VZÁCNÉ PLYNY [5] Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Věra Pavlátová. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785. Provozuje Národní ústav pro vzdělávání, školské poradenské zařízení a zařízení pro další vzdělávání pedagogických pracovníků (NÚV).

Autor: Mgr. Věra Pavlátová, zpracováno 21. 2. 2012 Anotace: Materiál vychází ze vzdělávací oblasti Člověk a příroda, vzdělávacího oboru Chemie, Anorganická chemie. Žáci se dozvídají informace o vzácných plynech. Očekávaný výstup dle ŠVP: Druh učebního materiálu: Cílová skupina: Stupeň a typ vzdělávání: Typická věková skupina: Žák charakterizuje významné zástupce prvků a jejich sloučeniny, zhodnotí jejich surovinové zdroje, využití v praxi a vliv na životní prostředí. Prezentace, DUM. Je možné ji použít v rámci expozice i fixace, délka aktivity 40 minut. Žák, naplňuje zde KK k řešení problémů, k učení, komunikativní, sociální a personální. Gymnaziální vzdělávání 15−16 let, 5. třída − kvinta / I. ročník KLIKNĚTE NA F 5

Najděte ve větě ukrytý prvek! NECH TU HELI, UMĚLČE JEDEN! Je to vzácný plyn, ve vzduchu je ho méně než 1 %. Používá se k plnění balonů, není výbušný. Když ho vdechnete, mluvíte jak Šmoula  [1] až [3]

Najděte ve větě ukrytý prvek! EMAN ŘÍKAL: JÁ NE, ON TO BYL! Prvek patří mezi vzácné plyny a používá se do reklamních svítících nápisů. [4]

Najděte ve větě ukrytý prvek! TADY BLÍZKO JE BAR GONDOLA! Je to vzácný plyn, ve vzduchu je ho méně než 1 %. Používá se ke svařování. Používají ho při plnění sáčků s brambůrky, ale i v NASA. [6]

Najděte ve větě ukrytý prvek! PRINCEZNO XENO, NAJDI NÁŠ ÚKRYT! Je to vzácný plyn. Vyskytuje se i v meteoritech. Plní se jím výbojky. [5]

Najděte ve větě ukrytý prvek! KRÁL CTIRAD ONU KRÁSKU VYSVOBODIL. Patří mezi vzácné plyny. Je radioaktivní, může způsobit rakovinu. V lázních Jáchymov se používá radonová voda k léčbě kloubů. [7] [8]

Co to jsou vzácné plyny? Říká se jim vzácné, nebo-li inertní plyny, ani jedno není správně − v přírodě se vyskytují i vzácnější prvky a zcela inertní (netečné, nereagující) také nejsou, Kr, Xe a Rn tvoří například fluoridy. Patří sem: helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, a ununoctium − syntetický prvek připravený v urychlovači částic. Ostatní vzácné plyny lze vyrobit destilací zkapalněného vzduchu. Většinu jich objevil sir William Ramsay. Hezký Nevěrný Arnošt Krátil Xenii Rána.  Herbert Nechce Armádní Krasavici Xenii Ranit. [10] W. Ramsay

Charakteristika dle psp: VIII.A = 18. skupina, 8 valenčních elektronů, elektronová konfigurace ns2np6 (kvůli zcela zaplněným valenčním orbitalům prvky téměř nereagují) Mají vysoké ionizační energie, vyskytují se jako jednoatomové částice. [9]

Objevy vzácných plynů: V roce 1894 objevili sir William Ramsay a lord William Rayleigh argon. Helium bylo nejprve zjištěno na Slunci, v roce 1895 ho Ramsay a nezávisle na něm Per Theodor Cleve zjistil v nerostu cleveitu. V roce 1898 objevil Ramsay a M. W. Travers krypton, xenon a neon (Nobelova cena v r. 1904). Radon (radonovou emanaci) objevil roku 1900 Friedrich Ernst Dorn. [10] Ramsay Cleveit je oxid uranu a vzácných zemin s obsahem vzácných plynů, zejména helia. [11] Dorn

Fyzikální a chemické vlastnosti: Lehké bezbarvé plyny bez chuti a zápachu Nehořlavé, nevýbušné, nedýchatelné Vyskytují se ve vzduchu, nejvíce argon (0,93 %), helium se vyskytuje také na Slunci, ve vesmíru, v zemním plynu a v nerostu cleveitu. Mají valenční vrstvu zcela zaplněnou elektrony − téměř se neslučují. [15]

Výroba: Všechny plyny, s výjimkou helia a radonu, jsou získávány destilací zkapalněného vzduchu. Helium se získává ze zemního plynu po zkapalnění ostatních složek. Frakce dle tv: Složka teplota varu Xenon -108 °C Krypton -153 °C Kyslík -183 °C Argon -186 °C Dusík -196 °C Neon -246 °C Vodík -253 °C Helium -269 °C [12] Destilace vzduchu

Helium (helios = Slunce) http://www.youtube.com/watch?v=ssrjLd5W_h0&feature=related Helium (helios = Slunce) [13] Zcela inertní, el. konf. 1s2 Objeven při pozorování sluneční korony při zatmění Slunce 1868. V kapalném stavu je supravodivé (nulový odpor) a supratekuté (nulová viskozita). Použití: plnění balonů a vzducholodí (vysoká cena a ztráty díky snadnému pronikání He materiálem), příprava dýchací směsi pro potápěče (zamezuje Kesonově nemoci), chladivo, inertní atmosféra − chirurgie, svařování Mg a Al, kryogenika Úkoly: Co je to Kesonova nemoc? Čím se zabývá kryogenika? Zajímavost: Tepelná vodivost kapalného helia je 3 000 000x větší než mědi.

Neon (neos = nový) Elektronová konfigurace [He] 2s2 2p6 [4] Elektronová konfigurace [He] 2s2 2p6 Nejsou známy jeho sloučeniny. Tvoří 0,0018 % vzduchu. Použití: plnění žárovek, osvětlovacích těles, výbojek a laserů, kryogenika Zajímavost: Neon byl pojmenován dvanáctiletým Ramseyovým synem, který se se zájmem díval na nové, šarlatově červené světlo, které vycházelo ze spektrální trubice. Syn navrhl tento prvek pojmenovat jako nový − neon.

Argon (argos = líný) Elektronová konfigurace [Ne] 3s2 3p6 [14], [15] Elektronová konfigurace [Ne] 3s2 3p6 Tvoří 0,93 % vzduchu. Září při větší koncentraci červeně, při nižší přechází přes fialovou a modrou až k bílé barvě. Použití: plnění výbojek a žárovek, ochranná atmosféra při svařování (Al, Ti) a při práci s hořlavinami, výroba plazmatu ICP, inertní atmosféra potravin (chipsy)

Krypton (kryptos = skrytý) Elektronová konfigurace [Ar] 4s2 3d10 4p6 Přítomen ve vzduchu, vzniká i jaderným štěpením uranu. Chemické sloučeniny tvoří pouze vzácně s fluorem a kyslíkem, všechny jsou velmi nestálé a jsou mimořádně silnými oxidačními činidly. Použití: plnění žárovek a zářivek, izotopová metoda zjišťování stáří hornin, navigační světla (letiště), plnění izolačních dvojskel [15], [16]

Xenon (xenos = cizí) Elektronová konfigurace [Kr] 5s2 4d10 5p6 [15] [17] Elektronová konfigurace [Kr] 5s2 4d10 5p6 Chemické sloučeniny tvoří pouze vzácně s fluorem a kyslíkem (trioxid xenonu je silně explozivní). Xenon byl nalezen i v některých pramenech minerálních vod, kam se dostává jako produkt rozpadu izotopů uranu a plutonia. Jeho záření působí baktericidně a xenonové výbojky nalézají využití pro dezinfekci. Díky Xe výbojkám je možno fotografovat a filmovat velmi rychlé děje (průlet vystřelené kulky překážkou, výbuchy apod.) Používá se i v izotopové metodě zjišťování stáří hornin a meteoritů. Majáky, světla aut

Průměrné koncentrace radonu [8] [18] Elektronová konfigurace [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p6 Chemické sloučeniny tvoří stejně jako krypton a xenon pouze vzácně s fluorem a kyslíkem. Tvoří 20 nestabilních izotopů. Nalézá se díky jaderným rozpadům ve vývěrech podzemních minerálních vod, může však v malých dávkách vyvěrat sám z podloží přímo v plynné podobě − nutnost hlídání množství Rn v budovách (možnost rakoviny plic). Použití: krátkodobé lokální ozařování tkání, radonové koupele (balneologie), zjišťování stáří podzemních vod Průměrné koncentrace radonu v ovzduší: Úkol: Zjistěte, kde jsou v ČR oblasti se zvýšeným výskytem Rn. Kde využívají radonové koupele?

VYLUŠTĚTE KŘÍŽOVKU: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Neonem se plní žárovky a ……. V balneologii se využívá ….. Objevitel většiny vzácných plynů. Helium je supravodivé ve skupenství …….. Proces výroby vzácných plynů. Využívá se pro filmování rychlých dějů. Je v červených reklamních nápisech.

Řešení: 1. V Ý B O J K Y 2. R A D N 3. M S 4. P L É 5. E T I C 6. X 7. [15]

PŘIŘAĎTE SOUVISEJÍCÍ DVOJICE: HELIUM NEON ARGON KRYPTON XENON RADON FILMOVÁNÍ RYCHLÝCH DĚJŮ SVAŘOVÁNÍ PLNĚNÍ BALONŮ BALNEOLOGIE PLNĚNÍ LASERŮ, VÝBOJEK NAVIGAČNÍ SVĚTLA NA LETIŠTÍCH

Použité zdroje: Obrázky byly staženy dne 21. 2. 2012 mezi 8.00 a 23.00 FLEMR, V., DUŠEK, B.: Chemie I pro gymnázia. Praha : SPN 2001. ISBN 8072351478. Použity kliparty zakoupeného softwaru Microsoft Office 2010 − dostupné pod licencí Microsoft Office 2010. Denisnata. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: <http://www.dreamstime.com/child-with-balloons-image13968373> 1. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: <http://gimp- savvy.com/cgi-bin/img.cgi?noaaF63CFXlGHfc32> 2. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: <http://www.clker.com/clipart-yellow-flying-balloon.html> 3. Pslawinski. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NeTube.jpg> 4. Alchemist-hp. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Edelgase_in_Entladungsroehren.jpg > 5. Alchemist-hp. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Argon_discharge_tube.jpg> 6.

Použité zdroje: Obrázky byly staženy dne 21. 2. 2012 mezi 8.00 a 23.00 [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: <http://www.dreamstime.com/stock-images-woman-in-medicinal-source- 2-image6123774> 7. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: <http://www.dreamstime.com/royalty-free-stock-photos-radon- image18216148> 8. Mav. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:IUPAC_Periodic_Table_modifie d.PNG> 9. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:William_Ramsay.jpg> 10. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DORN_Friedrich_Ernst.jpg> 11. Martin Kossick. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Linde- verfahren.svg?uselang=cs> 12.

Použité zdroje: Obrázky byly staženy dne 21. 2. 2012 mezi 8.00 a 23.00 Pslawinski. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HeTube.jpg> 13. Pslawinski. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ArTube.jpg> 14. Alchemist-hp. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glowing_noble_gases.jpg> 15. Felipe Micaroni Lalli. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flipper_036.jpg> 16. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Xenon_ion_engine_prototype. png> 17. [cit. 2012-02-21]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mean_atmospheric_radon.jpg > 18.