Vodik

Vodík

• nejrozšířenější prvek ve vesmíru

• tvoří základ veškeré živé hmoty

• přírodní vodík je směsí tří izotopů:

  • lehký vodík – protium H

  • těžký vodík – deuterium H (v přírodě značka D, vyskytuje se ve formě D2O)

  • tritium H (značka T, výskyt v horní vrstvě atmosféry, kde vzniká jadernou reakcí : 14N + n  3H + 12C

• nejčastěji se připravuje reakcí zředěné kyseliny sírové se zinkem

• Zn + H2SO4  ZnSO4 + H2

• další způsob příravy: z reakce amfoterních kovů s roztoky hydroxidů alkalických kovů

Zn + 2NaOH + 2H2O  Na2[Zn(OH)4] + H2

tetrahydroxozimečnatan sodný

2Al + 2NaOH + 6H2O  2Na[Al(OH)4] + 3H2

tetrahydroxohlinatan sodný

• Průmyslová výroba: přeháněním vodní páry přes rozžhavený koks

  • První fáze – vznik směsi oxidu uhelnatého a vodíku: H2O + C  CO + H2

  • Druhá fáze – reakce oxidu uhelnatého s dalším podílem vodní páry:

CO + H2O  CO2 + H2

• Jiný způsob prům. výroby: reakce methanu s vodní párou, kterou je nutno provádět při vysoké teplotě (1100 °C) a za přítomnosti katalyzátoru : CH4 + H2O  CO + 3H 2

• Velmi čistý vodík se vyrábí elektrolýzou okyselené vody

• Vlastnosti vodíku:

  • Plyn, lehčí než vzduch

  • Bod varu: -252,8 °C, bod tání -259,2 °C

  • Je to nekov a proto má na rozdíl od ostatních prvků I. skupiny podstatně vyšší hodnotu elektronegativity

  • Ve většině chem. reakcí – redukční činidlo

• Chemické reakce vodíku:

  • Reaguje se všemi halogeny: H2 + X2  2HX (kde X = F, Cl, Br, I)

  • V přítomnosti kyslíku vodík hoří

  • Redukcí plynným vodíkem lze připravit řadu kovů a jejich oxidů:

CuO + H2  Cu + H2O

WO3 + 3H2  W + 3H2O

• Hydrogenace: vznik organických látek z látek anorganických

CO + 2 H2  CH3OH (methylalkohol)

• Sloučeniny vodíku: binární (dvojprvkové) sloučeniny = hydridy

  • Iontové hydridy: sloučeniny vodíku s nejelektropozitivnějšími kovy (alkalické kovy nebo kovy alkalických zemin)

Př: 2Na + H2  2NaH (hydrid sodný)

Ca + H2  Ca H2 (hydrid vápenatý)

• Kovové hydridy: křehké, pevné látky, kovového vzhledu, tvoří jej prvky podskupiny chromu, triády železa a palladium

• Hydridy přechodného typu: tvoří prvky podskupin skandia, titanu, vanadu a některých lanthanoidů a aktinoidů, většinou mají charakter berthollidů – mají proměnlivé chem. složení

• Molekulové hydridy: tvoří nekovy a polokovy IV. Až VII. Skupiny

• Polymerní hydridy: sloučeniny s elektronově deficitními vyzbami