Edelgase - Daniel Velan

29.05.2012
C.8. Edelgase
C.8.1 Helium
Eigenschaften:
• geringsten Dichte nach Wasserstoff – Ballongas
• bei tiefen Temperaturen Umwandlung in Helium II:
300mal höhere Wärmeleitfähigkeit als Silber
• Schallgeschwindigkeit in Helium ca. 600 m/s;
Luft ca.
ca 330 m/s - Mickey-Mouse-Effekt
Mickey Mouse Effekt
Vorkommen:
• 7,19% im Universum (zweithäufigstes Element)
Kernfusion in Sonne!
• Erdhülle nur 0,0000004% bzw. 0,00046% der Luft
• bis zu 10% Helium als radioaktives Zerfallsprodukt im Erdgas, Erdöl
Eigenschaften:
• farb- und geruchlose Gase
• Edelgase sehr reaktionsträge:
– keine Edelgasverbindungen: He
He, Ne
Ne, Ar
– Kryptonfluorid KrF2 bei -78°C beständig
– Xenonfluoride XeF2 1966
• schlechte elektrische Leiter
• in Gasentladungsröhren:
Herstellung:
– Glimmentladung bei hoher Spannung
– unterschiedliche Lichtfarben
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Herstellung:
• Destillation von verflüssigter Luft
Xenon
Krypton
Sauerstoff
Argon
-107,10 °C
-153,35 °C
-182,96 °C
-185,86 °C
Stickstoff
Neon
Helium
Verflüssigung / Destillation von Erdgas
Verwendung:
-195,82 °C
-246,06 °C
-268,94 °C
Füllung von Luftschiffen (Hindenburg), Wetterballons
Füllung von Leuchtstoffröhren
Tiefseetaucher: 21% Sauerstoff, 79% Helium, Taucherkrankheit
Schutzgas beim Schweißen (tw. billiger als Argon)
Trägergas bei Halbleiter-Herstellung (Si-, Ge-Kristalle)
Schutzgas bei Herstellung reaktiver Elemente: Ti, Zr,
Kühlmittel in Nuklearreaktoren
Gas für Windtunnel mit Überschallgeschwindigkeit
C.8.2 Neon
C.8.3 Argon
Eigenschaften:
Eigenschaften:
•
•
•
•
•
•
farbloses, geruchloses Gas
schlechter elektrischer Leiter
Gasentladungslampen:
Glimmentladung mit scharlachrotem Licht
reaktionsträge: keine Neonverbindungen
Vorkommen:
•
•
sehr seltenes Element auf der Erde
0,0000005% = 0,016ml Neon/l Luft
Herstellung:
•
Destillation von verflüssigter Luft
Verwendung:
•
•
•
•
•
•
Füllung von Glimmlampen
Gasentladungsröhren für Leuchtreklame!
mit Quecksilberanteilen: blaues Licht
Gaslaser Strahlungsquellen
Herstellung von TV-Röhren
Kältemittel:
– 40-fach als flüssiges Helium
– 3-fach als flüssiger Wasserstoff
schwerer als Luft
Gasentladungsröhre: blauviolettes Licht
Vorkommen:
•
•
•
•
seltenes
lt
El
Element:
t 3
3,6*10
6*10-44%
häufigste Edelgas in Luft: 9,3ml Argon/L
im Meerwasser (0,45 g/m³)
in heißen Quellen, Gruben-, Vulkangasen
Verwendung:
•
•
•
•
•
•
Argon / Stickstoff: Füllgas für Glühlampen:
Verdampfen des Wolframdrahtes bis 2400 °C
Füllung von Gasentladungsröhren (ca. 3 mbar):
Leuchtreklame
Argon-Laser
Schutzgas beim Lichtbogenschweißen / Schneiden von:
– Aluminium
– Magnesium
Schutzgas bei Herstellung reaktiver Elemente: z.B. Ti
Schutzgas bei Halbleiter-Herstellung: Si, Ge
1
29.05.2012
C.8.4 Krypton
C.8.5 Xenon
Eigenschaften:
Eigenschaften:
•
•
Vorkommen:
ca. dreimal schwerer als Luft
Gasentladungsröhre: blasses, blaues Licht
Vorkommen:
•
•
•
sehr seltenes Element: 1,9*10-8%
0,00114 ml Krypton / L Luft
radioaktives Isotop Kr-85: Kernwaffenversuche
Verwendung:
•
•
•
•
•
Füllgas (auch Argon/Krypton) für Glühlampen
Füllung von Gasentladungsröhren Leuchtreklame
Füllgas für Geiger-Müller-Zählrohre
Füllgas für Energiesparfenster
KrF2 als Lichtquelle von Lasern:
– Herstellung bei – 196°C / elektr. Entladungen
– farblose Kristalle bei -78°C stabil
– Edelgashalogenide als Lichtquelle in Lasern
•
•
•
•
•
ca. viermal schwerer als Luft
Gasentladungsröhre: violettes Licht
sehr
h seltenes
lt
El
Element:
t 2
2,4*10
4*10-99%
0,000087 ml Xenon / L Luft
Spuren in Uranerzen, Meteoritengestein
Verwendung:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Herstellung von reinem Xenon teuer
Bauteile in Radaranlagen
Herstellung von Xenon-Blitzröhren (Blaulicht)
Xenon-Hochdrucklampen für Flutlichtanlagen
Xenon-Hochdrucklampen für Autoscheinwerfer
sehr weißes Licht: Farbtemperatur 6000 Kelvin
(Sonnenlicht: 6500 Kelvin)
Rubin-Laser-Lampen
Stroboskop-Lampen, antibakterielle Lampen
Narkosegas: 80% Xenon, 20% Sauerstoff
Füllung von Radioaktivitäts-Messgeräten (Atomgewicht!)
radioaktives Isotop Xe-133: Markierungsmittel in
Medizin für Untersuchung
C.8.6 Radon
Eigenschaften:
•
•
•
•
ca. siebenmal schwerer als Luft
leuchtet im Dunkeln
g
radioaktives Gas bleibt in Lunge:
hochgiftig und krebserzeugend
Spuren in Heilwässern (Bad Gastein):
bei rheumatischen Krankheiten
Vorkommen:
•
•
•
•
extrem selten: 6,2*10-16%
Spuren in fast allen Steinen / Baumaterialien
Zerfall von Uran bzw. Thorium: 3 Rn-Isotope
Radon-Konzentration
Radon
Konzentration in Kellern,
Kellern Bergwerken
Verwendung:
•
Keine technische Verwendung!
2