7. Vodík, kyslík
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu DOCX.
7. Vodík, kyslík
Vodík
Značka Z El. konfigurace Elektronegativita Oxidační č. H 1 1s1 2,2 I, -I- s1 - prvky (I.A); nekov
- nejjednodušší struktura, nejmenší Ar hmotnost, nejmenší poloměr, nejmenší hustota
Výskyt: - známe 3 izotopy: 1)11H = lehký vodík (0 neutronů) protium (99% výskytu)
2)12H = těžký vodík (1 neutron) deuterium
3)13H = radioaktivní vodík (2 neutrony) tritium
- 9. nejrozšířenější prvek na Zemi; 1. ve vesmíru
- v přírodě: převážně lehký vodík (99%) - vázaný v organických sloučeninách = biogenní prvek
- vázaný v anorganických slouč. – H2O, kyseliny, hydroxidy…
- vzácně se vyskytuje volný – dvoumolekulové atomy H2 (molekulový vodík) – v zemním plynu a v sopečných plynech
Vlastnosti a reakce
Fyzikální vlastnosti
- za normálních podmínek bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, teplota varu: 252,8°C
- tvoří dvouatomové molekuly H2 (atomy vázány jednoduchou kovalentní vazbou)
- zkapalnitelný (ochlazením nebo stlačením)
- s kyslíkem (O2) tvoří prudce výbušnou směs → třaskavou
Reakce
- se všemi prvky vyjma vzácných plynů a některých přechodných prvků
- molekulový H2 není příliš reaktivní, reaguje s většinou prvků teprve za urč. podm.:
a) za vyšší teploty
2 K (l) + H2 (g) 250°→ 2KH (s)
- rce roztaveného alkal. kovu s vodíkem za vzniku iontové hybridu, jedná se o jedinou rci, ve které H působí jako oxidační činidlo, jindy vždy působí redukčně:
CuO (s) + H2 (g) 200°→ Cu (s) + H2O (g) (redukční činidlo)
b) při iniciaci rce:
jiskrou či plamenem: O2 + 2H2 (g) → 2H2O (g) (explozivní rce) !!
ozářením: Cl2 + H2 (g) → 2HCL (g) (explozivní rce)
⇒ obě rce silně výbušné (třaskavý plyn); na vzduchu hoří čistý vodík výborně, téměř bezbarvým horkým plamenem, produktem hoření je voda
c) v přítomnosti katalyzátorů
3H2 (g) + N2 (g) 400°C, 20MPa, Fe→ 2NH3 (g) (= syntéza amoniaku za půs. vysokého tlaku a katalyzátoru)
⇒ též výroba čpavku tzv. Haber-Boschovou metodou, jedna z nejv. chem. výrob
CO (g) + 2H2 (g) 400°, 30MPa,ZnO,Cr2O3→ CH3OH (g)
- při chem. rcích se molekuly H2 štěpí na atomy vodíku, které jsou mnohem reaktivnější
- vznik atomů vodíku je podstatnou redukční vlastností vodíku
Příprava vodíku
I. Elektrolýzou vody se na katodě vylučuje vodík
- voda je elektricky vodivá (rozštěpí každou 555 mil. molekulu vody)
- katoda – záporný náboj: H2 (katodická redukce) 2 díly H2
- anoda – kladný náboj: 02 (anodická oxidace) 1 díl O2
2H3O+ + 2e- el.proud → 2H2O + H2
II. Reakcí prvků s1 a s2 s vodou → Alkalické kovy (lithium, sodík) + voda
2Na + 2H2O → 2 NaOH + H2
Reakcí méně ušlechtilých kovů s vodní párou
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
Reakcí kovů s vodnými roztoky kyselin a hydroxidů → obecný (neušlechtilý) kov + kyselina
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 Kippův přístroj (univerzální, na přípravu plynů)