Vodík

Název českýVodík
Název latinskýHydrogenium
Název anglickýHydrogen [,haidredžen]
ZnačkaH
Protonové číslo1
Hmotnostní číslo1,0079
Oxidační číslo0, I, -I
Elektronegativita2,2
Teplota tání °C-259,3
Teplota varu °C-252,7


Zajmavé jednou větou

... vodík objevil v roce 1766 anglický chemik a fyzik Henry Cavendish [Kevendýš]

... z každých 100 atomů zemské kůry 17 patří vodíku

… 76 % kosmické hmoty pripadá na vodík

... každou sekundu se na Slunci změni na energii kolem 4 milionů tun vodíku

... pri "spalování" 1 g jader vodíku se uvolní energie 20 milionu krát vetší, než pri spalování stejného množství uhlí

... vodíku na Slunci stačí na 30 miliard let

… relativní hmotnost vodíku stanovená s fantastickou presností: 1,007276470



    V přírodě se vodík vyskytuje jako směs tří izotopů s hmotnostními čísly 1, 2 a 3:

   Molekuly přírodní vody obsahují dva izotopy vodíku: tzv. a tzv. těžký vodík neboli deuterium (), označovaný častěji zvláštní značkou D. Asi na 5000 atomů lehkého vodíku připadá 1 atom deuteria. Deuterium je součástí molekul tzv. těžké vody D2O. V jádře atomu obsahuje kromě 1 protonu i 1 neutron. Účinkem kosmického záření a při výbuchu vodíkové bomby vzniká další izotop vodíku - tritium , běžně označovaný značkou T. Je radioaktivní. V jádře atomu obsahuje kromě jediného protonu také dva neutrony.

Fyzikální vlastnosti

    Vodík je za normálních podmínek plyn bez barvy, zápachu a chuti. Je nejlehčí ze všech látek (14krát lehčí než vzduch) na Zemi. Lehké molekuly vodíku se pohybují s obrovskou rychlosti, zhruba 1800 m/s, a proto jeho tepelná vodivost je velmi vysoká - sedmkrát větší než u vzduchu.

Rozpustnost

   Ve vodě se vodík nepatrně rozpustí (v 1 litru vody při 0°C a tlaku 0,1 MPa jen 22 ml plynného vodíku). Lépe se rozpouští v niklu, palladiu a v platině. Při rozpouštění v těchto kovech se molekuly vodíku štěpí na atomy. Atomární (rozštěpený na atomy) vodík je reaktivnější než molekulový, proto reakce vodíku za přítomnosti těchto kovů probíhají rychleji. Nikl, palladium a platina jsou proto výbornými katalyzátory.

H2

    Atomy vodíku jsou složeny z jednoho protonu a jednoho elektronu. Atomy se sdružují do dvojic, vytvářejí dvouatomové molekuly H2. Molekuly vodíku jsou tak nepatrné, že procházejí pórovitými látkami, např. neglazovanými střepy, blánami a stěnami gumových hadic.

Chemické vlastnosti

   Chemické vlastnosti vodíku vyplývají ze stavby jeho atomů a z jeho postavení v periodickém systému.
   Při slučování vodíku se elektronový obal jeho atomů může upravit podle nejbližšího vzácného plynu dvojím způsobem:
   1. Přibráním jednoho elektronu nabude atom vodíku elektronový obal vzácného plynu helia, čimž se atom vodíku mění na aniont H-.
   2. Ztrátou jediného elektronu se atom vodíku mění na proton, kationt vodíku H+ bez elektronového obalu právě tak jako neutron, který se považuje za nultý prvek, a zařazuje se někdy do periodického systému mezi vzácné plyny značkou Nn.



   Proton (kationt vodíku H+) nemůže samostatně existovat. Při reakcích ve vodných roztocích se ihned váže na volný elektronový pár kyslíku nejbližší molekuly vody, a tím se vytvoří kationt oxonium H3O+:
H+ + H2O H3O+
   Se zapisováním iontů H3O+ jsou v chemických rovnicích těžkosti, proto se používá zjednodušené zapisování H+.

Reakce s nekovy

   Za obyčejné teploty se vodík slučuje s fluorem na fluorovodík HF, a to i za tmy. S chlorem tvoří chlorovodík HCl jen na slunečním světle účinkem ultrafialových paprsků nebo když směs zapálíme. Ve směsi se vzduchem nebo kyslíkem se slučuje po zapálení na vodu:

2 H2 + O2 2 H2O

   Reakce probíhá velmi prudce, výbušně. Teplota kyslíkového plamene je velmi vysoká (až 2800°C). Proto se ho používá na svaření a řezání kovu.
   Při vyšší teplotě a za přítomnosti katalyzátoru se vodík slučuje s dusíkem na amoniak:

3 H2 + N2 2 NH3

Z něho se dále vyrábí kyselina dusičná a dusíkatá hnojiva.

Reakce s kovy

   S alkalickými kovy a s kovy alkalických zemin se vodík slučuje na tuhé hydridy, v kterých vodík je aniontem H-, např. NaH, CaH2.

Výskyt

   Molekulový vodík H2 vyskytuje se v malém množství ve vyšších vrstvách atmosféry. Většinou je vázaný ve sloučeninách: ve vodě, v hydridech, ve všech kyselinách a hydroxidech a ve většině organických sloučenin.

Využití

   Velmi čistý vodík se používá k výrobě umělých tuků a olejů. Vodík je důležitou průmyslovou surovinou také pro výrobu umělého benzínu z uhlí nebo z oxidu uhelnatého při výrobě methanolu apod.