7. Vodík, kyslík

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

III. Rozkladem intových hydridů vodou (viz. hydridy) nebo tepelným rozkladem hydridů některých přechodných kovů

Výroba vodíku

1) Rozkladem nasycených uhlovodíků získávaných z ropy a zemního plynu (př. termickým štěpením CH4)

CH4 (tepelný rozklad) 1200°→ C (saze - kopírky) + 2H2

nebo jeho rcí s vodní párou (parním reformováním)

CH4 + H2O 800°→ CO (g) + 3H2 (g)

2) Reakcí vodní páry s rozžhaveným koksem (klas. prům. výroba H)

C (s) + H2O (g) 1000°→ CO (g) + H2 (g)

3) Konverze = přeměna reakčních produktů této rce, tzv. vodního plynu, dává po oddělení CO2 směs bohatou na vodík (k.=přeměna vodního plynu)

C + H2O (t) → CO + H2 (vodní syntézní plyn)

CO + H2O 500°, Fe2O3(Cr2O3)→ CO2 + H2 (konverze)

- konverze se též používá při rozkladu uhlovodíků

4) Při elektrolýze vodného roztoku NaCl (solanka) (H2 se získává jako vedlejší produkt)

→ vznikne: na katodě H2, na anodě Cl2 a v roztoku NaOH

5) Elektrolýzou vody

- energeticky náročná výroba, přidáme H2SO4, NaCl

Použití vodíku

- redukční činidlo (syntéza NH3 (amoniaku) → výroba hnojiv); potravinářský pr. (ztužování tuků), farmaceutika, v metalurgii se vodík používá k získávání těžko vyredukovatelných kovů (jako reduk. činidlo), ke sváření a tavení kovů

- výroba HCl

- vysoce výhřevné palivo neznečišťující okolí, hl. složka svítiplynu, používá se jako raketové palivo

- hydrogenace – rce v organ. chemii, rce tuků (olejů) a vodíku

- pro použití se dodává (pod tlakem 15MPa) v ocelových lahvích (levotočivý závit) označených červeným pruhem

Sloučeniny vodíku

- tvoří nejvíce sloučenin ze všech prvků - anorganické sloučeniny (hydridy, kyseliny, hydroxidy a soli) a hl. organické sloučeniny (uhlovodíky a jejich deriváty, přírodní látky)

- oxidační číslo ve sloučeninách je I, jen v iont. hydridech je –I

Hydridy

- dvouprvkové sloučeniny = binární; ox. číslo: -I, 0, I (vlastnosti hydridu určeny vazbou mezi prvkem a H2)

Rozlišujeme:

Iontové (solné) hydridy (-I)

= sloučeniny vodíku s alkal. kovy či kovy alkal. zemin (s-prvky – výjima Be, Mg)

př. hydrid sodný (NaH); hydrid vápenatý (CaH2)

vlastnosti: pevné látky s vysokou tt, uplatňuje se iontová vazba, v krystalové struktuře mají hydridové anionty H- a při elektrolýze jejich tavenin se H2 vylučuje na anodě

Při rci s H2O vzniká H2: H- + H2O → H2 + OH-

využití: mimořádně silná redukční činidla

Kovalentní hydridy

= sloučeniny s p1 až p5 prvky

BH3 (boran), AlH3 (alan), SiH4 (silan), NH3 (amoniak), PH3 (fosfan), AsH3 (arsan), H2S (sulfan), H2Se (selan), H2Te (tellan), B2H2 (diboran), HCl, HI, HF, HBr, H2O, CH4 (methan) …

vlastnosti: vyjma vody za normálních podm. vesměs plynné a těkavé látky

- h. se slabou polární kovalentní vazbou či nepolární (CH4, PH3,AsH3) ⇒ s H2O nereagují

- h. se silně polární kovalentní vazbou reagují s H2O za uvolnění protonu (hydroxidový kation)