Sloučeniny kyslíku - Compounds of oxygen

The oxidační stav z kyslík je −2 téměř ve všech známých sloučeniny kyslíku. Oxidační stav -1 se nachází v několika sloučeninách, jako je peroxidy. Sloučeniny obsahující kyslík v jiných oxidačních stavech jsou velmi neobvyklé: -1⁄2 (superoxidy ), −1⁄3 (ozonidy ), 0 (elementární, kyselina fluorovodíková ), +1⁄2 (dioxygenyl ), +1 (dioxygen difluorid ) a +2 (difluorid kyslíku ).
Kyslík je reaktivní a bude tvořit oxidy se všemi ostatními prvky kromě vzácné plyny hélium, neon, argon, a krypton.[1]
Oxidy
Voda (H
2Ó) je kysličník z vodík a nejznámější sloučenina kyslíku. Jeho hromadné vlastnosti částečně vyplývají z interakce jeho atomů složek, kyslíku a vodíku, s atomy blízkých molekul vody. Atomy vodíku jsou kovalentně vázané na kyslík v molekule vody, ale také mají další přitažlivost (asi 23,3 kJ · mol−1 na atom vodíku) na sousední atom kyslíku v samostatné molekule.[2] Tyto Vodíkové vazby mezi molekulami vody je drží přibližně o 15% blíže, než by se dalo očekávat v jednoduché kapalině s pouhým Van der Waalsovy síly.[3][4]

Kvůli jeho elektronegativita se tvoří kyslík chemické vazby s téměř všemi ostatními volnými prvky při zvýšených teplotách oxidy. Některé prvky, jako např žehlička který oxiduje na oxid železa nebo rez, Fe
2Ó
3, snadno oxiduje při standardní podmínky pro teplotu a tlak (STP). Povrch kovů jako hliník a titan jsou oxidovány za přítomnosti vzduchu a jsou potaženy tenkou vrstvou oxidu, která pasivuje kov a dále zpomaluje koroze.[5] Tzv. Ušlechtilé kovy, jako např zlato a Platina, odolat přímé chemické kombinaci s kyslíkem a látkám jako oxid (III) zlata (Au
2Ó
3) musí být tvořeno nepřímou cestou.
The alkalické kovy a kovy alkalických zemin všichni spontánně reagují s kyslíkem, když jsou vystaveni suchému vzduchu, za vzniku oxidů a za přítomnosti kyslíku a vody tvoří hydroxidy. Výsledkem je, že žádný z těchto prvků se v přírodě nenachází jako volný kov. Cesium je tak reaktivní s kyslíkem, že se používá jako kariérista v vakuové trubky. Ačkoli pevný hořčík na STP reaguje pomalu s kyslíkem, je schopen hořet na vzduchu a generovat velmi vysoké teploty a jeho kovový prášek může se vzduchem vytvářet výbušné směsi.
Kyslík je přítomen jako sloučeniny v atmosféře ve stopových množstvích ve formě oxid uhličitý (CO
2) a oxidy dusíku (NEX). The zemská kůra Skála je složena z velké části z oxidů křemík (oxid křemičitý SiO
2, nalezen v žula a písek ), hliník (oxid hlinitý Al
2Ó
3, v bauxit a korund ), žehlička (oxid železitý Fe
2Ó
3, v hematit a rez ) a další oxidy z kovy.
Ostatní anorganické sloučeniny

Zbytek zemské kůry tvoří hlavně sloučeniny kyslíku uhličitan vápenatý (v vápenec ) a křemičitany (v živce ). Voda-rozpustný křemičitany ve formě Na
4SiO
4, Na
2SiO
3, a Na
2Si
2Ó
5 se používají jako čistící prostředky a lepidla.[6]
Peroxidy zachovat část původní molekulární struktury kyslíku ((−O-O−). Bílá nebo světle žlutá peroxid sodný (Na
2Ó
2) se tvoří, když je kovový sodík se spaluje v kyslíku. Každý atom kyslíku ve svém peroxidu ion může mít plný oktet 4 páry elektrony.[6] Superoxidy jsou třída sloučenin, které jsou velmi podobné peroxidům, ale s pouze jedním nepárovým elektronem pro každou dvojici atomů kyslíku (Ó−
2).[6] Tyto sloučeniny se tvoří oxidací alkalických kovů s většími iontovými poloměry (K, Rb, Cs). Například, superoxid draselný (KO
2) je oranžovožlutá pevná látka vytvořená, když draslík reaguje s kyslíkem.
Peroxid vodíku (H
2Ó
2) lze vyrobit průchodem objemu 96% až 98% vodík a 2 až 4% kyslíku elektrickým výbojem.[7] Více komerčně životaschopnou metodou je umožnit autoxidaci organického meziproduktu, 2-ethylanthrahydrochinon rozpuštěný v organickém rozpouštědle, aby oxidoval na H
2Ó
2 a 2-ethylanthrachinon.[7] 2-Ethylanthrachinon se poté redukuje a recykluje zpět do procesu.
Po rozpuštění ve vodě se tvoří mnoho oxidu kovu zásaditý řešení, zatímco se tvoří mnoho oxidů nekovů kyselé řešení. Například, oxid sodný v roztoku tvoří silnou základnu hydroxid sodný, zatímco oxid fosforečný ve formě řešení kyselina fosforečná.[7]
Okysličený anionty jako chlorečnany (ClO−
3), chloristany (ClO−
4), chromany (CrO2−
4), dichromany (Cr
2Ó2−
7), manganistany (MnO−
4), a dusičnany (NE−
3) jsou silná oxidační činidla. Formy kyslíku heteropolykyseliny a polyoxometalát ionty s wolfram, molybden a některé další přechodné kovy, jako kyselina fosfowolframová (H
3PW
12Ó
40) a kyselina oktadekamolybdofosforečná (H
6P
2Mo
18Ó
62).
Jedna neočekávaná sloučenina kyslíku je dioxygenyl hexafluoroplatinát, Ó+
2PtF−
6, objevený při studiu vlastností hexafluorid platiny (PtF
6).[8] Změna barvy, když byla tato sloučenina vystavena atmosférickému vzduchu, naznačovala, že se oxiduje dioxygen (obtížnost oxidace kyslíku zase vedla k hypotéze, že xenon může být oxidován PtF
6, což má za následek objev první sloučeniny xenonu xenon hexafluoroplatinát Xe+
PtF−
6). Kationty kyslíku se tvoří pouze za přítomnosti silnějších oxidantů než kyslíku, což je omezuje na působení fluoru a určitých sloučenin fluoru. Jednoduchý fluoridy kyslíku jsou známy.[9]
Organické sloučeniny

(kyslík je červený, uhlík černý a vodík bílý)
Mezi nejdůležitější třídy organických sloučenin, které obsahují kyslík, patří (kde „R“ je organická skupina): alkohol (R-OH); ethery (R-O-R); ketony (R-CO-R); aldehydy (R-CO-H); karboxylové kyseliny (R-COOH); estery (R-COO-R); anhydridy kyselin (R-CO-O-CO-R); amidy (R-C (O) -NR2). Existuje mnoho důležitých organických látek rozpouštědla které obsahují kyslík, z nichž: aceton, methanolu, ethanol, isopropanol, furan, THF, diethylether, dioxan, ethylacetát, DMF, DMSO, octová kyselina, kyselina mravenčí. Aceton ((CH
3)
2CO) a fenol (C
6H
5ACH) se používají jako pomocné materiály při syntéze mnoha různých látek. Další důležité organické sloučeniny, které obsahují kyslík, jsou: glycerol, formaldehyd, glutaraldehyd, kyselina citronová, anhydrid kyseliny octové, acetamid, atd. Epoxidy jsou ethery ve kterém je oxygenatom součástí kruhu tří atomů.
Kyslík reaguje s mnoha spontánně organický sloučeniny při pokojové teplotě nebo pod ní v procesu zvaném autoxidace.[7] Alkalické roztoky pyrogallol benzen-1,2,3-triol absorbuje kyslík ze vzduchu a používá se ke stanovení atmosférické koncentrace kyslíku. Většina organické sloučeniny které obsahují kyslík, se nevyrábí přímým působením kyslíku. Organické sloučeniny důležité v průmyslu a obchodu se vyrábějí přímou oxidací prekurzoru:[6]
- Ethylenoxid (používá se k výrobě nemrznoucí směs ethylenglykol ) se získává přímou oxidací ethylen:
- C
2H
4 + ½ Ó
2 + katalyzátor
———→ C
2H
4Ó
- C
- Kyselina peroctová (podavač pro různé epoxid sloučeniny) se získává z acetaldehyd:
- CH
3CHO + Ó
2 + katalyzátor
———→ CH
3C (O) -OOH
- CH
Biomolekuly

Prvek se nachází téměř ve všech biomolekuly které jsou důležité pro život nebo jsou generovány životem. Pouze několik běžných komplexních biomolekul, jako např skvalen a karoteny neobsahují kyslík. Z organických sloučenin s biologickým významem sacharidy obsahují největší hmotnostní podíl kyslíku (asi 50%). Všechno tuky, mastné kyseliny, aminokyseliny, a bílkoviny obsahují kyslík (kvůli přítomnosti karbonyl skupiny v těchto kyselinách a jejich ester zbytky). Sedm z aminokyselin, které jsou zabudovány do proteinů, má navíc kyslík zabudovaný do svých postranních řetězců. Kyslík se také vyskytuje v fosfát (PO43−) skupiny v biologicky důležitých molekulách nesoucích energii ATP a ADP, v páteři a puriny (až na adenin ) a pyrimidiny z RNA a DNA a v kosti tak jako fosforečnan vápenatý a hydroxylapatit.
Viz také
Reference
- ^ Chemické vlastnosti kyslíku, Lenntech. Zpřístupněno 25. ledna 2008. „Kyslík je reaktivní a bude tvořit oxidy se všemi ostatními prvky kromě hélia, neonů, argonu a kryptonu.“
- ^ P. Maksyutenko, T. R. Rizzo a O. V. Boyarkin (2006). „Přímé měření disociační energie vody“, J. Chem. Phys. 125 doi 181101.
- ^ Chaplin, Martin (04.01.2008). "Vazba vodíku na vodík". Citováno 2008-01-06.
- ^ Vzhledem k tomu, že kyslík má vyšší elektronegativitu než vodík, rozdíl náboje z něj činí polární molekula. Interakce mezi různými dipóly každé molekuly způsobí čistou přitažlivou sílu.
- ^ The oxid hlinitý vrstvu lze vytvořit na větší tloušťku procesem elektrolytický eloxování.
- ^ A b C d Cook 1968, str.507
- ^ A b C d Cook 1968, str. 506
- ^ Cook 1968, str.505
- ^ Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey (1972). Pokročilá anorganická chemie: komplexní text. (3. vydání). New York, Londýn, Sydney, Toronto: Publikace Interscience. ISBN 0-471-17560-9.
- Cook, Gerhard A .; Lauer, Carol M. (1968). "Kyslík". V Clifford A. Hampel (ed.). Encyklopedie chemických prvků. New York: Reinhold Book Corporation. str.499–512. LCCN 68-29938.