6. Kyslík a vodík copy

6. Kyslík a vodík

• charakteristika a postavení kyslíku a vodíku v periodickém systému

• vlastnosti, reakce, příprava, výroba a použití kyslíku a vodíku

• význam kyslíku pro živé organismy

• vodíkový můstek

• sloučeniny kyslíku a vodíku

KYSLÍK

značka: O

• 8. prvek PSP, chalkogen (16. skupina)

• elektronová konfigurace: 1s2 2s2 2p4 (6 valenčních elektronů)

• po fluoru nejelektronegativnější prvek

• dvojvazný

Izotopy

• kyslík má 3 přírodní izotopy

• 816O – 99 % všeho přírodního kyslíku

• 817O – 8 protonů a 9 neutronů

• 818O – 8 protonů a 10 neutronů

Vlastnosti

• za normálních podmínek bezbarvý plyn, nekov, bez chuti a zápachu

• dvouatomové molekuly O2

  • 21% atmosféry

• trojatomové molekuly O3 (ozon)

• ozonová vrstva

  • vyšší vrstva atmosféry (30-40 km nad povrchem)

  • chrání před UV zářením

  • ničí ji např. freony (halogenderiváty s alespoň dvěma halogeny, a 1 je fluor)

Reakce

• kyslík dosahuje konfigurace vzácného plynu nejčastěji tvořením dvojné vazby mezi 2 kyslíky

• atomární kyslík je velmi reaktivní (O)

• molekulový kyslík je málo reaktivní (O2)

• ozon vzniká působením UV záření nebo elektrickými výboji -> vznik radikálu a následná syntéza

  • O ∙ + O2 → O3

Příprava

• příprava = laboratorní postup v malém množství

1. Elektrolýza vody

   • Na katodě vzniká H2 (redukce)

   • Na anodě vzniká O2 (oxidace)

2H2O → 2H2 + O2

1. Tepelný rozklad některých kyslíkatých sloučenin

2 KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

1. Reakce oxidu manganičitého (burelu) s kyselinou sírovou

2 MnO2 + 2 H2SO4 → 2 MnSO4 + 2 H2O + O2

Výroba

• výroba = průmyslová výroba

1. Frakční destilace kapalného vzduchu

   • frakce = proces postupného odpařování

2. Elektrolýza vody

   • Nákladné

Použití

• hutnictví – výroba železa, sváření, dýchací přístroje

• ozon – desinfekce vzduchu a pitné vody (usmrcuje mikroorganismy)

Význam kyslíku pro živé organismy

• biogenní prvek

• nezbytný pro dýchání

• většina živých organismů získává energii z potravy skrze oxidaci organických sloučenin

Sloučeniny

• Oxidy

  • dvouprvkové sloučeniny, kyslík s elektropozitivnějšími prvky

  • oxidační číslo kyslíku je: -II

  • lze rozdělit podle reakce s vodou:

    • kyselinotvorné oxidy

      • reagují s vodou za vzniku kyseliny

      • např. SiO2

    • zásadotvorné oxidy

      • reagují s vodou za vzniku zásady

      • např. CaO

    • amfoterní oxidy

      • nereagují s vodou

      • při reakci s kyselinou se chová jako zásada

      • při reakci se zásadou se chová jako kyselina

      • např. Al2O3

    • neutrální oxidy

      • nereagují s vodou, kyselinou, zásadou

      • např. NO, CO

• Peroxid vodíku (H2O2)

  • bezbarvá kapalina

  • silné oxidační činidlo (bere elektrony jiným látkám v reakci)

  • neomezitelně smísitelný s vodou

  • 3% roztok se používá jako bělící a desinfekční prostředek

• Kyslíkaté kyseliny

• Hydroxidy

  • zásadité látky

VODÍK

značka: H

• první prvek PSP

• elektronová konfigurace: 1s1 (1 valenční elektron)

• relativní atomová hmotnost: 1,01 (nejlehčí prvek)

• oxidační čísla: -I, I

• jednovazný

• elektronové konfigurace nejbližšího stabilního plynu dosahuje H2