| název |
Vodík |
| latinsky |
Hydrogenium |
| anglicky |
Hydrogen |
| francouzsky |
Hydrogéne |
| německy |
Wasserstoff |
| značka |
H |
| protonové číslo |
1 |
| relativní atomová hmotnost |
1,00794 |
| Paulingova elektronegativita |
2,2 |
| elektronová konfigurace |
1s1 |
| teplota tání |
14,01 K, -259,14°C |
| teplota varu |
20,28 K, -252,87°C |
| skupina |
1 (I.A) |
| perioda |
1 |
| skupenství (při 20°C) |
plynné |
| oxidační čísla ve sloučeninách |
-1, +1 |
|
verze pro tisk
diskusní skupiny
(18)
|
Objevitel
Výskyt
Vodík je nejrozšířenější prvek v celém vesmíru a třetí nejrozšířenější prvek na Zemi. Vyskytuje se volně i vázaný ve sloučeninách. Volný vodík se nalézá se např. v plynném obalu hvězd. Na Zemi se volný vodík za běžných podmínek nevyskytuje, a proto je zde vázán jenom ve sloučeninách. Největší množství vodíku je vázáno ve vodě, která pokrývá většinu zemského povrchu, ale je vázán i v různých organických i anorganických sloučeninách. Je to také významný biogenní prvek.
V přírodě se vyskytuje jako směs tří izotopů:
- protium (lehký vodík) - 11H
- deuterium (těžký vodík) - 21H nebo také 21D - obsahuje v jádře jeden neutron
- tritium - 31H označovaný také jako 31T - v jádře má dva neutrony
Vlastnosti
Je to bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, který je lehčí než vzduch. Molekulový vodík je poměrně stabilní a díky vysoké hodnotě vazebné energie také málo reaktivní. S většinou prvků se proto slučuje až za zvýšené teploty nebo za přítomnosti katalyzátorů:
H2 + Cl2 → 2HCl
N2 + 3H2 → 2NH3
H2 + S → H2S
2H2 + O2 → 2H2O + uvolnění energie
Reakce vodíku bývají provázeny uvolňováním tepla (exotermní reakce) a někdy také světelným efektem - hořením. Významné jsou redukční vlastnosti vodíku, které se využívají k výrobě některých kovů z jejich oxidů:
CuO + H2 → Cu + H2O
WO3 + 3H2 → W + 3H2O
Naproti tomu atomový vodík (tzv. vodík ve stavu zrodu) je velmi reaktivní a reaguje s celou řadou látek již za nízkých teplot. Je to také jako molekulový vodík silné redukční činidlo, ale existuje velmi krátkou dobu a slučuje se na vodík molekulový.
Jinak je to typický nekov, který tvoří vodíkové můstky s dusíkem, kyslíkem a fluorem.
Laboratorní příprava
V laboratoři se může vodík připravovat reakcí neušlechtilých kovů s kyselinami nebo hydroxidy v tzv. Kippově přístroji:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2
Dále můžeme vodík získat elektrolýzou vody, která obsahuje malé množství H2SO4 nebo NaOH pro zvýšení vodivosti. Elektrolýza se provádí v Hoffmanově přístroji, kde se vodík vylučuje na katodě:
2H3O+ + 2e- → 2H2O + H2
Další výrobní metodou je reakce s1 a s2 prvků s vodou:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Posledním významnějším postupem je reakce vodní páry se železem:
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
Průmyslová výroba
Průmyslově se může vodík stejně jako v laboratoři vyrábět několika různými metodami. První metodou je termický rozklad methanu za velmi vysoké teploty (1200°C):
CH4 → C + 2H2
Reakcí vodního plynu s vodní párou za přítomnosti katalyzátorů a při teplotě 300°C můžeme získat velmi čistý vodík, který se používá např. ke ztužování tuků:
CO + H2 + H2O(g) → CO2 + 2H2
Dalším výrobním postupem je reakce vodní páry s rozžhaveným koksem za teploty 1000°C:
C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g)
Vodík vzniká také jako vedlejší produkt při výrobě hydroxidu sodného (NaOH) - elektrolýza vodného roztoku NaCl:
2NaHgn + 2H2O → 2NaOH + H2 + 2nHg
Použití
Vodík má řadu významných použití mezi něž patří například výroba různých chemických sloučenin (amoniak - NH3, kyselina dusičná - HNO3, methylalkohol - CH3OH, různá dusíkatá hnojiva, atd.), výroba některých kovů (redukcí z jejich oxidů) nebo ztužování tuků. Dříve se používal také ke svařování a řezání kovů (kyslíkovodíkový plamen). Kapalný vodík se používá jako raketové palivo, ale může být zdrojem energie i pro jiná zařízení. Vodík se přepravuje a uchovává v ocelových lahvích označených červeným pruhem.
Sloučeniny
H2O - voda
nejběžnější a nejrozšířenější chemická sloučenina
hydridy - binární (dvouprvkové) sloučeniny vodíku
podrobnější informace o konkrétních hydridech naleznete na jednotlivých stránkách o chemických prvcích
|
English version
