Kyslík
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Kyslík | |
Atomové číslo | 8 |
Stabilní izotopy | 16,17,18 |
Relativní atomová hmotnost | 15,9994 amu |
Elektronová konfigurace | 1s2 2s2 2p4 |
Skupenství | Plynné |
Teplota tání | −218,79 °C (54,36 K) |
Teplota varu | −182,95 °C (90,20 K) |
Elektronegativita (Pauling) | 3,44 |
Hustota | 1,429 kg/m³ (0 °C, 101,325 kPa) |
Kyslík chemická značka O, (lat. Oxygenium) je plynný chemický prvek, tvořící druhou hlavní složku zemské atmosféry. Je biogenním prvkem a jeho přítomnost je nezbytná pro existenci většiny živých organizmů na této planetě. Autorem jeho českého a slovenského názvu je Jan Svatopluk Presl.
Obsah[skrýt] |
[editovat] Historie výzkumu kyslíku [1]
- 15. století - Leonardo da Vinci sledoval vlastnosti vzduchu. Určil, že jedna z jeho složek podporuje hoření.
- 1608 - Cornelius Drebbel navrhl výrobu kyslíku zahřátím sanytru (ledku).
- 1772 - Carl Wilhelm Scheele objevil kyslík a pojmenoval ho "ohnivý vzduch". Objev byl však publikován až v roce 1777.
- 1774 - Joseph Priestly objevuje kyslík dva roky nezávisle po Scheeleovi. Publikuje však svůj objev jako první.
- 1779 - Antoine Lavoisier navrhuje název „oxygen“ (kyselinu tvořící) pro „dýchatelnou“ část vzduchu, která se účastní hoření.
- 1781 - Henry Cavendish zjišťuje, že voda je sloučeninou kyslíku a vodíku.
- 1785 - van Marun popisuje pach kyslíku, mylně ho však přisuzuje unikátní formě kyslíku.
- 1840 - Christian Schönbein objevuje ozón, díky charakteristickému zápachu při používání elektrických přístrojů ve špatně větrané laboratoři.
- 1858 - Werner von Siemens konstruuje první přístroj, který využívá tichého elektrického výboje k výrobě ozónu.
- 1861 - William Odling navrhuje vzorec O3 pro ozón po reakci ozónu s iodidem draselným.
- 1868 - J.L. Soret potvrdil vzorec ozonu O3 difůzními studiemi.
- 1877 - Kyslík byl poprvé zkapalněn nezávisle L. Cailletetem a R. Picketem.
- 1882 - J.W. Strutt objevuje, že atomová hmotnost kyslíku není přesně 16,00 , ale 15,872.
[editovat] Základní fyzikálně - chemické vlastnosti
Kyslík je velmi reaktivní permanentní plyn, nezbytný pro existenci života na naší planetě. Slučování kyslíku s ostatními prvky se nazývá hoření. Jde prakticky vždy o exotermní reakci, která vede k uvolnění značného množství tepelné a světelné energie. Produkty hoření se nazývají oxidy, dříve kysličníky.
[editovat] Výskyt v přírodě
Na Zemi je kyslík velmi rozšířeným prvkem.
- V atmosféře tvoří plynný kyslík 21 objemových %.
- Voda oceánů, které pokrývají 2/3 zemského povrchu je hmotnostně složena z 90 % kyslíku.
- V zemské kůře je kyslík majoritním prvkem, je přítomen téměř ve všech horninách. Jeho obsah je odhadován na 46 – 50 hmotnostních %. V hlubších vrstvách zemského tělesa zastoupení kyslíku klesá a předpokládá se, že v zemském jádře je přítomen pouze ve stopách.
Ve vesmíru je zastoupení kyslíku podstatně nižší. Na 1 000 atomů vodíku zde připadá pouze jeden atom kyslíku.
[editovat] Anorganické sloučeniny
Ve svých sloučeninách se kyslík vyskytuje převážně v mocenství O2-, výjimečně pak jako O1- a O1+a také O1/2- v superoxidech(KO2- superoxid draselný).
Záporně dvojmocný kyslík je přítomen ve velmi široké škále sloučenin. Především jsou to oxidy, vlastnosti jednotlivých sloučenin jsou detailněji popsány v kapitolách příslušných jednotlivým prvkům.
Kyslík je přítomen ve většině anorganických kyselin a jejich solí. Z těch nejdůležitějších je možno jmenovat uhličitany (CO3)2-, křemičitany (SiO3)2-, sírany (SO4)2-, dusičnany (NO3)- a fosforečnany (PO4)3-.
Alkalické sloučeny hydroxidy se vyznačují přítomnosti skupiny -OH. Mezi nejznámější patří hydroxid (louh) sodný NaOH, draselný KOH a vápenatý, hašené vápno Ca(OH)2.
Ve valenci O1- vystupuje kyslík v peroxidech, nejznámější z nich je bezesporu peroxid vodíku H2O2. Tato kapalná sloučenina má silné oxidační účinky a v praxi se používá ve formě svých vodných roztoků v medicíně pro desinfekci a v chemii jako oxidační činidlo. Peroxid sodný Na2O2 je pevná, hygroskopická látka, která nachází uplatnění jako velmi energetické oxidační činidlo.
Pouze fluor vykazuje větší elektronegativitu než kyslík a tvoří s ním několik fluoridů, v nich se kyslík vyskytuje v mocenství O1+ i O2+. Všechny fluoridy kyslíku jsou značně nestálé, přesto však existuje reálná možnost jejich využití jako raketového paliva.
[editovat] Organické sloučeniny
Kyslík se vykytuje ve velkém množství organických látek. Řada těchto sloučenin je součástí všech živých organizmů, protože kyslík patří mezi základní biogenní prvky. Základní skupiny organických sloučeni s obsahem kyslíku jsou:
- alkoholy, obsahující skupinu C-OH
- fenoly, které skupinu -OH mají připojenu k aromatickému jádru
- ethery, obsahující skupinu C-O-C
- peroxidy,obsahující skupinu C-O-O-C
- aldehydy,obsahující skupinu HC=O
- ketony, obsahující skupinu C-CO-C
- karboxylové kyseliny, obsahující skupinu -COOH
- estery,obsahující skupinu R-C-OOR
- z heterocyklických sloučenin je možno uvést např. furan:
[editovat] Využití atmosférického kyslíku
Jedná se o neviditelnou složku prakticky každého fosilního paliva obsaženou v ovzduší (technologická oxidace fosilních paliv)
- výroba elektrické energie - spalování fosilních paliv v tepelných elekrárnách (často v kombinaci s výrobou technologického tepla)
- výroba technologického tepla - spalování fosilních paliv v teplárnách (často v kombinaci s výrobou elektrické energie)
- pohon motorů a turbín - ve všech druzích spalovacích motorů a turbín
- vytápění domácností v domovních kotelnách, kamnech či v krbech
- příprava pokrmů (kupř. plynové sporáky)
- nouzové osvětlování (kupř. svíčky, petrolejové lampy)
Poznámka : nežádoucí chemicko technologický či fyzikálně chemický proces - koroze kovů způsobená nežádoucí oxidací kovů a dalšími doprovodnými chemickými reakcemi
[editovat] Výroba a využití
Kyslík se praktiky výlučně vyrábí destilací zkapalněného vzduchu. Vyrobený kyslík se uchovává buď ve zkapalněném stavu ve speciálních Dewarových nádobách (viz obrázek) nebo plynný v ocelových tlakových lahvích. Vzhledem k vysoké reaktivitě čistého kyslíku je nezbytné, aby se nedostal do přímého kontaktu s organickými látkami. Proto se všechny součásti aparatury pro uchovávání a manipulaci s kapalným nebo stlačeným kyslíkem nesmí mazat žádnými organickými tuky nebo oleji.
- V medicíně se čistý kyslík používá při operacích a traumatických stavech pro podporu pacientova dýchání. Směsi kyslíku nebo vzduchu s inertními plyny slouží potápěčům k potlačení kesonové nemoci při ponorech do velkých hloubek.
- Také vysokohorští horolezci a letci se v nutných případech uchylují k dýchání čistého kyslíku. I piloti stíhacích letadel jsou vybaveni směsmi stlačených plynů, jejichž základní složkou je kyslík. To proto, že zvýšením koncentrace kyslíku se zvýší jeho parciální tlak a ulehčí se tak dýchání v řídké atmosféře a předejde vysokohorské nemoci.
- Američtí astronauti programu Apollo dýchali také atmosféru čistého kyslíku, což umožnilo snížit tlak v kabině zhruba na třetinu běžné hodnoty a tak odlehčit její hermetickou konstrukci. To se ale stalo osudným posádce Apolla 1, která ve vysoce hořlavé atmosféře uhořela.
- Při hoření směsi kyslíku s acetylenem lze dosáhnout teploty cca 3 150 - 3 200°C. Proto se kyslíko-acetylenový plamen využívá k řezání oceli a tavení kovů s vysokým bodem tání, např. platinových kovů.
- Při výrobě oceli je nutné především odstranit z matrice železa uhlík. Tzv. Bessemerův způsob výroby spočívá ve vhánění čistého kyslíku do roztaveného železa v konvertoru, kde za vysoké teploty taveniny dochází k oxidaci přítomného grafitického uhlíku na plynné oxidy, které z taveniny vytěkají.
- Kapalný kyslík většinou slouží jako okysličovadlo raketových motorů při letech kosmických lodí.
- Kyslík se používá jako jedna ze složek pro náplň některých typů palivových článků
[editovat] Ozon
Kromě obvyklých dvouatomových molekul O2 se kyslík vyskytuje i ve formě tříatomové molekuly jako ozon O3. Za normálních podmínek je to vysoce reaktivní plyn modré barvy a charakteristického zápachu s mimořádně silnými oxidačními účinky. Při teplotě -112 °C kondenzuje na kapalný tmavě modrý ozon a při -193 °C se tvoří červenofialový pevný ozon.
[editovat] Výroba a využití
Poměrně snadno lze připravit ozon tichým elektrickým výbojem v atmosféře čistého kyslíku. Vzniká tak směs kyslíku s ozonem, kde podíl O3 dosahuje obvykle 10%. Čistý ozon lze pak připravit frakční destilací této plynné směsi.
Praktické využití ozonu je dáno jeho silnými oxidačními účinky.
- V medicíně slouží ke sterilizaci nástrojů. Poněkud diskutabilní jsou účinky dnes poměrně populární ozonové terapie, která by podle svých zastánců měla vést k regeneraci buněk a tkání. Odpůrci této metody poukazují na možná rizika podobných omlazovacích kůr, daná především vysokou reaktivitou i toxicitou ozonu.
- Baktericidní účinky ozonu slouží k desinfekci pitné vody namísto dříve hojně využívané dezinfekce vody plynným chlorem nebo chlornanem.
- Silné oxidační účinky ozonu se velmi často využívají v papírenském průmyslu k bělení celulózy pro výrobu papíru.
[editovat] Ozonová vrstva
Mimořádně významnou roli pro pozemský život hraje tzv. ozonová vrstva atmosféry, která chrání planetu před ultrafialovým slunečním zářením. Je to část stratosféry ve výšce 25 – 35 km nad zemským povrchem, v níž se nachází značně zvýšený poměr ozonu vůči běžnému dvouatomovému kyslíku.
[editovat] Přízemní ozon
Opakem životu prospěšného ozonu ve stratosféře je přízemní ozon, vyskytující se těsně nad zemským povrchem. Tento plyn je lidskému zdraví nebezpečný, působí dráždění a nemoci dýchacích cest, zvyšuje riziko astmatických záchvatů, podráždění očí a bolesti hlavy.
Zvýšený vznik přízemního ozonu pozorujeme především za horkých letních dnů v lokalitách s vysokou koncentrací výfukových plynů automobilových motorů, kde dochází k růstu obsahu oxidů dusíku a plynných uhlovodíků ve vzduchu. Tento jev se souhrnným názvem označuje jako suchý smog, podle místa svého častého výskytu také jako losangelský smog.
V posledních letech jsou všechny osobní automobily vybaveny katalyzátory, které přeměňují oxidy dusíku na inertní plynný dusík a toxický oxid uhelnatý na relativně neškodný CO2. Zavedením těchto opatření se podařilo snížit koncentraci přízemního ozonu ve velkých průmyslových centrech o několik desítek procent.
Elektronová konfigurace: 1s2, 2s2, 2p4.
[editovat] Související články
[editovat] Reference
- ↑ Greenwood, N. N. - Earnshaw, A.: Chemie prvků. 1993.
[editovat] Literatura
- Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
- Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
- Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
- N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
[editovat] Externí odkazy
- Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [1]
- Chemický vzdělávací portál [2]
- WebElements (anglicky) [3]
- Periodická tabulka prvků [4]
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
H | (přehled) | He | |||||||||||||||
Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||
K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr |
Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe |
Cs | Ba | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo |
*Lanthanoidy | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | ||
**Aktinoidy | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | ||
| |||||||||||||||||
Skupiny prvků: Kovy - Nekovy - Polokovy - Blok s - Blok p - Blok d - Blok f |
Žádné komentáře:
Okomentovat