado líquido, cerca de su punto de ebullición, su densidad aumenta considerablemente a unos 1.207 g/cm³.⁷
• Puntos de Fusión y Ebullición: El neón posee puntos de fusión y ebullición extremadamente bajos, indicativos de las débiles fuerzas interatómicas que lo gobiernan. Su punto de fusión se sitúa en 24.56 K (−248.59 °C) ², y su punto de ebullición en 27.104 K (−246.046 °C).² Estos valores tan bajos son una consecuencia directa de las débiles fuerzas de Van der Waals entre los átomos de neón, resultado de su configuración electrónica estable y pequeño tamaño atómico. Se requiere muy poca energía térmica para superar estas fuerzas y pasar del estado sólido al líquido, y del líquido al gaseoso.
• Rango Líquido: Una característica notable es el rango extremadamente estrecho de temperatura en el que el neón existe como líquido: solo unos 2.6 °C (desde -248.6 °C hasta -246.0 °C).¹⁵ Este estrecho margen sugiere un delicado equilibrio y una rápida transición entre el estado líquido, ligeramente más ordenado, y el estado gaseoso, altamente desordenado, subrayando nuevamente la debilidad de las interacciones interatómicas.
• Puntos Termodinámicos Clave: Su punto triple, donde coexisten las fases sólida, líquida y gaseosa en equilibrio, se encuentra a 24.556 K y 43.37 kPa.⁶ El punto crítico, por encima del cual no se puede licuar el gas por presión, está a 44.49 K y 2.76 MPa.⁶
• Propiedades Térmicas: La energía necesaria para la fusión (entalpía de fusión) es de aproximadamente 0.33-0.34 kJ/mol ⁴, y para la vaporización (entalpía de vaporización) es de 1.71-1.75 kJ/mol.⁸ Su calor específico como gas es de unos 1030 J/(kg·K) ⁸, y su conductividad térmica es baja, alrededor de 0.049 W/(m·K).⁸
• Estructura y Otras Propiedades: Cuando se solidifica, el neón adopta una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (fcc).⁶ La velocidad del sonido en el gas neón a 20 °C es de aproximadamente 435 m/s.⁶ Es diamagnético, lo que significa que es repelido débilmente por los campos magnéticos.⁴ Su módulo de compresibilidad (Bulk Modulus) es notablemente alto, 654 GPa.⁶

Tabla 1: Propiedades Físicas Clave del Neón

Estas propiedades físicas, en particular sus puntos de ebullición y fusión extremadamente bajos y su estrecho rango líquido, son cruciales para comprender sus aplicaciones, especialmente en criogenia.

4. Propiedades Químicas y Reactividad: La Estabilidad del Gas Noble

La química del neón está dominada por su posición como gas noble en el Grupo 18 de la tabla periódica.¹ Su configuración electrónica es 1s²2s²2p⁶, o de forma abreviada [He] 2s²2p⁶.⁸ Esto significa que su capa de valencia (la capa más externa, n=2) contiene 8 electrones, completando así el octeto.⁶ Esta configuración electrónica cerrada es excepcionalmente estable, lo que confiere al neón una reactividad química extremadamente baja, es decir, es químicamente inerte en la mayoría de las condiciones.¹ Su estado de oxidación más común y prácticamente único es 0.²

La renuencia del neón a participar en reacciones químicas se refleja cuantitativamente en sus altas energías de ionización. La primera energía de ionización, la energía requerida para arrancar el electrón más externo de un átomo gaseoso, es muy alta: 2080.7 kJ/mol.⁸ Las energías de ionización sucesivas, para arrancar el segundo, tercero, y hasta el octavo electrón, aumentan drásticamente, requiriendo cantidades enormes de energía, lo que subraya la fuerte atracción del núcleo sobre sus electrones y la estabilidad de la configuración electrónica completa.⁸

Tabla 2: Propiedades Químicas y Atómicas del Neón

La electronegatividad, que mide la tendencia de un átomo a atraer electrones dentro de un enlace químico, es difícil de definir de manera estándar para el neón debido a su falta de tendencia a formar enlaces. Algunas escalas, como la de Pauling, le asignan un valor alto (4.0) ⁴, posiblemente reflejando la fuerte atracción del núcleo sobre sus propios electrones (relacionado con la alta energía de ionización) más que una tendencia a atraer electrones en un enlace que no forma fácilmente. Otras escalas, como la de Allen, lo clasifican como el elemento más electronegativo ¹⁶, mientras que algunas fuentes consideran su electronegatividad Pauling como desconocida.¹⁰ Esta ambigüedad subraya la dificultad de aplicar conceptos de enlace tradicionales a un elemento tan inerte.

A pesar de su inercia general, la investigación ha demostrado que el neón no es absolutamente no reactivo. Bajo condiciones específicas, se han observado o predicho ciertas especies que contienen neón:

• Iones: En estudios de espectrometría de masas y óptica, se han detectado iones como Ne⁺, (NeAr)⁺, (NeH)⁺ y (HeNe)⁺.⁶ La formación de estos iones requiere una energía considerable, explicando por qué se observan principalmente en entornos de alta energía como plasmas.
• Compuestos Potenciales: Se ha informado de la posible formación de un compuesto inestable con flúor, aunque su existencia como compuesto químico verdadero sigue siendo objeto de debate.⁸
• Hidratos/Clatratos: A altas presiones (350–480 MPa) y bajas temperaturas (-30 °C), el neón puede formar un hidrato de clatrato inestable, donde los átomos de Ne quedan atrapados físicamente dentro de una estructura de hielo de agua, sin formar enlaces químicos directos con el agua.⁶
• Complejos Débiles: Se han estudiado teórica o espectroscópicamente numerosos complejos débilmente unidos, mantenidos por fuerzas de Van der Waals o interacciones de coordinación muy débiles. Ejemplos incluyen Ne-H-Cl, Ne-NiCO, Cr(CO)₅Ne, complejos con fullerenos o benceno.⁶ Estos no representan enlaces químicos convencionales y suelen ser transitorios o requerir condiciones extremas para su observación.

La existencia de estas especies, aunque efímeras o formadas bajo condiciones forzadas, demuestra que la «inercia» del neón es relativa. El término «gas noble» es quizás más apropiado que «gas inerte», reconociendo su gran estabilidad pero no una ausencia absoluta de interacciones químicas en el límite de la investigación actual.

5. Isótopos del Neón: Variaciones Atómicas

Como todos los elementos, el neón existe en forma de isótopos, que son átomos con el mismo número de protones (10 para el neón) pero diferente número de neutrones en el núcleo. El neón natural es una mezcla de tres isótopos estables: ²⁰Ne, ²¹Ne y ²²Ne.²

Tabla 3: Isótopos Estables del Neón

(Referencias: ²)

La abrumadora predominancia del isótopo ²⁰Ne (más del 90%) es un legado directo de su origen estelar. El neón se forma principalmente en el núcleo de estrellas masivas (más de tres masas solares) a temperaturas superiores a 100 megakelvins, a través del proceso alfa, que implica la fusión sucesiva de núcleos de helio (partículas alfa, ⁴He).⁶ Procesos como la fusión de ¹⁶O con ⁴He favorecen la producción de ²⁰Ne, que efectivamente consta de 5 partículas alfa (10 protones y 10 neutrones).

Los isótopos ²¹Ne y ²²Ne son considerablemente menos abundantes, lo que sugiere vías de formación menos comunes o posteriores. Estos isótopos tienen un origen mixto: son en parte primordiales, formados durante la nucleosíntesis estelar inicial y presentes desde la formación del Sistema Solar, y en parte nucleogénicos o cosmogénicos.¹⁶ El neón nucleogénico se produce dentro de la Tierra por reacciones nucleares, como la captura de neutrones por magnesio (²⁴Mg y ²⁵Mg) seguida de la emisión de una partícula alfa, generando ²¹Ne y ²²Ne respectivamente.¹⁶ El neón cosmogénico se produce por la interacción de rayos cósmicos con núcleos atómicos en la atmósfera o en rocas expuestas. La detección de enriquecimientos de ²¹Ne cosmogénico en gases volcánicos ⁸ o variaciones en las proporciones isotópicas en aguas subterráneas ²² proporciona herramientas valiosas para la geocronología y el rastreo de procesos geológicos. La presencia de elevadas cantidades de ²⁰Ne en algunos diamantes sugiere la existencia de un reservorio de neón de composición solar primordial atrapado en el interior de la Tierra.⁸

Además de los isótopos estables, se conocen numerosos isótopos radiactivos del neón, con números másicos que van desde ¹⁶Ne hasta ³⁴Ne.⁴ Todos ellos tienen vidas medias muy cortas, generalmente inferiores a un segundo ², y no se encuentran de forma natural en cantidades significativas. El isótopo radiactivo ²¹Ne ha sido considerado para uso como marcador radiactivo en medicina e investigación.¹⁸

6. El Espectro Luminoso del Neón: La Firma Roja-Anaranjada

Una de las características más llamativas y conocidas del neón es su capacidad para emitir una luz brillante de color rojo anaranjado cuando se le aplica una descarga eléctrica a baja presión.¹ Este fenómeno es el resultado directo de la estructura electrónica del átomo de neón y los principios de la mecánica cuántica.

Cuando una corriente eléctrica de alto voltaje (varios miles de voltios) pasa a través del gas neón contenido en un tubo ²⁴, los electrones del gas absorben energía y son promovidos a niveles de energía más altos, es decir, se «excitan».²⁷ Estos estados excitados son inestables. Los electrones tienden a regresar rápidamente a sus niveles de energía más bajos y estables (estado fundamental). Al hacerlo, liberan el exceso de energía en forma de fotones, que son partículas de luz.²⁷

Crucialmente, según la mecánica cuántica, los electrones en un átomo solo pueden ocupar niveles de energía discretos y específicos. Por lo tanto, las transiciones entre estos niveles solo pueden ocurrir con la emisión de fotones de energías muy específicas, correspondientes a la diferencia de energía entre el nivel inicial y final de la transición (ΔE = hf = hc/λ, donde h es la constante de Planck, f es la frecuencia y λ es la longitud de onda de la luz).²⁷ El conjunto de todas las longitudes de onda (o colores) de luz que un elemento puede emitir de esta manera constituye su espectro de emisión atómica, que es único para cada elemento y actúa como una huella dactilar espectral.²⁷

En el caso del neón, muchas de las transiciones electrónicas permitidas que resultan en la emisión de luz visible corresponden a fotones en las regiones roja y naranja del espectro electromagnético. Estas líneas espectrales son particularmente intensas, lo que significa que estas transiciones ocurren con alta probabilidad.²⁴ Aunque el espectro del neón también contiene líneas en otras partes del espectro visible (verde, amarillo), la predominancia e intensidad de las líneas rojas y naranjas hace que el color percibido globalmente sea el característico brillo rojo anaranjado.²⁴

Algunas de las líneas visibles prominentes en el espectro del neón incluyen ²⁴:

• 540.1 nm (verde)
• 585.2 nm (amarillo)
• 616.4 nm (naranja)
• 632.8 nm (rojo) – Esta es la línea utilizada en los láseres He-Ne más comunes.
• 640.2 nm (rojo)
• 703.2 nm (rojo)

Este espectro distintivo contrasta con los colores emitidos por otros gases nobles bajo excitación eléctrica: el helio emite luz amarilla, el argón puede emitir rojo o azul, el kriptón amarillo-verde y el xenón azul-verde.⁴ La precisión y singularidad de estas líneas espectrales, dictadas por la estructura cuántica del átomo, no solo explican el color de los letreros de neón, sino que también son fundamentales para aplicaciones como la espectroscopia y, de manera crucial, para el funcionamiento de los láseres de helio-neón, que aíslan y amplifican una de estas transiciones específicas.

7. Aplicaciones Clave del Neón: Más Allá de los Letreros

Aunque indeleblemente asociado con la publicidad luminosa, las propiedades únicas del neón le confieren utilidad en diversas áreas tecnológicas y científicas.

7.1 Iluminación y Señalización: El Uso Icónico

El uso más reconocido del neón es en la fabricación de letreros luminosos, una aplicación que data de principios del siglo XX gracias al trabajo pionero de Georges Claude.⁵ Estos letreros consisten típicamente en tubos de vidrio, que pueden ser curvados para formar letras o diseños, llenos de gas neón a baja presión.¹⁷ Al aplicar un alto voltaje entre los electrodos situados en los extremos del tubo, se produce una descarga eléctrica que excita los átomos de neón, haciéndolos emitir su característica luz roja anaranjada.²⁴

Es importante destacar que solo los letreros que brillan con este color rojo anaranjado contienen neón puro.⁹ Para obtener otros colores, se utilizan diferentes gases nobles (como argón para azul o kriptón para verde pálido) o mezclas de gases, a menudo con una pequeña cantidad de vapor de mercurio. La radiación ultravioleta emitida por la descarga en mercurio excita un recubrimiento de fósforo en el interior del tubo, que a su vez emite luz visible de diversos colores, similar al funcionamiento de las lámparas fluorescentes.⁷ Combinando diferentes gases y fósforos, se puede obtener una amplia paleta de colores.²⁹

Más allá de los letreros, las lámparas de neón pequeñas (como el tipo NE-2) han tenido un uso extendido como indicadores de alto voltaje o luces piloto en equipos electrónicos y electrodomésticos.⁷ Su funcionamiento en esta aplicación se basa en una propiedad diferente: su voltaje de ruptura (breakdown voltage) bien definido, típicamente entre 90 y 110 voltios para las lámparas NE-2.¹² Por debajo de este umbral, el gas apenas conduce electricidad; por encima, se ioniza y comienza a brillar. Esta característica de «encendido» nítido, combinada con una corriente de funcionamiento muy baja (del orden de miliamperios o incluso menos ³⁴) y la capacidad de operar directamente con corriente alterna (con una resistencia limitadora de corriente en serie ³⁴), las convirtió en una solución simple, económica y de bajo consumo para indicar la presencia de voltaje de red durante décadas. Históricamente, también se usaron en las primeras pantallas de televisión mecánica y en los tubos Nixie, que eran displays alfanuméricos.⁷

Actualmente, muchas de las aplicaciones tradicionales de iluminación y señalización de neón están siendo reemplazadas por la tecnología LED («Neón LED Flex»), que imita la apariencia del neón tradicional pero ofrece mayor eficiencia energética, durabilidad, flexibilidad y una gama más amplia de colores y efectos dinámicos.²⁵ Sin embargo, el neón gaseoso sigue siendo relevante en indicadores de alto voltaje y en aplicaciones donde su espectro específico es necesario.

7.2 Tecnología Láser: El Láser de Helio-Neón (He-Ne)

El láser de helio-neón (He-Ne) fue uno de los primeros láseres de gas inventados (en 1960) y el primero en operar en modo de onda continua (CW).³⁸ Durante mucho tiempo, fue uno de los láseres más comunes y utilizados en diversas aplicaciones científicas e industriales.⁴⁰

El medio activo de este láser es una mezcla de gas helio y neón, típicamente en una proporción de 5:1 a 10:1 a favor del helio, contenida a baja presión en un tubo de descarga de vidrio sellado.³⁸ El funcionamiento del láser He-Ne depende de un ingenioso mecanismo de bombeo indirecto. Una descarga eléctrica aplicada a través del gas excita eficientemente los átomos de helio a estados de energía metaestables (estados excitados de larga duración).³⁸ La clave del proceso reside en una coincidencia afortunada: la energía de estos estados metaestables del helio es casi idéntica a la de ciertos niveles de energía excitados del neón (específicamente los niveles 4s y 5s).³⁸ Cuando un átomo de helio excitado colisiona con un átomo de neón en estado fundamental, la energía se transfiere de manera muy eficiente y selectiva al átomo de neón (transferencia de energía resonante por colisión): He* + Ne → He + Ne*.³⁸

Este proceso puebla preferentemente los niveles superiores del neón necesarios para la acción láser. Los niveles inferiores correspondientes se despueblan rápidamente, creando así la condición esencial para la amplificación láser: una inversión de población (más átomos en el estado excitado superior que en el inferior).³⁸ Una vez lograda la inversión, un fotón emitido espontáneamente por un átomo de neón puede inducir (estimular) a otros átomos de neón excitados a emitir fotones idénticos (en fase, dirección y longitud de onda). Estos fotones rebotan entre dos espejos que forman una cavidad óptica resonante en los extremos del tubo, amplificando la luz en cada pasada hasta que un haz láser coherente y direccional emerge a través del espejo parcialmente reflectante.⁴³

La transición láser más común y conocida del He-Ne produce luz roja visible a una longitud de onda muy precisa de 632.8 nm.³⁸ Sin embargo, ajustando la óptica de la cavidad, se pueden seleccionar otras transiciones para producir luz láser en diferentes longitudes de onda, como verde (543.5 nm), amarillo (594 nm), naranja (612 nm) e infrarrojo (1152 nm, 1523 nm, 3391 nm).³⁸

Los láseres He-Ne son apreciados por su excelente calidad de haz (baja divergencia, perfil gaussiano), alta coherencia y extraordinaria monocromaticidad (pureza espectral), con versiones estabilizadas que mantienen la longitud de onda constante con una precisión extrema.³⁹ Aunque su potencia de salida y eficiencia energética son relativamente bajas ³⁸, estas características los hicieron ideales para aplicaciones como la lectura de códigos de barras (un uso histórico ahora dominado por diodos láser) ³⁹, holografía ²⁴, interferometría, metrología, alineación de sistemas ópticos, demostraciones educativas en óptica ⁴¹, y algunas aplicaciones médicas como la bioestimulación para analgesia, antiinflamación y cicatrización de tejidos.⁴⁶ Aunque los diodos láser han reemplazado a los He-Ne en muchas aplicaciones debido a su menor costo, tamaño y mayor eficiencia, el láser He-Ne sigue siendo la opción preferida en aplicaciones que requieren la máxima coherencia y estabilidad de longitud de onda.

7.3 Criogenia: Neón Líquido como Refrigerante

El neón, cuando se licúa enfriándolo por debajo de su punto de ebullición (~27 K o -246 °C), se utiliza como refrigerante criogénico.² La criogenia es la ciencia y tecnología de producir y utilizar temperaturas extremadamente bajas (generalmente por debajo de -150 °C o 123 K).⁴⁷

La principal ventaja del neón líquido como criógeno es su capacidad de refrigeración por unidad de volumen, que es notablemente alta: más de 40 veces superior a la del helio líquido y más de 3 veces superior a la del hidrógeno líquido.⁷ Esto lo hace atractivo para aplicaciones donde el espacio es limitado pero se requiere una refrigeración potente en su rango de temperatura.

El neón líquido ocupa un nicho de temperatura específico en el panorama criogénico. Su rango operativo (alrededor de 25-40 K ²⁹) se sitúa entre el del nitrógeno líquido (el criógeno más común, que hierve a 77 K o -196 °C ⁴⁹) y los criógenos de temperatura más baja como el hidrógeno líquido (~20 K) y el helio líquido (~4 K).⁴⁸ Por lo tanto, el neón líquido es útil cuando se necesitan temperaturas significativamente más bajas que las alcanzables con N₂, pero donde el frío extremo (y el mayor costo y complejidad de manejo) del He líquido no es necesario o es indeseable. Aplicaciones específicas incluyen el enfriamiento de detectores infrarrojos ultrasensibles y otros equipos en la industria aeroespacial y aeronáutica ⁷, así como en investigación científica fundamental.¹⁸

A pesar de su alta capacidad refrigerante volumétrica, el uso del neón líquido es menos común que el del nitrógeno o el helio. Esto se debe principalmente a su costo y disponibilidad. El neón debe extraerse exclusivamente del aire atmosférico mediante destilación fraccionada, donde se encuentra en concentraciones muy bajas (~18 ppm).² Esto hace que su producción sea inherentemente costosa en comparación con el nitrógeno (el componente principal del aire) o el helio (que a menudo se extrae de yacimientos de gas natural donde puede estar mucho más concentrado).⁷

Tabla 4: Comparación de Refrigerantes Criogénicos Comunes

La elección del criógeno adecuado depende de la temperatura requerida, el volumen disponible, el costo, la seguridad y la logística de suministro. El neón ofrece una solución valiosa para un rango específico de aplicaciones criogénicas de alto rendimiento.

7.4 Otras Aplicaciones Industriales y de Investigación

Además de los usos principales en iluminación, láseres y criogenia, el neón encuentra aplicación en otras áreas especializadas:

• Fabricación de Semiconductores: El neón es un componente importante en las mezclas de gases utilizadas en los láseres excimer. Estos láseres generan luz ultravioleta de alta potencia empleada en procesos críticos de fotolitografía para la fabricación de circuitos integrados y para el recocido de películas de polisilicio en la producción de pantallas planas.⁷
• Equipos de Buceo: Aunque menos común que el helio, el neón se ha utilizado en algunas mezclas de gases respirables (como Neox, una mezcla de neón y oxígeno) para buceo a gran profundidad. Su menor efecto narcótico en comparación con el nitrógeno a altas presiones es una ventaja, aunque su costo y densidad pueden ser factores limitantes.¹⁰
• Investigación Fundamental: Como gas noble arquetípico, el neón es objeto de estudio en física atómica y molecular, química de gases nobles (explorando los límites de la reactividad ²³), ciencia de materiales a bajas temperaturas, y en cosmochemistry y geociencias para entender la formación planetaria y procesos terrestres a través del análisis isotópico.⁸

8. Abundancia, Obtención y Seguridad

La presencia del neón en el universo contrasta marcadamente con su disponibilidad en la Tierra. Es el quinto elemento más abundante en el cosmos por masa, después del hidrógeno, helio, oxígeno y carbono.² Su formación en estrellas masivas asegura su amplia distribución universal.⁶ Sin embargo, en nuestro planeta, el neón es un gas traza. Constituye solo alrededor de 18.2 partes por millón (ppm) por volumen en la atmósfera terrestre, lo que equivale a aproximadamente 1 parte en 55,000.² Su concentración en la corteza terrestre es aún menor.

Esta notable diferencia entre la abundancia cósmica y terrestre se explica por las propiedades intrínsecas del neón: su alta volatilidad (tiende a permanecer en estado gaseoso) y su extrema inercia química.⁶ Durante la formación temprana del Sistema Solar y de la Tierra, el neón, al no formar compuestos químicos estables que pudieran anclarlo a materiales sólidos o líquidos, y siendo un gas ligero, escapó fácilmente de los planetesimales y de la gravedad del joven planeta Tierra, especialmente bajo el calor del Sol naciente.⁶

La única fuente comercial viable de neón es la atmósfera terrestre. Se obtiene industrialmente como un subproducto de la licuefacción del aire y su posterior destilación fraccionada, un proceso diseñado principalmente para separar nitrógeno y oxígeno, los componentes mayoritarios del aire.² El neón, junto con el helio, se concentra en una fracción específica durante este proceso y requiere pasos adicionales de purificación, como la adsorción en carbón activado para eliminar el helio.¹⁰ Debido a su baja concentración atmosférica y a que su producción está ligada a la industria de separación de aire a gran escala (optimizada para N₂ y O₂), el neón es considerablemente más raro y caro de obtener que otros gases atmosféricos como el argón, o incluso que el helio extraído de yacimientos de gas natural.⁷

En cuanto a la seguridad, el neón es químicamente inerte y no tóxico.⁵ Sin embargo, se clasifica como un asfixiante simple.⁷ Esto significa que, aunque no tiene efectos tóxicos directos, en concentraciones elevadas en espacios cerrados o mal ventilados, puede desplazar el oxígeno del aire. La inhalación de una atmósfera deficiente en oxígeno puede provocar mareos, náuseas, vómitos, pérdida de consciencia y, en casos extremos, la muerte por asfixia.⁷ Por lo tanto, se deben tomar precauciones adecuadas al trabajar con grandes cantidades de gas neón, asegurando una ventilación adecuada. Adicionalmente, el manejo de neón líquido presenta el riesgo de quemaduras por frío extremo (congelación) en contacto con la piel o los ojos, y los contenedores de gas comprimido o líquido deben manejarse siguiendo las normativas de seguridad para gases a presión.⁵¹

9. Conclusión: El Legado Brillante del Neón

El neón (Ne), el décimo elemento de la tabla periódica, encapsula la elegancia de la química de los gases nobles. Descubierto a finales del siglo XIX como el «nuevo» gas mediante la meticulosa aplicación de la destilación fraccionada del aire licuado ², su identidad fue inmediatamente confirmada por su espectacular y distintiva emisión de luz roja anaranjada bajo excitación eléctrica.¹¹ Esta propiedad, arraigada en su estable configuración electrónica de octeto completo ⁶ y las transiciones cuánticas permitidas ²⁷, no solo le dio fama mundial a través de los icónicos letreros de neón ⁷, sino que también sentó las bases para tecnologías posteriores como el láser de helio-neón.³⁸

Su extrema inercia química y sus bajísimos puntos de fusión y ebullición ⁸, también derivados de su estabilidad electrónica y débiles fuerzas interatómicas, definen sus otras aplicaciones clave, particularmente en criogenia, donde ofrece una alta capacidad de refrigeración volumétrica en un nicho de temperatura específico entre el nitrógeno y el helio líquidos.⁷ Aunque su rareza terrestre y el costo asociado a su extracción del aire limitan su uso masivo ⁷, el neón sigue siendo indispensable en áreas especializadas.

La historia del neón ilustra cómo las propiedades fundamentales de un elemento, dictadas por su estructura atómica, pueden traducirse en una sorprendente diversidad de aplicaciones tecnológicas y un impacto cultural duradero. A pesar de la aparición de tecnologías alternativas, como los LEDs que reemplazan a los letreros tradicionales ²⁵ o los diodos láser que compiten con los He-Ne en ciertos ámbitos ³⁸, el neón no ha perdido su relevancia. Más bien, está transitando de usos visibles y generalizados a roles más especializados pero cruciales en la alta tecnología, como en la fabricación de semiconductores ⁷, la holografía de precisión ³⁹ y la criogenia avanzada.⁷ El legado brillante del neón continúa iluminando no solo nuestras ciudades, sino también las fronteras de la ciencia y la ingeniería.

Obras citadas

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48. TECNOLOGIA DE LOS PROCESOS CRIOGENICOS – UNAM, fecha de acceso: abril 21, 2025, https://ru.dgb.unam.mx/bitstream/20.500.14330/TES01000338227/3/0338227.pdf

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50. ¿Qué gases se utilizan en la congelación criogénica? – Air Liquide, fecha de acceso: abril 21, 2025, https://es.airliquide.com/soluciones/criogenia-alimentaria/que-gases-se-utilizan-en-la-congelacion-criogenica

51. Tratamiento criogénico – Carburos Metalicos, fecha de acceso: abril 21, 2025, https://www.carburos.com/applications/cryotreating-for-metals-materials-processing

52. Líquidos criogénicos: qué son, cómo se obtienen y para qué se utilizan – Cryospain, fecha de acceso: abril 21, 2025, https://cryospain.com/es/liquidos-criogenicos

53. Neón | PPT – SlideShare, fecha de acceso: abril 21, 2025, https://es.slideshare.net/slideshow/nen-8012988/8012988