Kyslík

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.

Vlastnosti kyslíku
Atomové číslo 8 Počet stabilních izotopů 3
Atomová hmotnost 15,9994 Elektronová konfigurace [He] 2s2 2p4
Teplota tání [°C] -218,79 Teplota varu [°C] -182,95
Elektronegativita 3,44 Hustota [kg.m-3] 1,429

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

Stabilní izotopy kyslíku:

Nukleonové číslo Zastoupení v přírodě [%] Jaderný spin
16 99,7 0
17 0,0038 5/2
18 0,0205 0

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

2 H2O → O2 + 2 H2

2 H2O2 → O2 + 2 H2O

2 KClO3 → 3 O2 + 2 KCl

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]

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.

-II Oxidy, soli kyslíkatých kyselin 1/2 Dioxygenyl: O2[AsF6]
-I Peroxidy: H2O2, BaO2 I Dioxygen difluorid O2F2
-1/2 Superoxidy: KO2, CsO2 II Oxygen difluorid: OF2
-1/3 Ozonidy: CsO3, KO3

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. Citlivost 17O NMR je nízká, díky kvadrupólu jádra a nízkému přirozenému zastoupení.

Spin 5/2
Zastoupení v přírodě 0,038 %
Jaderný magnetický moment -1,89379
Rozsah chemických posunů -40 až 1120 ppm
Rezonanční frekvence v poli 1 T 5,7742
Relativní citlivost k 1H 1,11×10-5
Relativní citlivost k 13C 0,0650

Chemické posuny

Sloučenina Rozsah chemických posunů [ppm]
Alkoholy -50 – +70
Ethery -20 – +90
Acetaly 10 – 100
Peroxidy 170 – 280
Sulfoxidy 0 – 20
(-O)2SO‘‘2 organické sulfáty O‘ 85 – 100O‘‘= 125 – 160
P(OR)3 20 – 65
CO32- 170 – 180
O=C(O‘‘R)2 O‘= 235 – 250
O‘‘= 100 – 115
-COOH 225 – 250
O‘-(C=O‘‘)2 O‘= 240 – 255
O‘‘= 375 – 400
-OC(R)=O‘‘ O‘= 100 – 220
O‘‘= 330 – 385
R2N-C=O 265 – 320
X-C(R)=O (X=F, Cl, Br) 390 (F) – 550(Br)
R2C=O 545 – 580
R-CH=O 545 – 625
M-CO (M = kov) 340 – 400
ClO3 260 – 300
ClO4 260 – 300
NO32- 405 – 425
R- NO2 410 – 440
-O-N=O‘‘ O‘= 460 – 540O‘‘= 800 – 850
CrO42- 830 – 850
Cr2O72- OCr=1080 – 1120
OCr2=325 – 350 (můstkový kyslík)

 

Odkazy

Navigace

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

Napsat komentář