De wetenschap van neongas

De wetenschap van neongas is verrassend eenvoudig: het gas neon werd in 1898 ontdekt door William Ramsay en Morris Travers toen zij het isoleerden in hun atoomspectometer. Zij ontdekten onmiddellijk de rood-oranje kleur die neon schijnt wanneer het elektrisch wordt geladen en gaven het de Oudgriekse naam voor ‘nieuw’: neon. Vanaf dat moment ontwikkelde de geschiedenis van neon zich zeer snel: tegen 1902 werd neongas in industriële hoeveelheden verkocht en tegen 1912 verschenen er neonreclames als opvallende reclameborden in Parijs.

Hoe werken neonlampen?

Neon behoort tot de edelgassen, samen met helium, argon, krypton, xenon en radon. Samen vormen zij groep 18 van het periodiek systeem. De edelgassen staan bekend om hun eigenschap dat ze zeer onreactief zijn: dit komt doordat ze allemaal een volledige buitenste schil van elektronen hebben, ze zijn dus volkomen stabiel.

Dit betekent dat neon kleurloos, reukloos en inert is bij kamertemperatuur, het is dus ook niet gevaarlijk. Het is van nature aanwezig in de lucht die je inademt en zelfs in de exosfeer van de maan. Zodra je het in hogere dichtheid isoleert (hier komt de glazen buis om de hoek kijken) en er een matige elektrische spanning op zet, wordt het reactief en gaat het gloeien.

Neonlampen bestaan dus uit een afgesloten glazen buis met daarin een kleine hoeveelheid neongas. Aan elk uiteinde van de buis bevindt zich een elektrode, waarmee de buis op een elektrische stroombron kan worden aangesloten en een elektrisch circuit tot stand kan worden gebracht. Zodra elektrische spanning op de neonatomen wordt toegepast, verwijdert de energie één elektron uit de buitenste schil van het atoom – aangezien op dit punt één elektrode verloren is, zijn de neonatomen positief geladen en worden zij aangetrokken tot de negatieve terminal, terwijl de enige elektronen worden aangetrokken tot de positieve terminal.

Door deze beweging van atomen en elektroden wordt licht geproduceerd: wanneer atomen elkaar raken en elektroden energie in de vorm van een foton vrijgeven, worden licht en warmte geproduceerd.

De elektroden van elk edelgas geven een specifieke en karakteristieke golflengte van fotonen af, die de kleur bepaalt waarin het gas zal schijnen – neon bijvoorbeeld gloeit rood/oranje.

De kleur van neon is strikt oranjerood, in zijn zuivere vorm en in een doorzichtige glazen buis maakt het de kleur klassiek rood. Alle neonreclames die niet in klassiek rood zijn, bevatten in feite niet het gas neon. Elk edelgas straalt bij blootstelling aan hoogspanning in zijn eigen kleur; helium wordt bijvoorbeeld roze, krypton straalt geel/groen, xenon straalt in lavendelblauw en argon in lichtblauw. Radon is het enige edelgas dat niet op elektriciteit reageert door in kleur op te lichten, en is dus het enige edelgas dat nooit in neonreclames wordt gebruikt. Tegenwoordig bevatten alle kleuren behalve het klassieke rood echter argon. Dat komt omdat argon het gas is dat de minste elektrische input nodig heeft om te reageren en dus de minste energie verbruikt van allemaal.

Het bredere spectrum van neonlichtkleuren wordt bereikt door verschillende soorten coating te gebruiken voor het glas dat voor de buizen wordt gebruikt: dat is de reden waarom neonbuizen meestal wit zijn als ze uit staan, of soms getint. Dus terwijl klassiek rood en klassiek blauw zijn gemaakt van doorzichtig glas en respectievelijk neon- en argonglas, worden alle andere kleuren bereikt door het glas te manipuleren, hetzij met fluorescerende poeders (zoals voor roze, paarse of groene neons) of door het glas daadwerkelijk te kleuren (voor oranje, kobaltblauw en robijnrood), in plaats van met het gas.

Het vereiste elektrische vermogen voor neonreclames, d.w.z. een typisch “open” bord, is ongeveer 90 watt, waardoor het eigenlijk efficiënter is in termen van energieverbruik dan een fluorescerende gloeilamp. Bovendien gaan neonlichten doorgaans zo’n 10 jaar mee, waarna ze gewoon met gas moeten worden bijgevuld.

Interessant zijn de alternatieve toepassingen van neon: vacuümbuizen, lichtmeterbuizen, televisiebuizen en andere, hoewel de meest interessante en buisloze toepassing waarschijnlijk cryonics zou moeten zijn: het invriezen van lijken om ze te bewaren, in het vertrouwen dat we in de toekomst de nodige medische technologie zullen hebben ontwikkeld om ze weer tot leven te wekken. In film en kunst is neon de afgelopen 100 jaar voortdurend geassocieerd met futurisme – we denken dat je zou kunnen zeggen dat neon een van die gevallen is waarin de wetenschap van neon eigenlijk het bewijs blijkt te leveren voor een schijnbaar ongegronde culturele perceptie.