6. Kyslík a vodík copy

Izotopy

• vodík má 5 izotopů (3 jsou přírodní)

1. Protium 11H

   • lehký vodík

   • 1 proton, 1 elektron

   • 99,9 % všeho přírodního vodíku

2. Deuterium 12H,12D

   • těžký vodík

   • 1 proton, 1 elektron a 1 neutron

   • těžká voda (D2O) se využívá v jaderných elektrárnách jako moderátor

3. Tritium 13H, 13T

   • supertěžký vodík

   • 1 proton, 1 elektron a 2 neutrony

   • radioaktivní (nestabilní jádro – uvolňuje ionizující záření)

Vlastnosti

• za normálních podmínek hořlavý bezbarvý plyn bez chuti a zápachu

• nejrozšířenější prvek ve vesmíru ve formě H2 (molekulový vodíku)

• biogenní prvek – potřebný pro život

Reakce

• reaguje téměř se všemi prvky (kromě vzácných plynů)

• dvouatomové molekuly jsou stabilní – reagují až za vysokých teplot (nebo za katalyzátoru)

1. Reakce s velmi elektronegativními prvky tvoří vodíkové můstky (F, O, N)

2. Reakce s velmi elektropozitivními prvky tvoří iontové hydridy

   • s prvky I.A a II.A skupiny

   • působí jako oxidační činilo (ox. číslo: -I)

   • 2 Na + H2 → 2 NaH-I

3. Reakce s halogeny tvoří halogenvodíky

   • H2 + X2 → 2HX

4. Reakce s kyslíkem tvoří vodu (reakce s kyslíkem je výbušná)

   • 2 H2 + O2 → 2 H2O

Příprava

• příprava = laboratorní postup v malém množství

1. Elektrolýza vody

   • Na katodě vzniká H2 (redukce)

   • Na anodě vzniká O2 (oxidace)

2H2O → 2H2 + O2

1. Reakcí neušlechtilého kovu s vodným roztokem kyseliny (hydroxidu)

   • neušlechtilý kov je elektropozitivnější než vodík

Zn + 2 HCl = H2 + ZnCl2

1. Reakcí alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin s vodou

2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2

Výroba

• výroba = průmyslová výroba

1. Termické štěpení methanu

   • při teplotě 1200 °C

   • katalyzátor je nikl

CH4 CO + 3 H2

1. Reakce methanu s vodní párou

   • při teplotě 800 °C

   • vzniká vodní plyn (směs CO a H2)

CH4 + H2O CO + 3 H2

1. Reakce vodní páry s rozžhaveným koksem

   • při teplotě 1000 °C

C  +  H2O CO  + H2

1. Elektrolýza vodného roztoku NaCl

   • na katodě vzniká vodík

   • na anodě vzniká chlor

2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2

Použití

• výroba amoniaku

• sváření a tavení kovů

• alternativní palivo pro dopravu („palivo budoucnosti“), hydrogenace organických látek

Vodíkové můstky

• slabá vazebná interakce

• tvoří se v některých sloučeninách vodíku s F, O, N (FH, H2O, NH3)

• ve vzorcích značíme tečkováním

Sloučeniny

• Hydridy

  • dvouprvkové sloučeniny vodíku

  1. iontové hydridy

     • tvoří s prvky I.A-II.A skupiny (vodík má větší elektronegativitu než 2. prvek)

     • vodík má oxidační číslo -I

     • reakcí s vodou vzniká vodík a hydroxid

     • pevné látky (např. NaH, CaH2)

  2. kovalentní hydridy

     • tvoří s p-prvky (III.A.-VII.A)

     • většinou plynné látky (např. H2S)

  3. kovové hydridy

     • tvoří s d-prvky a f-prvky

     • pevné a vodivé látky (např. UH3)

• Bezkyslíkaté kyseliny

  1. halogenvodíkové kyseliny – nejsilnější jodovodíková

kyselina kyanovodíková (HCN)

DÁLE NETISKNOUT

1. Relativní atomová hmotnost: $A_{r} = \frac{m(X)}{m_{u}}$

   • m(X) … klidová hmotnost prvku

   • mu … $\frac{1}{12}$ atomu uhlíku 612C