Kyslík

Kyslík je bezfarebný plyn. V kvapalnom a tuhom stave má svetlomodrú farbu. Vo vode je slabo rozpustný. Táto skutočnosť má veľký význam, pre život vodných organizmov, pretože umožňuje ich dýchanie. Kyslík je veľmi reaktívny prvok. Reakcie zlučovania kyslíka s látkami sú najčastejšie exotermické. Základnou vlastnosťou kyslíka je, že sa správa ako silné oxidačné činidlo. Až na halogény, vzácne plyny a niektoré ušľachtilé kovy sa kyslík zlučuje priamo so všetkými prvkami. Na začatie uvedených reakcií treba spravidla vyššiu teplotu, potom však už uvoľnené reakčné teplo stačí na ich samovoľný priebeh.

Ak sú exotermické reakcie látok s kyslíkom sprevádzané vývojom svetla, označujú sa ako horenie. Aby sa látka zapálila, musí sa zohriať na zápalnú teplotu, ktorá je pri rôznych látkach rôzna. Dodaným teplom vyparená látka reaguje s kyslíkom, pričom sa uvoľňuje také veľké reakčné teplo, že sa tuhé súčiastky spalných plynov rozžeravia a svietia. Sálavým teplom sa potom vyparujú ďalšie množstvá látky, spaľujú sa atď., až kým látka nezhorí.

Kyslík je našej zemeguli najrozšírením prvkom. Pre celkový obsah kyslíka v litosfére, hydrosfére a atmosfére sa udáva 58,0 mólových %. Molekulový kyslík O2 sa nachádza v atmosfére, kde je jeho obsah 23,0 hm. %, t.j. 20,8 obj. %. Podstatne väčšie množstvo kyslíka je viazané vo vode, v horninách a v živých organizmoch, ktorých je stálou a nevyhnutnou súčasťou (biogénny prvok).

Vo vesmíre je zastúpenie kyslíka podstatne nižšie. Na 1 000 atómov vodíka pripadá iba jeden atóm kyslíka.

Jeho konfigurácia valenčnej vrstvy je 1s², 2s², 2p⁴ z čoho vyplýva že má dve dvojice nespárených elektrónov a chýbajú mu 2 elektróny aby zaplnil oktet. Najčastejšie sa nachádza ako dvojväzbový, kedy si doplní svoj oktet. Vytvára hybridizácie sp2 a sp3, kde sa do hybridizácie zapájajú aj dve dvojice nespárených elektrónov.

(sp² – v organických zl. s dvojitou väzbou, sp³ – molekula vody)

Anorganické zlúčeniny

V oxidačnom stupni -II sa vyskytuje vo veľkom množstve zlúčenín. Predovšetkým sú to oxidy, vlastnosti jednotlivých zlúčenín sú podrobnejšie opísané v kapitolách článkov o jednotlivých prvkoch.

Kyslík sa nachádza vo väčšine anorganických kyselín a ich soliach. Z tých najdôležitejších možno spomenúť uhličitany (CO₃)^2-, kremičitany (SiO₃)^2-, sírany (SO₄)^2-, dusičnany (NO₃)^- a fosforečnany (PO₄)^3-.

Alkalické zlúčeniny hydroxidy sa vyznačujú prítomnosťou skupiny -OH. Medzi najznámejšie patria hydroxid sodný NaOH, draselný KOH a vápenatý, hasené vápno Ca(OH)₂.

S mocnosťou O1- vystupuje kyslík v peroxidoch, najznámejší z nich je bezpochyby peroxid vodíka H₂O₂. Táto kvapalná zlúčenina má silné oxidačné účinky a v praxi sa používa, vo forme svojich vodných roztokov, v medicíne na dezinfekciu a v chémii ako oxidačné činidlo. Peroxid sodný Na₂O₂ je pevná, hygroskopická látka, ktorá sa používa ako veľmi energetické oxidačné činidlo.

Iba fluór má väčšiu elektronegativitu ako kyslík a vytvára s ním niekoľko fluoridov, v ktorých sa kyslík nachádza s mocnosťou O1+. Všetky fluoridy kyslíka sú veľmi nestále, ale aj napriek tomu existuje reálna možnosť ich využitia ako raketového paliva.

Organické zlúčeniny
Kyslík sa tiež vyskytuje vo veľkom množstve organických látok. Mnoho týchto zlúčenín je súčasťou všetkých živých organizmov, a preto je kyslík jedným zo základných biogénnych prvkov. Základné skupiny organických zlúčenín s obsahom kyslíka sú:

* alkoholy, obsahujúce skupinu C-OH
* fenoly, ktoré majú skupinu -OH pripojenú k aromatickému jadru
* étery, obsahujúce skupinu C-O-C
* peroxidy, obsahujúce skupinu C-O-O-C
* aldehydy, obsahujúce skupinu HC=O
* ketóny, obsahujúce skupinu C-CO-C
* karboxylové kyseliny, obsahujúce skupinu -COOH
* estery, obsahujúce skupinu R-C-OOR
* z heterocyklických zlúčenín spomenieme napr. furán

Výroba a využitie
Kyslík sa prakticky vyrába destiláciou skvapalneného vzduchu. Vyrobený kyslík sa uchováva v kvapalnom stave vo špeciálnych Dewarových nádobách alebo v plynnom stave v oceľových tlakových fľašiach. Vzhľadom k vysokej reaktivite čistého kyslíka je nevyhnutné, aby sa nedostal do priameho kontaktu s organickými látkami. Preto sa všetky súčiastky aparatúry na uskladnenie a manipuláciu s kvapalným alebo stlačeným kyslíkom nesmú mazať žiadnymi organickými tukmi alebo olejmi.

    * V medicíne sa čistý kyslík používa pri operáciách a traumatických stavoch pre podporu pacientovho dýchania. Zmesi kyslíka s inertnými plynmi slúžia potápačom k utlmeniu kesonovej choroby pri ponoroch do veľkých hĺbok. Tiež vysokohorskí horolezci sa v nutných prípadoch uchyľujú k dýchaniu čistého kyslíka a piloti stíhacích lietadiel sú vybavení zmesou stlačených plynov, ktorej základnou zložkou je kyslík.

    * Pri horení zmesi kyslíka s vodíkom možno dosiahnuť teploty viac ako 3 000 °C. Preto sa kyslíkovo-vodíkový plameň využíva na rezanie oceli a tavenie kovov s vysokým bodom topenia, napr. platinových kovov.

    * Základnou požiadavkou pri výrobe oceli je odstrániť zo železa uhlík. Tzv. Bessemerov spôsob výroby je založený na vháňaní čistého kyslíka do roztaveného železa v konvertore. Pri vysokej teplote taveniny dôjde k oxidácii prítomného grafitického uhlíka na plynné oxidy, ktoré z taveniny vytekajú.

    * Kvapalný kyslík aj napriek svojej rizikovosti stále často slúži ako palivo raketových motorov pri štartoch komických lodí.

Ozón
Okrem zvyčajných dvojatómových molekúl O₂ sa kyslík vyskytuje aj vo forme trojatómovej molekuly ako ozón O₃. Za normálnych podmienok je to vysoko reaktívny plyn modrej farby a charakteristického zápachu s mimoriadne silnými oxidačnými účinkami. Pri teplote -112 °C kondenzuje na kvapalný tmavomodrý ozón a pri teplote -193 °C sa tvorí červenofialový pevný ozón.