Kyslík (chemická značkaO,latinsky oxygenium) jeplynný chemickýprvek, tvořící druhou hlavní složkuzemské atmosféry. Je třetím nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru. Jebiogenním prvkem a jeho přítomnost je nezbytná pro existenci většinyživých organismů na tétoplanetě. Při použití vyšších koncentrací a tlaků kyslík poškozuje buňky, hlavně plic, nervové soustavy a oka. Autorem jehočeského názvu jeJan Svatopluk Presl.[2].
Jeden z prvních známých experimentů zkoumajících vztah mezispalováním avzduchem popsal ve 3. století před naším letopočtem řecký učenecFilón Byzantský. Pozoroval, že po převrácení nádoby přes hořící svíčku a obklopení hrdla nádoby vodou začne voda stoupat. Nesprávně předpokládal, že část vzduchu v nádobě mohla uniknout póry ve skle. Až o mnoho století později, v15. století, zkoumal vlastnosti vzduchuLeonardo da Vinci a zjistil, že část vzduchu se spotřebuje při spalování a dýchání.
Polský alchymista a lékařMichal Sendivoj na začátku 17. století popsal látku obsaženou ve vzduchu a označil ji jako „cibus vitae“ (potrava života). Toto jeho zjištění ale ještě za objev kyslíku považováno není.
Na konci 17. stoletíRobert Boyle zjistil, že vzduch je pro spalování nezbytný. Anglický chemikJohn Mayow ukázal, že oheň potřebuje k hoření pouze část vzduchu, kterou nazvalspiritus nitroaereus. Experimentem zjistil, že umístění myši nebo zapálené svíčky do uzavřené nádoby nad vodou způsobí, že voda stoupne a část objemu vzduchu nahradí. Z toho odvodil, že nitroaereus je spotřebováván jak při dýchání, tak při spalování. Mayow také soudil, že plíce oddělují nitroaereus od vzduchu a předávají jej do krve, a že teplo a pohyb svalů zvířat vyplývají z reakce nitroaerea s určitými látkami v těle.[3]
Robert Hooke,Ole Borch neboMichail Lomonosov ve svých experimentech v 17. a 18. století kyslík vyráběli, ale nikdo z nich jej neurčil jako chemický prvek.
O vysvětlení jevů vznikajících při spalování a korozi se pokoušela v 18. století tzv.flogistonová teorie. Podle této teorie, formulované v roce 1667 německým lékařem a alchymistouJohannem Joachimem Becherem a o něco později zpopularizovanéGeorgem Stahlem, byly všechny hořlavé materiály tvořeny ze dvou částí. Jedna část, nazývanáflogiston, se podle této teorie při spalování uvolnila; zbývající „deflogistikovaná“ část nebolicalx byla považována za podstatu spáleného materiálu. Předpokládalo se, že vysoce hořlavé materiály, které zanechávají malé zbytky, jako je dřevo nebo uhlí, jsou převážně z flogistonu; nehořlavé látky, které korodují, například železo, obsahovaly flogistonu velmi málo. Vzduch nehrál v teorii flogistonu žádnou roli, ani nebyly prováděny žádné kvantitativní experimenty; stačilo pozorování, že po spálení se materiál stane lehčím a tedy se spálením něco ztratí.
Za objevitele kyslíku je někdy považován švédský lékárníkCarl Wilhelm Scheele, který v letech 1771–1772 vyráběl plynný kyslík zahříváním oxidu rtuťnatého a různých dusičnanů. Pojmenoval tento plyn „ohnivý vzduch“, svůj objev však publikoval až v roce1777. Mezitím nezávisle na Scheeleovi v roce 1774 provedl britský duchovníJoseph Priestley experiment, při kterém zaměřilsluneční světlo na oxid rtuťnatý obsažený ve skleněné trubici. Uvolňovaný plyn pojmenoval „dephlogisticated air“, tedy deflogistikovaný vzduch. Zjistil, že svíčky v plynu hořely jasněji a že myš byla aktivnější a při dýchání tohoto plynu žila déle. Zkusil plyn dýchat také sám a nezaznamenal výraznou odlišnost od běžného vzduchu, ale pociťoval při tom zvláštní lehkost. Své poznatky publikoval v roce 1775 a proto za objevitele kyslíku je obvykle považován on.
Autorem prvních kvantitativních experimentů s oxidací a prvního správného vysvětlení, jak funguje spalování, bylAntoine Lavoisier. Jeho experimenty vyvrátily flogistonovou teorii a prokázaly, že látka objevená Priestleyem a Scheeleem je chemický prvek. Dokázal také, že vzduch je směsí dvou plynů; pro „dýchatelnou“ část vzduchu, která je nezbytná pro spalování a dýchání, navrhl názevoxygen („kyselinu tvořící“), protože se – mylně, jak později prokázal např.Humphry Davy – domníval, že kyslík je nezbytnou složkou všech kyselin. Pro druhou složku vzduchu navrhl názevazote (z řeckého „bez života“) – nynější český název jedusík.
Původníatomová teorieJohna Daltona z roku 1801 předpokládala, že se každýchemický prvek skládá ze stejných a dále nedělitelných atomů a že prvky ve sloučeninách by za normálních okolností měly mít vůči sobě jednoduché hmotnostní poměry. Podle Daltona měl například být vzorec vody HO, takže byatomová hmotnost kyslíku byla 8krát větší než u vodíku (později zjištěná hodnota je asi 16krát). V roce 1805Joseph Louis Gay-Lussac aAlexander von Humboldt ukázali, že voda se skládá ze dvou objemů vodíku a jednoho objemu kyslíku; a roku 1811Amedeo Avogadro dospěl ke správné interpretaci složení vody na základě pravidla, kterému se nyní říkáAvogadrův zákon.
Koncem 19. století si vědci uvědomili, že vzduch lze zkapalnit a jeho součásti izolovat jeho stlačením a ochlazením. Objev kapalného kyslíku oznámil švýcarský chemik a fyzikRaoul-Pierre Pictet v roce 1877; zkapalněný kyslík ve stabilním stavu ale vyrobili až v roce 1883 polští vědciZygmunt Wróblewski aKarol Olszewski a v roce 1891 skotský chemikJames Dewar dokázal vyrobit dostatečné množství tekutého kyslíku pro další studium. Komerční způsob výroby tekutého kyslíku pak nezávisle vyvinuli v roce 1895 německý inženýrCarl von Linde a britský inženýrWilliam Hampson (oba snižovali teplotu vzduchu, dokud nezkapalnil, a poté postupně vyvařovali a zachytávali odděleně jednotlivé plyny).
V roce 1901 bylo poprvé prokázáno svařování pomocí spalování směsiacetylenu a stlačeného kyslíku; tento způsob svařování a řezání kovu se stal běžným.
V roce 1923 americký vědecRobert Goddard vyvinul raketový motor spalující kapalné palivo; použilbenzín jako palivo a kapalný kyslík jako okysličovadlo a v roce 1926 jeho malá raketa (hmotnost 2,72 kg) doletěla do vzdálenosti 56 metrů při maximální rychlosti 97 km/h.
Kyslík je velmi reaktivní plyn, nezbytný pro existenci života na naší planetě. Slučování kyslíku s ostatními prvky se nazýváhoření, pokud je látka zahřátá nazápalnou teplotu. Jde prakticky vždy oexotermní reakci, která vede k uvolnění značného množstvítepelné energie. Produkty hoření se nazývajíoxidy (dříve kysličníky).
NaZemi je kyslík velmi rozšířeným prvkem. Mars a Venuše mají kyslíku méně. V minulosti planety byl jeho obsah většinou nižší, v několika obdobích prvohor a druhohor ale i vyšší než dnes.[4]
V atmosféře tvoří plynný kyslík 21 objemových procent.
Voda oceánů, které pokrývají 2/3 zemského povrchu, je hmotnostně z 90 % složena z kyslíku.
V zemské kůře je kyslík majoritním prvkem, je přítomen téměř ve všechhorninách. Jeho obsah je odhadován na 46 až 50 hmotnostních procent.
V hlubších vrstvách zemského tělesa zastoupení kyslíku klesá a předpokládá se, že vzemském jádře je přítomen pouze ve stopách.
Vevesmíru je zastoupení kyslíku podstatně nižší. Na 1 000 atomů vodíku zde připadá pouze jeden atom kyslíku. Kyslík je třetím nejhojnějším chemickým prvkem ve vesmíru, po vodíku a heliu. Kyslík tvoří asi 0,9 % hmotnosti Slunce.
Ve svých sloučeninách se kyslík vyskytuje převážně v mocenství O−II, výjimečně pak jako O−I a O+I a také O− 2 vsuperoxidech (KO2 superoxid draselný) a O− 3 v ozonidech.
Záporně dvojmocný kyslík je přítomen ve velmi široké škále sloučenin. Především jsou tooxidy, vlastnosti jednotlivých sloučenin jsou detailněji popsány v kapitolách příslušných jednotlivým prvkům.
Alkalické sloučenyhydroxidy se vyznačují přítomnosti skupiny -OH. Mezi nejznámější patříhydroxid sodný NaOH, draselný KOH a vápenatý, hašené vápno Ca(OH)2.
Ve valenci O−I vystupuje kyslík v peroxidech, nejznámější z nich jeperoxid vodíku H2O2. Tato kapalná sloučenina má silné oxidační účinky a v praxi se používá ve formě svých vodných roztoků v medicíně prodezinfekci a v chemii jakooxidační činidlo.Peroxid sodný Na2O2 je pevná,hygroskopická látka, která nachází uplatnění jako velmi energetické oxidační činidlo.
Kyslík se vyskytuje ve velkém množství organických látek. Řada těchto sloučenin je součástí všech živých organismů, protože kyslík patří mezi základní biogenní prvky. Základní skupinyorganických sloučenin s obsahem kyslíku jsou:
Nežádoucí chemicko-technologický či fyzikálně-chemický proces,korozekovů je způsobená nežádoucíoxidací kovů a dalšími doprovodnými chemickými reakcemi.
Kyslík se prakticky výlučně vyrábídestilací zkapalněnéhovzduchu. Vyrobený kyslík se uchovává buď ve zkapalněném stavu ve speciálníchDewarových nádobách(viz obrázek) nebo plynný v ocelových tlakových lahvích. Vzhledem k vysoké reaktivitě čistého kyslíku je nezbytné, aby se nedostal do přímého kontaktu s organickými látkami. Proto se žádné součástiaparatury pro uchovávání a manipulaci s kapalným nebo stlačeným kyslíkem nesmí mazat organickými tuky nebo oleji.
Kyslíkové koncentrátory jsou přístroje, které nepotřebují žádnou zásobu kyslíku v podobě lahví, ale umožňují vyvíjení vyšší koncentrace neomezeně, nebo dle nastavení.
V medicíně se čistý kyslík používá při operacích a traumatických stavech pro podporu pacientova dýchání a lepšímu okysličení organismu.Směsi kyslíku s inertními plyny sloužípotápěčům k potlačenídekompresní nemoci. Je součástí i všech ostatních dýchacích plynů, které se používají pro potápění do velkých hloubek.
Také vysokohorští horolezci a letci se v nutných případech uchylují k dýchání čistého kyslíku. I piloti stíhacích letadel jsou vybaveni směsmi stlačených plynů, jejichž základní složkou je kyslík. To proto, že zvýšením koncentrace kyslíku se zvýší jehoparciální tlak a ulehčí se tak dýchání v řídké atmosféře a předejdevysokohorské nemoci.
Američtí astronautiprogramu Apollo dýchali také atmosféru z téměř čistého kyslíku, což umožnilo snížit tlak v kabině zhruba na třetinu běžné hodnoty a tak odlehčit její hermetickou konstrukci. To se ale stalo osudným posádceApolla 1, která ve vysoce hořlavé atmosféře uhořela. Všechny skafandry pro výstup do kosmu používají kyslíkovou atmosféru kvůli co nejnižšímu přetlaku, protože přetlak omezuje pohyblivost skafandru.
Při hoření směsi kyslíku s acetylenem lze dosáhnout teploty cca 3 150–3 200 °C. Proto se kyslíko-acetylenový plamen využívá k řezání oceli a tavení kovů s vysokým bodem tání, například platinových kovů.
Při výroběoceli je nutné především odstranit z matriceželeza přebytečnýuhlík, který je ve forměkarbidu železa. Tento přebytečný uhlík spolu s dalšími příměsemi se odstraňuje spálením obvykle vkonvertoru, a to vháněním vzduchu vBessemerově aThomasově konvertoru nebo vháněním čistého kyslíku do roztaveného železa vkyslíkovém konvertoru), kde za vysoké teploty taveniny dochází k oxidaci přítomného uhlíku na plynné oxidy, které odcházejí jako spaliny.
Kapalný kyslík většinou slouží jako okysličovadloraketových motorů při letech kosmických lodí.
Kyslík se používá jako jedna ze složek pro náplň některých typůpalivových článků.
↑ Ďasík, voník, ytřík a platík.Český rozhlas Střední Čechy [online]. 2005-04-01 [cit. 2025-04-08].Dostupné online.
↑World of Chemistry contributors.World of Chemistry. [s.l.]: Thomson Gale, 2005.ISBN978-0-669-32727-4. KapitolaJohn Mayow.Je zde použita šablona{{Cite book}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
