Kyslík

Vydáno: 12. 11. 2013; Poslední aktualizace: 19. 02. 2024; Autor: Zdeněk Moravec

Kyslík je plynný chemický prvek, je to nejrozšířenější prvek na zemi, vyskytuje se jak ve volné formě, tak i vázaný. Tvoří tři stabilní izotopy, z nichž pouze jeden je NMR aktivní. V atmosféře ho nacházíme ve formě dikyslíku O2 a ozonu O3. Obrovské množství kyslíku je vázáno ve formě vody (H2O).

Atomové číslo8Počet stabilních izotopů3
Atomová hmotnost15,9994Elektronová konfigurace[He] 2s2 2p4
Teplota tání [°C]-218,79Teplota varu [°C]-182,95
Elektronegativita3,44Hustota [kg.m-3]1,429
Vlastnosti kyslíku

Na Zemi je kyslík nejrozšířenějším prvkem, ve vesmíru je ale poměrně vzácný, na 1000 atomů vodíku připadá jen jeden atom kyslíku.

Kapalný kyslík. Zdroj: U.S. Air Force/Commons

Izotopy

Kyslík má tři stabilní izotopy, nejběžnější je 16O. Známe radioizotopy v rozmezí nukleonových čísel 11-26, nejdelší poločas rozpadu má 15O, 122,3 s.

IzotopZastoupení v přírodě [%]Jaderný spin
16O99,7570
17O0,00385/2
18O0,02050

Výroba a příprava

Kyslík (O2) se vyrábí frakční destilací zkapalněného vzduchu, uchovává se a převáží v kapalném stavu. Pro laboratorní výrobu se využívá elektrolýza vody nebo rozklad chlorečnanu, příp. peroxidu vodíku za katalýzy burelem (MnO2).

2 H2O → O2 + 2 H2

2 H2O2 → O2 + 2 H2O

2 KClO3 → 3 O2 + 2 KCl

Chemické vlastnosti

Kyslík je bezbarvý plyn, ale v kapalném stavu je bledě modrý. V elementárním stavu je kyslík silné oxidační činidlo, ale i tak jej lze oxidovat a připravit sloučeniny dioxygenylu.

O2 + PtF6 → O2+[PtF6]

Ozon

Druhým běžným alotropem kyslíku je ozon, O3, v čistém stavu modrý plyn s charakteristickým zápachem. Jeho molekula má lomený tvar. Vyrábí se působením tichého elektrického výboje na kyslík, za laboratorní teploty je ve vyšších koncentracích nestabilní.

3 O2 → 2 O3

Struktura ozonu
Rezonanční struktury ozonu

Koncentrovaná kapalina je silně explozivní, v plynném stavu jde o silné oxidační činidlo. Toho se využívá při dezinfekci vody, ozon také dokáže např. oxidovat sulfid na síran.

4 O3 + PbS → PbSO4 + 4 O2

Kyslík je velmi reaktivní, má silné oxidační účinky. Oxidace pomocí kyslíku se nazývá hoření a je často výrazně exotermní. Sloučeniny tvoří nejčastěji v oxidačním stavu -II, ale také -I, I a II a dále v neceločíselných oxidačních stavech.

-IIOxidy, soli kyslíkatých kyselin1/2Dioxygenyl: O2[AsF6]
-IPeroxidy: H2O2, BaO2IDioxygen difluorid: O2F2
-1/2Superoxidy: KO2, CsO2IIOxygen difluorid: OF2
-1/3Ozonidy: CsO3, KO3  

Singletový a tripletový stav kyslíku

Fluoridy kyslíku

Difluorid kyslíku je silně toxická a explosivní sloučenina se vzorce OF2. Je to bezbarvý plyn s teplotou varu −145 °C a teplotou tání −224 °C. Molekula má lomený tvar, úhel FOF je 103° a délka vazby 141 pm. Lze jej připravit reakcí fluoru s hydroxidem sodným:

2 NaOH + 2 F2 → OF2 + 2 NaF + H2O

V čistém stavu ho lze zahřívat téměř do 200 °C, reaguje s velkým množstvím prvků. Působením UV záření disociuje na radikály OF• a F•.

Difluorid dikyslíku je žlutá, pevná látka, která se rozkládá nad teplotou −150 °C. Lze jej připravit působením elektrického výboje na směs kyslíku a fluoru, i za velmi nízkých teplot jde o silné fluorační činidlo, dokáže fluorovat např. SbF5:

2 O2F2 + 2 SbF5 → 2 [O2]+[SbF6] + F2

Molekula má stejný tvar jako peroxid vodíku, úhel OOF je 109°, délka vazby F-O je 157,5 pm a O-O 122 pm. Délka vazby O-O je kratší než v případě peroxidu vodíku, kde je 147,5 pm.

Fluoridy kyslíku
Fluoridy kyslíku

17O NMR

Standardem pro 17O NMR je voda. Spin jádra je 5/2, díky čemuž jsou linie poměrně široké. Kvůli kvadrupólu jádra a nízkému přirozenému zastoupení je citlivost 17O NMR nízká.

Spin5/2
Zastoupení v přírodě0,038 %
Jaderný magnetický moment-1,89379
Rozsah chemických posunů-40 až 610 ppm (anorganické molekuly)
-12 až 1330 ppm (organické molekuly)
-12 až 2500 ppm (hemoproteiny)
Rezonanční frekvence v poli 1 T5,7742
Relativní citlivost k 1H1,11×10-5
Relativní citlivost k 13C0,0650

17O NMR lze použít i pro studium mikroporézních materiálů.[7]

Chemické posuny

Rozsah 17O chemických posunů je poměrně široký, u biologických systémů může být až -36 – +2500 ppm, menší molekuly se zpravidla vejdou pod +1300 ppm.

Sloučenina Rozsah chemických posunů [ppm]
Alkoholy-50 – +70
Ethery-20 – +90
Acetaly10 – 100
Peroxidy170 – 280
Sulfoxidy0 – 20
(-O)2SO‘‘2 organické sulfátyO‘ 85 – 100
O‘‘ 125 – 160
P(OR)320 – 65
CO32-170 – 180
O=C(O‘‘R)2O‘ 235 – 250
O‘‘ 100 – 115
-COOH225 – 250
O‘-(C=O‘‘)2O‘ 240 – 255
O‘‘ 375 – 400
-OC(R)=O‘‘O‘ 100 – 220
O‘‘ 330 – 385
R2N-C=O265 – 320
X-C(R)=O (X=F, Cl, Br)390 (F) – 550(Br)
R2C=O545 – 580
R-CH=O545 – 625
M-CO (M = kov)340 – 400
ClO3260 – 300
ClO4260 – 300
NO32-405 – 425
R- NO2410 – 440
-O-N=O‘‘O‘ 460 – 540
O‘‘ 800 – 850
CrO42-830 – 850
Cr2O72-OCr 1080 – 1120
OCr2 325 – 350 (můstkový kyslík)

Odkazy

  1. Kyslík na české wikipedii
  2. Kyslík na anglické wikipedii
  3. Oxygen NMR
  4. Direct Measurement of the Mn(II) Hydration State in Metal Complexes and Metalloproteins through 17O NMR Line Widths
  5. 17O NMR chemical shifts in oxometalates: from the simplest monometallic species to mixed-metal polyoxometalates
  6. 3.0.CO;2-T“>17O NMR chemical shifts: a simple and useful rule for substituent additivity on oxygen atoms with a coordination number of two
  7. 17O NMR spectroscopy of crystalline microporous materials
  8. 17O nuclear magnetic resonance: Recent advances and applications

Navigace

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H 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 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

5 Replies to “Kyslík”

Leave a Reply

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..