The kyslík je to chemický prvek, který je reprezentován symbolem O. Je to velmi reaktivní plyn, který vede do skupiny 16: chalkogeny. Tento název je způsoben skutečností, že síra a kyslík jsou přítomny téměř ve všech minerálech.
Jeho vysoká elektronegativita vysvětluje jeho velkou chamtivost po elektronech, což ho vede ke kombinaci s velkým množstvím prvků; Takto vzniká široká škála oxidů minerálů, které obohacují zemskou kůru. Zbývající kyslík se tedy skládá a dělá atmosféru prodyšnou..
Kyslík je třetím nejhojnějším prvkem ve vesmíru za vodíkem a heliem a je také hlavní složkou hmotnosti zemské kůry. Má objemové procento 20,8% zemské atmosféry a představuje 89% vodní hmoty.
Obvykle má dvě alotropní formy: křemelinový kyslík (Odva), což je nejběžnější forma v přírodě, a ozon (O3), nalezený ve stratosféře. Existují však dva další (O.4 mě8), které existují v kapalné nebo pevné fázi a pod obrovským tlakem.
Kyslík je neustále produkován procesem fotosyntézy prováděné fytoplanktonem a suchozemskými rostlinami. Jakmile je vyroben, uvolňuje se, aby ho živé bytosti mohly používat, zatímco jeho malá část se rozpouští v mořích a podporuje vodní život..
Je proto základním prvkem pro živé bytosti; nejen proto, že je přítomen ve většině sloučenin a molekul, které je tvoří, ale také proto, že zasahuje do všech jejich metabolických procesů.
Ačkoli je jeho izolace kontroverzně přisuzována Carlu Scheeleovi a Josephu Priestleyovi v roce 1774, existují náznaky, že kyslík byl ve skutečnosti izolován poprvé v roce 1608 Michaelem Sendivogiusem..
Tento plyn se používá v lékařské praxi ke zlepšení životních podmínek pacientů s dýchacími potížemi. Podobně se kyslík používá k tomu, aby lidem umožnil plnit své funkce v prostředích, kde je omezený nebo žádný přístup k atmosférickému kyslíku..
Komerčně vyráběný kyslík se používá především v metalurgickém průmyslu k přeměně železa na ocel..
Rejstřík článků
V roce 1500 Leonardo da Vinci na základě experimentů Filo Byzance provedených ve druhém století před naším letopočtem. C. dospěl k závěru, že část vzduchu byla spotřebována během spalování a dýchání.
V roce 1608 Cornelius Drebble ukázal, že zahříváním salpetru (dusičnan stříbrný, KNO3) byl vyroben plyn. Tento plyn, jak se později ukázalo, byl kyslík; ale Drebble to nemohl identifikovat jako nový předmět.
Poté, v roce 1668, John Majow poukázal na to, že část vzduchu, kterou nazval „Spiritus nitroaerus“, byla zodpovědná za oheň a že byla také spotřebována během dýchání a spalování látek. Majow poznamenal, že látky za nepřítomnosti nitroariálního ducha nehoří.
Majow provedl spalování antimonu a během jeho spalování pozoroval nárůst hmotnosti antimonu. Poté Majow dospěl k závěru, že antimon se kombinuje s nitroariálem.
Přestože se mu v životě ani po jeho smrti nedostalo uznání vědecké komunity, je pravděpodobné, že Michael Sandivogius (1604) je skutečným objevitelem kyslíku.
Sandivogius byl švédský alchymista, filozof a lékař, který produkoval tepelný rozklad dusičnanu draselného. Jeho experimenty ho vedly k uvolnění kyslíku, který nazýval „cibus vitae“: potrava života.
V letech 1771 až 1772 švédský chemik Carl W Scheele zahříval různé sloučeniny: dusičnan draselný, oxid manganičitý a oxid rtuti. Scheele poznamenal, že se z nich uvolnil plyn, který zvyšoval spalování, a který nazval „ohnivým vzduchem“..
V roce 1774 anglický chemik Joseph Priestly zahříval oxid rtuti pomocí dvanáctipalcové lupy, která koncentrovala sluneční světlo. Oxid rtuti uvolnil plyn, který způsobil, že svíčka hořela mnohem rychleji než obvykle..
Kromě toho Priestly testoval biologický účinek plynu. Za tímto účelem umístil myš do uzavřeného kontejneru, který podle očekávání přežil patnáct minut; V přítomnosti plynu však přežil hodinu, déle, než odhadoval.
Priestly zveřejnil své výsledky v roce 1774; zatímco Scheele to udělal v roce 1775. Z tohoto důvodu je objev kyslíku často přičítán Priestlymu.
Antoine Lavoisier, francouzský chemik (1777), zjistil, že vzduch obsahuje 20% kyslíku a že když látka spaluje, ve skutečnosti se kombinuje s kyslíkem.
Lavoisier dospěl k závěru, že zdánlivý přírůstek hmotnosti, který látky zažily během jejich spalování, byl způsoben úbytkem hmotnosti, ke kterému dochází ve vzduchu; protože kyslík se kombinoval s těmito látkami, a proto se hmotnosti reaktantů zachovaly.
To umožnilo Lavoisierovi zavést zákon zachování hmoty. Lavoisier navrhl název kyslíku, který pochází z formování kořenové kyseliny „oxys“ a „geny“. Kyslík tedy znamená „kyselinu tvořící“.
Tento název je nesprávný, protože ne všechny kyseliny obsahují kyslík; například halogenovodíky (HF, HCl, HBr a HI).
Dalton (1810) přiřadil chemický vzorec HO vodě, a proto byla atomová hmotnost kyslíku 8. Skupina chemiků, včetně: Davy (1812) a Berzelius (1814) opravili Daltonův přístup a dospěli k závěru, že správný vzorec pro vodu je HdvaO a atomová hmotnost kyslíku je 16.
Bezbarvý plyn bez zápachu a chuti; zatímco ozon má pronikavý zápach. Kyslík podporuje spalování, ale sám o sobě není palivem.
Ve své kapalné formě (horní obrázek) má bledě modrou barvu a jeho krystaly jsou také namodralé; ale mohou získat růžové, oranžové a dokonce načervenalé tóny (jak bude vysvětleno v části o jeho struktuře).
15 999 u.
8.
-218,79 ° C.
-182 962 ° C.
Za normálních podmínek: 1429 g / l. Kyslík je plyn, který je hustší než vzduch. Kromě toho je to špatný vodič tepla a elektřiny. A při jeho bodu varu (kapalina) je hustota 1,141 g / ml.
54,361 K a 0,1463 kPa (14,44 atm).
154,581 K a 5,043 MPa (49770,54 atm).
0,444 kJ / mol.
6,82 kJ / mol.
29,378 J / (mol K).
Při teplotě 90 K má tlak par 986,92 atm.
-2, -1, +1, +2. Nejdůležitějším oxidačním stavem je -2 (Odva-).
3,44 na Paulingově stupnici
První: 1313,9 kJ / mol.
Za druhé: 3 388,3 kJ / mol.
Za třetí: 5 300,5 kJ / mol.
Paramagnetické.
Rozpustnost kyslíku ve vodě klesá se zvyšující se teplotou. Například: 14,6 ml kyslíku / l vody se rozpustí při 0 ° C a 7,6 ml kyslíku / l vody při 20 ° C. Rozpustnost kyslíku v pitné vodě je vyšší než v mořské vodě.
Za podmínek teploty 25 ° C a při tlaku 101,3 kPa může pitná voda obsahovat 6,04 ml kyslíku / l vody; zatímco mořská voda jen 4,95 ml kyslíku / l vody.
Kyslík je vysoce reaktivní plyn, který reaguje přímo s téměř všemi prvky při pokojové teplotě a vysokých teplotách; s výjimkou kovů s vyšším redukčním potenciálem než měď.
Může také reagovat se sloučeninami a oxidovat prvky přítomné v nich. To se stane, když reaguje například s glukózou za vzniku vody a oxidu uhličitého; nebo když hoří dřevo nebo uhlovodík.
Kyslík může přijímat elektrony úplným nebo částečným přenosem, a proto je považován za oxidační činidlo.
Nejběžnější oxidační číslo nebo stav kyslíku je -2. S tímto oxidačním číslem se nachází ve vodě (HdvaO), oxid siřičitý (SOdva) a oxid uhličitý (CO.)dva).
Také v organických sloučeninách, jako jsou aldehydy, alkoholy, karboxylové kyseliny; běžné kyseliny jako HdvaSW4, HdvaCO3, HNO3; a jeho odvozené soli: NadvaSW4, NadvaCO3 dobře ne3. U všech z nich lze předpokládat existenci O.dva- (což neplatí pro organické sloučeniny).
Kyslík je přítomen jako Odva- v krystalových strukturách oxidů kovů.
Na druhou stranu, v kovových superoxidech, jako je superoxid draselný (KOdva), kyslík je jako O iontdva-. Zatímco jste v peroxidech kovů, řekněme peroxid barnatý (BaOdva), kyslík se vyskytuje jako O iontdvadva- (Badva+NEBOdvadva-).
Kyslík má tři stabilní izotopy: 16O, s 99,76% hojností; the 17Nebo s 0,04%; a 18Nebo 0,20%. Všimněte si, že 16Nebo je to zdaleka nejstabilnější a nejhojnější izotop.
Kyslík ve svém základním stavu je atom, jehož elektronická konfigurace je:
[He] 2 sdva 2 str4
Podle teorie valenční vazby (TEV) jsou dva atomy kyslíku kovalentně vázány, takže oba samostatně doplňují svůj valenční oktet; kromě toho, že je schopen spárovat své dva solitární elektrony z orbitálů 2p.
Tímto způsobem tedy rozsivková molekula kyslíku, Odva (horní obrázek), který má dvojnou vazbu (O = O). Jeho energetická stabilita je taková, že kyslík se nikdy nenachází jako jednotlivé atomy v plynné fázi, ale spíše jako molekuly..
Protože Odva je homonukleární, lineární a symetrický, postrádá stálý dipólový moment; proto jejich intermolekulární interakce závisí na jejich molekulové hmotnosti a rozptylových silách v Londýně. Tyto síly jsou pro kyslík relativně slabé, což vysvětluje, proč se jedná o plyn v podmínkách Země..
Když však teplota klesá nebo se zvyšuje tlak, molekuly Odva jsou nuceni se sjednotit; do té míry, že jejich interakce se stanou významnými a umožní tvorbu kapalného nebo pevného kyslíku. Abychom se jim pokusili porozumět molekulárně, je nutné neztrácet ze zřetele O.dva jako konstrukční jednotka.
Kyslík může přijmout další značně stabilní molekulární struktury; to znamená, že se vyskytuje v přírodě (nebo v laboratoři) v různých alotropních formách. Ozon (spodní obrázek), O3, například je to druhý nejznámější allotrope kyslíku.
TEV opět argumentuje, vysvětluje a ukazuje, že v O3 musí existovat rezonanční struktury, které stabilizují pozitivní formální náboj kyslíku ve středu (červené tečkované čáry); zatímco kyslíky na koncích bumerangu dávají záporný náboj, čímž je celkový náboj pro ozon neutrální.
Tímto způsobem nejsou vazby jednoduché, ale ani zdvojnásobené. Příklady rezonančních hybridů jsou velmi časté u tolika anorganických molekul nebo iontů.
Odva mě3, Protože jejich molekulární struktury jsou různé, totéž platí o jejich fyzikálních a chemických vlastnostech, kapalných fázích nebo krystalech (i když obě sestávají z atomů kyslíku). Předpokládají, že je pravděpodobná rozsáhlá syntéza cyklického ozonu, jehož struktura se podobá struktuře načervenalého a okysličeného trojúhelníku..
Toto je konec „normálních alotropů“ kyslíku. Je však třeba vzít v úvahu další dva: O4 mě8, nalezené nebo navržené v kapalném a pevném kyslíku.
Plynný kyslík je bezbarvý, ale když teplota klesne na -183 ° C, kondenzuje na bledomodrou kapalinu (podobnou světle modré). Interakce mezi O molekulamidva je nyní takový, že dokonce i jeho elektrony mohou absorbovat fotony v červené oblasti viditelného spektra, aby odrážely jeho charakteristickou modrou barvu.
Předpokládá se však, že v této kapalině existuje více než jednoduché molekuly O.dva, ale také molekula O4 (spodní obrázek). Vypadá to, jako by byl ozon „zaseknutý“ jiným atomem kyslíku, který nějakým způsobem prosazuje právě popsaný pozitivní formální náboj..
Problém je v tom, že podle výpočtových a molekulárních simulací uvedená struktura pro O4 není přesně stabilní; předpovídají však, že existují jako jednotky (NEBOdva)dva, tj. dvě molekuly Odva dostanou se tak blízko, že tvoří jakýsi nepravidelný rámec (atomy O nejsou seřazené proti sobě).
Jakmile teplota klesne na -218,79 ° C, kyslík krystalizuje v jednoduché kubické struktuře (fáze γ). Jak teplota dále klesá, kubický krystal prochází přechody do β fází (kosodélník a při -229,35 ° C) a α (monoklinický a při -249,35 ° C).
Všechny tyto krystalické fáze pevného kyslíku se vyskytují při okolním tlaku (1 atm). Když se tlak zvýší na 9 GPa (~ 9000 atm), objeví se δ fáze, jejíž krystaly jsou oranžové. Pokud tlak nadále stoupá na 10 GPa, objeví se červený pevný kyslík nebo ε fáze (opět monoklinická).
Fáze ε je speciální, protože tlak je tak obrovský, že molekuly Odva nejen jako O jednotky4, ale také O.8:
Všimněte si, že tento O8 sestává ze dvou O jednotek4 kde můžete vidět již vysvětlený nepravidelný rámeček. Stejně tak je platné to považovat za čtyři Odva těsně vyrovnány a ve svislých polohách. Jeho stabilita za tohoto tlaku je však taková, že O4 mě8 jsou dva další allotropy pro kyslík.
A konečně máme fázovou fázi kovovou (při tlacích vyšších než 96 GPa), ve které tlak způsobí disperzi elektronů v krystalu; stejně jako kovy.
Kyslík je hmotou třetím prvkem ve vesmíru, za vodíkem a heliem. Jedná se o nejhojnější prvek v zemské kůře, který představuje přibližně 50% její hmotnosti. Vyskytuje se hlavně v kombinaci s křemíkem ve formě oxidu křemičitého (SiOdva).
Kyslík se vyskytuje jako součást nesčetných minerálů, jako jsou: křemen, mastek, živce, hematit, měď, brucit, malachit, limonit atd. Podobně se nachází jako součást mnoha sloučenin, jako jsou uhličitany, fosfáty, sírany, dusičnany atd..
Kyslík tvoří 20,8% objemového atmosférického vzduchu. V troposféře se nalézá primárně jako rozsivková molekula kyslíku. Zatímco ve stratosféře, plynné vrstvě mezi 15 a 50 km od zemského povrchu, nachází se jako ozon.
Ozon je produkován elektrickým výbojem na molekule Odva. Tento allotrope kyslíku absorbuje ultrafialové světlo ze slunečního záření a blokuje jeho škodlivé působení na člověka, což je v extrémních případech spojeno s výskytem melanomů..
Kyslík je hlavní složkou mořské a sladké vody z jezer, řek a podzemních vod. Kyslík je součástí chemického vzorce vody, který tvoří 89% hmotnostních.
Na druhou stranu, i když je rozpustnost kyslíku ve vodě relativně nízká, je množství kyslíku rozpuštěného v ní zásadní pro vodní život, který zahrnuje mnoho druhů zvířat a řas..
Lidskou bytost tvoří přibližně 60% vody a současně je bohatá na kyslík. Kromě toho je kyslík součástí mnoha sloučenin, jako jsou fosfáty, uhličitany, karboxylové kyseliny, ketony atd., Které jsou nezbytné pro život.
Kyslík je také přítomen v polysacharidech, lipidech, proteinech a nukleových kyselinách; tj. takzvané biologické makromolekuly.
Je také součástí škodlivého odpadu z lidské činnosti, například: oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého, stejně jako oxidu siřičitého..
Kyslík se produkuje během fotosyntézy, což je proces, při kterém mořský fytoplankton a suchozemské rostliny využívají světelnou energii k tomu, aby oxid uhličitý reagoval s vodou, vytvářel glukózu a uvolňoval kyslík..
Odhaduje se, že více než 55% kyslíku produkovaného fotosyntézou je způsobeno působením mořského fytoplanktonu. Proto představuje hlavní zdroj tvorby kyslíku na Zemi a je zodpovědný za udržování života na ní..
Hlavní metodou výroby kyslíku v průmyslové formě je metoda, kterou vytvořili v roce 1895 nezávisle Karl Paul Gottfried Von Linde a William Hamson. Tato metoda se dodnes používá s některými úpravami.
Proces začíná kompresí vzduchu, který kondenzuje vodní páru a tím ji eliminuje. Poté je vzduch proséván směsí zeolitu a silikagelu, aby se odstranil oxid uhličitý, těžké uhlovodíky a zbytek vody..
Následně se složky kapalného vzduchu oddělí frakční destilací, čímž se dosáhne oddělení plynů přítomných v něm podle jejich různých bodů varu. Touto metodou je možné získat kyslík s 99% čistotou.
Kyslík se vyrábí elektrolýzou vysoce vyčištěné vody a s elektrickou vodivostí nepřesahující 1 µS / cm. Voda se oddělí elektrolýzou na její složky. Vodík jako kation se pohybuje směrem ke katodě (-); zatímco kyslík se pohybuje směrem k anodě (+).
Elektrody mají speciální strukturu pro shromažďování plynů a následné produkci jejich zkapalňování..
Tepelným rozkladem sloučenin, jako je oxid rtuťnatý a salpetre (dusičnan draselný), se uvolňuje kyslík, který lze shromažďovat pro použití. K tomuto účelu se také používají peroxidy.
Kyslík je produkován fytoplanktonem a suchozemskými rostlinami fotosyntézou. Prochází plicní stěnou a je přijímán do krve hemoglobinem, který jej transportuje do různých orgánů, aby mohl být později použit v buněčném metabolismu..
V tomto procesu se kyslík používá během metabolismu sacharidů, mastných kyselin a aminokyselin, aby nakonec produkoval oxid uhličitý a energii..
Dýchání lze popsat následovně:
C6H12NEBO6 + NEBOdva => COdva + HdvaO + energie
Glukóza se metabolizuje v řadě postupných chemických procesů, včetně glykolýzy, Krebsova cyklu, transportního řetězce elektronů a oxidační fosforylace. Tato řada událostí produkuje energii, která se hromadí jako ATP (adenosintrifosfát)..
ATP se používá v různých procesech v buňkách, včetně transportu iontů a dalších látek přes plazmatickou membránu; střevní absorpce látek; kontrakce různých svalových buněk; metabolismus různých molekul atd..
Polymorfonukleární leukocyty a makrofágy jsou fagocytické buňky, které jsou schopné využívat kyslík k výrobě superoxidového iontu, peroxidu vodíku a singletového kyslíku, které se používají k ničení mikroorganismů..
Dýchání kyslíku pod vysokým tlakem může způsobit nevolnost, závratě, svalové křeče, ztrátu zraku, záchvaty a ztrátu vědomí. Dlouhodobé dýchání čistého kyslíku navíc způsobuje podráždění plic, které se projevuje kašlem a dušností..
Může to být také příčina vzniku plicního edému: velmi závažný stav, který omezuje dýchací funkce..
Atmosféra s vysokou koncentrací kyslíku může být nebezpečná, protože usnadňuje vznik požárů a výbuchů.
Kyslík se podává pacientům s respiračním selháním; to je případ pacientů s pneumonií, plicním edémem nebo emfyzémem. Nemohli dýchat okolní kyslík, protože by byli vážně zasaženi.
Pacienti se srdečním selháním s akumulací tekutin v alveolách také potřebují přísun kyslíku; stejně jako pacienti, kteří utrpěli těžkou mozkovou příhodu (CVA).
Hasiči, kteří hasí požár v prostředí s nedostatečným větráním, vyžadují použití masek a kyslíkových lahví, které jim umožňují plnit své funkce, aniž by byly ohroženy životy..
Ponorky jsou vybaveny zařízením na výrobu kyslíku, které umožňuje námořníkům zůstat v uzavřeném prostředí a bez přístupu k atmosférickému vzduchu..
Potápěči dělají svou práci ponořenou ve vodě, a proto izolovaní od atmosférického vzduchu. Dýchají kyslíkem čerpaným trubicemi spojenými s potápěčským oblekem nebo použitím válců připevněných k tělu potápěče..
Astronauti provádějí své činnosti v prostředích vybavených generátory kyslíku, které umožňují přežití během cestování vesmírem a ve vesmírné stanici.
Více než 50% průmyslově vyráběného kyslíku se spotřebuje při přeměně železa na ocel. Proud kyslíku se vstřikuje do roztaveného železa, aby se odstranila přítomná síra a uhlík; reagují za vzniku plynů SOdva a COdva, resp.
Acetylen se používá v kombinaci s kyslíkem k řezání kovových desek a také k výrobě jejich pájky. Kyslík se také používá při výrobě skla, což zvyšuje spalování při vypalování skla, aby se zlepšila jeho průhlednost..
Kombinace acetylenu a kyslíku se používá ke spalování vzorků různého původu v atomovém absorpčním spektrofotometru.
Během postupu dopadá paprsek světla z lampy na plamen, který je specifický pro prvek, který má být kvantifikován. Plamen absorbuje světlo z lampy, což umožňuje kvantifikaci prvku.
Zatím žádné komentáře