VZDUCH. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Transkript

1 Autor: Mgr. Stanislava Bubíková VZDUCH Datum (období) tvorby: Ročník: osmý Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Směsi; částicové složení látek a chemické prvky 1

2 Anotace: Žáci se seznámí se složením vzduchu a jednotlivými vrstvami atmosféry. V rámci tohoto modulu žáci rozdělí vzduch na jednotlivé části, popíší postup jejich výroby. Vyjmenují použití vzduchu a kyslíku. Odliší běžný kyslík a ozon a přiřadí k nim jednotlivé vlastnosti a použití. Vysvětlí princip fotosyntézy a posoudí její důležitost pro život na Zemi. Posoudí dopad množství ozonu ve stratosféře na zdraví lidí a ŽP. 2

3 Vzduch homogenní směs plynů tvoří atmosféru(plynný obal Země) základní podmínka života součást koloběhu vody a dalších látek 78 % dusíku 21 % kyslíku 1 % vzácné plyny, CO 2, vodní pára 0,9 % argonu 0,03 % CO 2 Obr. č. 1: Cumulus(typ oblaku) v atmosféře [2] dostupné z: 3

4 Vrstvy atmosféry růst teploty exosféra km termosféra km pokles teploty Teplota Troposféra:od 17 C až do 50 C Stratosféra: od 50 C až do 20 C Mezosféra: od 0 C až do 100 C Termosféra:od 100 C až do 1400 C Exosféra: do 270 C mezosféra km pokles teploty růst teploty stratosféra km troposféra do 12 km pokles teploty Obr. č. 2: Polární záře v termosféře [3] dostupné z: 4

5 Znečištění atmosféry antropogenní zdroje (způsobeny člověkem) spalováním fosilních paliv benzín (motorová vozidla uhlí (tepelné elektrárny, lokální topeniště) dřeva (lokální topeniště) rafinace ropy přírodní zdroje prach, písek z pouští bioplyn (metan) radioaktivní plyn radon kouř a oxid uhelnatý (lesní požáry) sopečná aktivita Obr. č. 3: Dopravní zácpa [4] dostupné z: Obr. č. 4: Sopka [5] dostupné z: 5

6 Vzduch = surovina získávání kapalného vzduchu: atmosférický vzduch se zbaví prachu, CO 2 a vlhkosti a stlačí se (komprese) až na 200násobek normálního tlaku ochladí se (chlazení) studenou vodou nechá se rozepnout (expanze) do prostoru na tlak 20 až 30 x větší než normální tlak nový (účinnější) postup: expanzevzduchu probíhá při jeho průchodu turbínou, kde je odevzdána využitelná objemová práce (k dosažení stavu zkapalnění postačí i nižší tlak za první kompresí) Obr. č. 5: Výroba kapalného vzduchu [6] dostupné z: _Scunthorpe_-_geograph.org.uk_-_ jpg 6

7 Vzduch = surovina kapalný vzduch je namodralá kapalina o teplotě varu -190 C průmyslově se z kapalného vzduchu destilací (přesněji rektifikací) získává: kyslík, dusík, argon a helium Obr. č. 6: Spektra vzácných plynů [7] dostupné z: Obr. č. 7: Kapalný dusík [8] dostupné z: :Liquid_nitrogen_dsc04496.jpg 7

8 Stlačený vzduch použití: pneumatické nástroje a zařízení (vzduch je stlačen kompresorem, ochlazen, vysušen a zbaven oleje pocházejícího z kompresoru) nafukování pneumatik, zvedacích vaků, nafukovacích člunů, při potápění do maximální hloubky 40 m doprava - zemědělský fukar, potrubní pošta instalace optických kabelů (mechanické zasunování by kabely poškodilo) Obr. č. 8: Potápěči se vzduchovými přístroji [9] dostupné z: 8

9 Kyslík tvoří 21 % atmosféry, 50 % zemské kůry a 90 % hydrosféry vyskytuje se ve dvouatomových molekulách (vzdušný kyslík) a tříatomových molekulách (ozon) velmi reaktivní plyn reakce s jinými prvky se nazývá hoření(exotermická reakce) Obr. č. 9: Molekula kyslíku [10] dostupné z: uerstoffmolek%c3%bcl_strukturformel.svg Obr. č. 10: Molekula ozonu [11] dostupné z: 9

10 Vlastnosti kyslíku bezbarvý plyn bez zápachu, při teplotě -183 C vzniká modrý kapalný kyslík oxidační čísla: -II (většina sloučenin) -I(peroxidy) kladné(sloučeniny s fluorem) oxidační činidlo rozpustný ve vodě (rozpustnost klesá s teplotou) Obr. č. 11: Kapalný kyslík [12] dostupné z: uid_oxygen.gif 10

11 Výroba a využití kyslíku výroba: destilace zkapalněného vzduchu plynný kyslík se uchováváv ocelových tlakových lahvích označených bílým hrdlem a bílým nebo modrým pláštěm čistý kyslík je extrémně reaktivní, nesmí být v přímém kontaktu s organickými látkami (aparatura se nesmí mazat organickými tuky nebo oleji) použití: medicína(okysličení organismu) dýchací přístroje(potápěči, záchranáři, horolezci, kosmonauti, piloti stíhaček) svařování a řezání kovů (směs s acetylenem má teplotu vyšší než C) raketové palivo(okysličovadlo) Obr. č. 12: Kyslík pro lékařské účely[13] dostupné z: 11

12 Příprava kyslíku v laboratoři rozklad peroxidu vodíku katalyzovaný burelem (oxidem manganičitým) rovnice reakce: 2H H O + O MnO O Postup: do zkumavky nasypeme malé množství (na špičku nože) katalyzátoru a přilijeme peroxid vodíku; do vzniklého plynu vložíme rozžhavenou špejli reakci katalyzuje také manganistan draselný, stříbro, platina, krev (použití dezinfekce ran) Obr. č. 13: Oxid manganičitý [14] dostupné z: 12

13 Fotosyntéza vznik atmosférického kyslíku biochemický proces v rostlinách asinicích vyžaduje světelnou energii VISviditelného světla (vlnová délka nm) rostliny vytvářejí kyslík a glukózu z vody a oxidu uhličitého rovnice fotosyntézy: 6CO + O VIS H 2O C 6 H 12 O Obr. č. 14: Průběh fotosyntézy [15] dostupné z: 13

14 Ozon racionální chemický název: trikyslík chemický vzorec: O 3 vysoce reaktivníplyn modré barvy a charakteristického zápachus mimořádně silnými oxidačními účinky při teplotě -112 C kondenzuje na kapalný tmavě modrý ozon a při C se tvoří červenofialový pevný ozon Obr. č. 15: Umístění ozonové vrstvy [16] dostupné z: 14

15 Ozonová vrstva část stratosféryve výšce km chrání planetu před ultrafialovým zářením objevena roku 1913 francouzskými fyziky (Charles Fabry a Henri Buisson) zkoumána britským meteorologem (Gordon Dobson), který vyvinul spektrofotometrurčený k měření ozonu Obr. č. 16: Množství ozonu na severním a jižním pólu v letech 1979 a 2007 [17] dostupné z: 15

16 Ozonová díra oblast výrazně oslabené ozónové vrstvy nachází se hlavně na pólech míra množství ozonu ve sloupci nad povrchem je dobsonova jednotka (2, molekul na m 2 ; výška vrstvy 10 µm) V letech 1928 až 1958 Dobsonzaložil celosvětovou síť stanic monitorujících ozon, která funguje dodnes. poprvé pozorována počátkem 80. let 20. století nad Antarktidou Obr. č. 17: Ozonová vrstva nad Antarktidou [18] dostupné z: rn_hemisphere_sep11_ gif 16

17 Zdroje 1. BENEŠ, Pavel, Václav PUMPR a Jiří BANÝR. Základy chemie pro 2. stupeň základní školy, nižší ročníky víceletých gymnázií a střední školy. 3. vyd. Praha: Fortuna, 2000, 143 s. ISBN Cumulus_clouds_in_fair_weather.jpeg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: 3. NAurora_near_Abisko,_Sweden,_2.jpg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: 4. Auto_stoped_highway.JPG. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: 5. Arenal-Volcano.jpg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: 6. BOC_plant,_Scunthorpe_-_geograph.org.uk_-_ jpg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: 7. Edelgase_in_Entladungsroehren.jpg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: 8. Liquid_nitrogen_dsc04496.jpg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: 9. Snuba_Raft_and_Divers.jpg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: Sauerstoffmolek%C3%BCl_Strukturformel.svg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: Ozone_molecule.svg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: Liquid_Oxygen.gif. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: Sauerstoffflasche.jpg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: Ramsdellite jpg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: Photosynthesis.gif. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: Atmosphere_swe.svg. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: Ozone_layer_gmt_de.png. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: Ozone_over_southern_hemisphere_Sep11_ gif. Wikimedia Commons[online] [cit ]. Dostupné z: 17