Anorganická chemie

Kyslík

Výskyt

Nejrozšířenější prvek na Zemi – atmosféra (21 %), litosféra (50 %), hydrosféra (89 %)

Na Zemi se vyskytuje volný i vázaný

Biogenní prvek

Izotopy: zejména ${}_8^{16} \text{O}$, také ${}^{17} \text{O}, {}^{18} \text{O}$

2 alotropické modifikace (= různá uspořádání téhož prvku):

• $\text{O}_2$ – dikyslík

• $\text{O}_3$ – ozón:

  Namodralý plyn typického zápachu

  Má vyšší hustotu než vzduch

  Je jedovatý – už 2 ppm způsobují bolest hlavy

  Výskyt: v ozónové vrstvě (cca 30 km nad zemí, pouze asi 2–8 ppm ozónu) $\to$ brání Zemi před UV zářením

  Ozón vzniká z $\text{O}_2$ účinkem UV záření, nebo účinkem blesku

Chybějící zápis z 6. 2. 2023

Chybějící zápis z 8. 2. 2023

Příprava

1. Termický rozklad:

   Např.:

   $$\begin{align*} \text{KNO}_3 &\overset{t}{\longrightarrow} \text{KNO}_2 + \text{O}_2 \\ \text{HgO} &\overset{t}{\longrightarrow} \text{Hg} + \text{O}_2 \end{align*}$$

2. Katalytický rozklad:

   Např.:

   $$\begin{align*} \text{H}_2\text{O}_2 &\overset{\text{MnO}_2}{\longrightarrow} \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \\ \text{KClO}_3 &\overset{\text{MnO}_2}{\longrightarrow} \text{KCl} + \text{O}_2 \end{align*}$$

Výroba

Destilace zkapalněného vzduchu ($-200 \ °\text{C}$)

Použití

Skladování: v ocelových lahvích s modrým pruhem

• Zdravotnictví – dýchací přístroje, oxygenoterapie

• Svařování a řezání kovů – autogen = acetyleno-kyslíkový hořák

• Palivové články

• Výroba oceli

• Součást raketového paliva

Sloučeniny

Oxidy

= Binární sloučeniny $\text{O}$ s dalšími prvky

$\text{O}$ má vždy oxidační číslo $-\text{II}$

Dělí se podle vazby a struktury, nebo podle reakcí s vodou

Dělení podle vazby:

1. Iontové oxidy:

   Tvoří je $\text{O}$ s prvky $\text{I.}$ a $\text{II. A}$ skupiny

   Iontová vazba

   Tvoří iontové krystaly

   Např. $\text{Ca}^{2+}\text{O}^{2-}, \text{Na}_2^+\text{O}^{2-}$

2. Kovalentní oxidy:

   Kovalentní vazba

   Dělení podle struktury:

   1. Molekulové oxidy:

      Tvoří je $\text{O}$ s prvky s vysokou elektronegativitou

      Tvoří molekuly

      Tvoří molekulové krystaly – drží pomocí van der Waalsových sil, typická je sublimace

      Vzorec odpovídá molekulám

      Např. $\text{CO}_2$

   2. Polymerní oxidy:

      Netvoří molekuly

      Tvoří atomové krystaly – drží pomocí kovalentních vazeb

      Vzorec odpovídá poměrnému zastoupení atomů v krystalech

      Např. $\text{SiO}_2, \text{TiO}_2, \text{Al}_2\text{O}_3$

Dělení podle reakcí s $\text{H}_2\text{O}$:

1. Zásadotvorné oxidy:

   Oxidy prvků $\text{I.}$ a $\text{II. A}$ skupiny a kovů s nízkým oxidačním číslem

   S vodou tvoří hydroxidy

   Např.:

   $$\text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Ca}(\text{OH})_2$$

   S kyselinami tvoří soli

   Např.:

   $$\begin{align*} \text{CaO} + \text{HCl} &\longrightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} \\ \text{Fe}_2\text{O}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 &\longrightarrow \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{H}_2\text{O} \end{align*}$$

   ---

   15. 2. 2023

2. Kyselinotvorné oxidy:

   Oxidy molekulové, oxidy prvků s vysokou elektronegativitou (cca $\text{IV.}$ až $\text{VII. A}$ skupiny), oxidy kovů s vysokým oxidačním číslem ($\ge \text{V}$)

   S vodou tvoří kyseliny

   Např.:

   $$\begin{align*} \text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} &\longrightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 \\ \text{Mn}_2\text{O}_7 + \text{H}_2\text{O} &\longrightarrow 2 \ \text{HMnO}_4 \end{align*}$$

   S hydroxidy tvoří soli

   Např.:

   $$\text{Ca}(\text{OH})_2 + \text{CO}_2 \longrightarrow \text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{O}$$

3. Amfoterní oxidy:

   Např. $\text{ZnO}, \text{Al}_2\text{O}_3, \text{Cr}_2\text{O}_3$

   Reagují s $\text{H}^+, \text{OH}^-$

   Např.:

   $$\begin{align*} \text{ZnO} + 2 \ \text{HCl} &\longrightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2\text{O} \\ \text{ZnO} + 2 \ \text{NaOH} + \text{H}_2\text{O} &\longrightarrow \text{Na}_2[\text{Zn}(\text{OH})_4] \end{align*}$$

   $\text{Na}_2[\text{Zn}(\text{OH})_4]$ ... tetrahydroxidozinečnatan sodný

4. Neutrální oxidy:

   Např. $\text{CO}, \text{NO}$

   Nereagují s $\text{H}_2\text{O}, \text{H}^+$ ani s $\text{OH}^-$

Peroxidy

= Binární sloučeniny obsahující kyslík $(\text{O}_2)^{2-}$

Např. $\text{CaO}_2$ (peroxid vápenatý), $\text{K}_2\text{O}_2$ (peroxid draselný)

Superoxidy / Hyperoxidy

= Binární sloučeniny obsahující kyslík $(\text{O}_2)^-$

Např. $\text{RbO}_2$ (superoxid rubidný)

Ozonidy

= Binární sloučeniny obsahující kyslík $(\text{O}_3)^-$

Např. $\text{NaO}_3$ (ozonid sodný)