Back to the topics list

kisik

Često čujemo da je kisik ključan za živa bića i da bez kisika nema života. Također, čujemo da voda sadrži kisik. Ili, da postoji kisik u zraku, u tlu iu našim tijelima. Ali što je točno kisik i koliko je zapravo važan?

Raspravljajmo o:

• Što je kisik?
• Kako je otkriven kisik?
• U kojim oblicima se može naći kisik?
• Različite funkcije kisika.
• Može li se kisik naći u tekućem ili krutom stanju?
• Odakle dolazi kisik?
• Uobičajene upotrebe kisika.
• Ciklus kisika.

Što je kisik?

Kisik je kemijski element sa simbolom O i atomskim brojem 8, što znači da ima osam protona u jezgri. Član je skupine halkogena u periodnom sustavu. Ova skupina je također poznata kao obitelj kisika. Sastoji se od elemenata kisika (O) , sumpor (S) , selen ( Se) , telur ( Te) , te radioaktivni element polonij ( Po) .

Kisik je visoko reaktivan nemetal i oksidacijsko sredstvo koje lako tvori okside, kemijske spojeve s jednim ili više atoma kisika u kombinaciji s drugim elementom.

Kisik je treći najzastupljeniji element u svemiru po masi, nakon vodika i helija. To je nemetalni element i nalazi se u prirodi kao molekula.

Kisik se nalazi posvuda oko nas. To je jedan od atoma koji čine vodu, zajedno s vodikom (H) . Zato je formula vode H ₂ O.

Kisik se uglavnom pojavljuje kao element u atmosferi. Također se javlja u oceanima, jezerima, rijekama i ledenim kapama u obliku vode. Gotovo 89% težine vode čini kisik.

Otkriće kisika

Kisik je izolirao Michael Sendivogius prije 1604., ali se općenito vjeruje da su element otkrili Carl Wilhelm Scheele, u Uppsali, 1773. ili ranije, i Joseph Priestley u Wiltshireu, 1774.

Prioritet se često daje Priestleyu jer je njegov rad prvi objavljen. Priestley je, međutim, kisik nazvao "deflogističkim zrakom" i nije ga prepoznao kao kemijski element.

Naziv kisik skovao je 1777. godine Antoine Lavoisier, koji je prvi prepoznao kisik kao kemijski element i ispravno okarakterizirao njegovu ulogu u izgaranju.

Oblici kisika

Alotropi su različiti oblici istog elementa. Kisik se može naći u različitim oblicima ili alotropima. Najpoznatiji su dioksigen i ozon.

Dioksigen

Pri standardnoj temperaturi i tlaku, dva atoma elementa vežu se u dioksigen, dvoatomni plin bez boje i mirisa formule O ₂ . Svaka se molekula sastoji od dva atoma kisika koji su međusobno čvrsto povezani. Kisik ima niske točke taljenja i vrelišta, pa je na sobnoj temperaturi u plinovitom stanju.

Dvoatomni plin kisik (O ₂ ) trenutno čini 20,95% Zemljine atmosfere, iako se to značajno promijenilo tijekom dugih vremenskih razdoblja. Kisik čini gotovo polovicu Zemljine kore u obliku oksida.

Ovaj kisik (O ₂ ) vitalan je za disanje , što je proces koji prenosi energiju od glukoze do stanica u živim organizmima.

Kisik uzimaju životinje koje ga pretvaraju u ugljični dioksid. Biljke, pak, koriste ugljični dioksid kao izvor ugljika i vraćaju kisik natrag u atmosferu. Kisik tijekom fotosinteze stvaraju biljke i mnoge vrste mikroba.

Kisik je aktivan u fiziološkim procesima gotovo svih poznatih organizama, a posebno je uključen u izgaranje.

Ozon

Postoji još jedan oblik (alotrop) kisika, nazvan ozon (O ₃ ). To je blijedoplavi plin izrazito oštrog mirisa. Ozon se sastoji od tri međusobno povezana atoma kisika. To je alotrop kisika koji je puno manje stabilan od dvoatomnog alotropa O ₂ .

O ₃ snažno apsorbira ultraljubičasto UVB zračenje i ozonski omotač na velikim visinama pomaže u zaštiti biosfere od ultraljubičastog zračenja. Međutim, ozon prisutan na površini nusproizvod je smoga i stoga zagađivač.

Drugi poznati alotropi kisika su:

• Atomski kisik (O ₁ ), koji je slobodni radikal.
• Singletni kisik ( O ₂ *) , najniže pobuđeno stanje molekule dioksigena, jedno je od dva metastabilna stanja molekularnog kisika.
• Tetraoksigen (O ₄ ) je još jedan metastabilni oblik.
• Čvrsti kisik postoji u šest različitih faza, od kojih je jedna O ₈ , a druga metalna.

Različite funkcije kisika

Kisik ima mnoge funkcije u prirodi. Neki od njih su disanje, razgradnja i izgaranje.

• Disanje je kemijska reakcija koja se događa u svim živim stanicama, uključujući biljne i životinjske stanice. To je način na koji se energija oslobađa iz glukoze kako bi se mogli odvijati svi ostali kemijski procesi potrebni za život. Za izvođenje ovog procesa neophodan je kisik.
• Razgradnja je proces kojim se mrtve organske tvari razgrađuju na jednostavnije organske ili anorganske tvari kao što su ugljični dioksid, voda itd. Mikroorganizmima je potreban kisik za učinkovitu razgradnju organskog otpada, ali do neke razgradnje dolazi u nedostatku kisika.
• Izgaranje je reakcija goriva s oksidansom pri čemu se oslobađa toplina. Da bi došlo do izgaranja moraju biti prisutne tri stvari: gorivo koje treba sagorjeti, izvor kisika i izvor topline. Dakle, bez kisika izgaranje nije moguće.

Može li se kisik nalaziti u tekućem ili krutom stanju?

Kisik je element koji može biti krutina, tekućina ili plin ovisno o temperaturi i tlaku.

1. Kada se kisik ohladi na -183 ℃, postaje tekućina. Kao pogonsko gorivo za rakete koristi se tekući kisik.
2. Kisik postaje čvrst na temperaturama ispod -218,79 ℃.

I u tekućem iu krutom stanju, tvari su bistre svijetlo nebeskoplave boje.

Odakle dolazi kisik?

Većina kisika dolazi od sićušnih oceanskih biljaka, zvanih fitoplankton , koje žive blizu površine vode i plove sa strujama. Kao i sve biljke, one fotosintetiziraju – odnosno koriste sunčevu svjetlost i ugljični dioksid za proizvodnju hrane. A kao što već znamo, nusprodukt fotosinteze je kisik.

Znanstvenici vjeruju da fitoplankton doprinosi između 50 i 85 posto kisika u Zemljinoj atmosferi.

Velike količine kisika mogu se izdvojiti iz ukapljenog zraka kroz proces poznat kao frakcijska destilacija. Kisik se također može proizvesti elektrolizom vode ili zagrijavanjem kalijevog klorata (KClO ₃ ).

Kisik se može proizvoditi i industrijski. Najčešća komercijalna metoda za proizvodnju kisika je odvajanje zraka pomoću procesa kriogene destilacije (postupak u kojem se dušik i kisik odvajaju od zraka) ili procesa vakuumske swing adsorpcije (ovdje imamo odvajanje određenih plinova iz plinovita smjesa pri tlaku blizu ambijentalnog, a proces zatim prelazi na vakuum radi regeneracije adsorbirajućeg materijala).

Uobičajene upotrebe kisika

Kisik kao plin potreban je za proizvodnju energije u industrijskim procesima, generatorima i brodovima, a također se koristi u zrakoplovima i automobilima. Uobičajena upotreba kisika uključuje proizvodnju čelika, plastike i tekstila, lemljenje, zavarivanje i rezanje čelika i drugih metala, raketno gorivo, terapiju kisikom i sustave za održavanje života u zrakoplovima, podmornicama, svemirskim letovima i ronjenju.

Kisik ima i medijalnu primjenu, u liječenju bolesti, velikih trauma, anafilaksije, velikih krvarenja, šoka, aktivnih konvulzija i hipotermije.

Ciklus kisika

Kruženje kisika u različitim oblicima kroz prirodu naziva se ciklusom kisika. Ciklus kisika opisuje različite oblike u kojima se kisik nalazi i kako se kreće na Zemlji kroz različite rezervoare. Postoje tri glavna rezervoara kisika: atmosfera, biosfera i litosfera.

Ciklus kisika započinje fotosintezom tijekom koje biljke oslobađaju kisik; zatim kisik koji ispuštaju biljke koriste ljudi, životinje i drugi organizmi za disanje, odnosno disanje; zatim životinje izdišu ugljični dioksid natrag u atmosferu koji ponovno koriste biljke tijekom fotosinteze i ciklus se ponavlja.

Sažetak

• Kisik je kemijski element sa simbolom O i atomskim brojem 8.
• Kisik je visoko reaktivan nemetal i oksidacijsko sredstvo koje lako stvara okside.
• Kisik se nalazi posvuda oko nas, javlja se uglavnom kao element u atmosferi, ali se može naći u oceanima, jezerima, rijekama i ledenim kapama u obliku vode.
• Kisik se može naći u različitim oblicima ili alotropima, a najpoznatiji su dioksigen i ozon, no postoje i drugi alotropi.
• Dioksigen je dvoatomni plin bez boje i mirisa s formulom O ₂ , koji nastaje kada se dva atoma elementa vežu zajedno.
• Dvoatomni plin kisik (O ₂ ) trenutno čini 20,95% Zemljine atmosfere.
• Ozon je blijedoplavi plin izrazito oštrog mirisa, formule O ₃ , koji se sastoji od tri međusobno povezana atoma kisika.
• O ₃ snažno apsorbira ultraljubičasto UVB zračenje i ozonski omotač na velikim visinama pomaže u zaštiti biosfere od ultraljubičastog zračenja.
• Kisik ima mnoge funkcije u prirodi. Neki od njih su disanje, razgradnja i izgaranje.
• Atmosfera većinu kisika dobiva fotosintezom koju provode biljke, alge (fitoplankton) i neke bakterije.
• Kisik se može proizvoditi i industrijski.
• Danas postoje mnoge upotrebe kisika, uključujući industrijske, medicinske itd.
• Kruženje kisika u različitim oblicima kroz prirodu naziva se ciklus kisika.