VODÍK A VODA

Vodík

-Hydrogenium-                Hydro- voda

                               Gennao- tvořím

-od 16.st- nazývaný alchymisty „hořlavý vzduch“ (rce s O[2])= štěkání

-objeven 1766- Kavendisch, jméno od  Antoana Lauoasier

-1.Perioda, 1. skupina

-s-prvek, nepřechodný, nejmenší, nejlehčí

-nekov

-[ 1]H: 1s^1, 1 valenční elektron

-Oxidační čísla: -I, 0, I

-Elektronegativita: 2,1


IZOTOPY

3 izotopy

[1]^1H         lehký vodík, Protyum                   99,98%                 1 proton, 1e^-, 0
neutronů

[1]^2H         těžký vodík, Deutritium D,         0,02%                   1 proton, 1 neutron

 D[2]O, těžká voda

[1]^3H         radioaktivní vodík, Tritium T      zanedbatelné množství               1 elektron


D[2]O- sloužila za války k výrobě výnušných směsí

Za starých časů byl používán jako moderátor v jaderných el.


VÝSKYT VODÍKU

-volný H[2]-ve vesmíru, asi 100km nad zemí


-vázaný                -a) Anorganické sloučeniny- H[2]O, minerály

                -b) Organické sloučeniny – C, H


BIOGENNÍ PRVEK

-nezbytný pro život

-Protože je skoro ve všech sloučeninách




VAZBY

-vždy jednovazný

=KOVALENTNÍ

a)      Nepolární- H[2] (čistá kovalentní nepolární vazby)- nebo H[2]S

b)      Polární     - Např. : H[2]O, HCl

=IONTOVÁ

                Např.: H^- - Hydrid (pouze s prvky I.A a II.A skupiny)  NaOH, CaH2

                            H^+ - H[3]O^+   H^+ nestabilní, proto se váže na molekulu vody nebo
amoniak

                                    NH[4]^+

=VODÍKOVÝ MŮSTEK

                Pokud je v molekulách místo H   F, O, N

Např.: H[2]O, HF, NH[3]


VLASTNOSTI

-Skupenství:      plyn                                                      -Hustota:
Lehký plyn, 14x lehčí než vzduch

-Barva:                 bezbarvý                                            -nejlehčí, lehčí než
vzduch

-Zápach:              Bez zápachu                                      -při -253°C by se stal
kapalinou

-Chuť:                   bez chuti                                            -     -260°C teplota
tání

-99,9% ve vesmíru

- na zemi volný v nepatrném množství, v zem. Kůře 0,9%


REAKTIVITA

-za normální teploty není moc reaktivní, kromě fluoru, reaguje pouze za vyšších teplot

-za vyšší teploty se slučuje se všemi prvky PSP kromě 8.A skupiny

-pozn. Pouze 6.A a 7.A skupina má vodík na prvním místě, zbylé skupiny jej mají na místě druhém


H[2] + X[2] = H[2]X                      s Halogeny

2H[2] + O[2  ]=  2H[2]O

H[2] + S  =   H[2]S                     s párami síry

3H[2] + N[2]  = 2NH[3                       ]s dusíkem

Význačné redukční činidlo, sám se oxiduje  CuO + H[2]  = Cu + H[2]O


ATOMÁRNÍ VODÍK

H[2  ]vodík ve stavu zrodu- více reaktivní

H[2]  +  Cl[2]  =2HCl                                                H[2] + 2Na  = 2NaH

3H[2] + N[2]  =2NH3                                               H[2]  +  S  = H[2]S

Kovy se píší jako 1 atom

-Hoří - světle modrým plamenem- štěknutí

                2H[2] + O[2]  =  2H[2]O              hoření vodíku

-dokazuje se štěknutím (reakce s kyslíkem = malý „výbuch“)

- Redukční- sám se oxiduje, ostatní látky redukuje

                -skoro ve všech případech zvyšuje své ox. Číslo = sám se oxiduje, má redukční
vlastnosti

                - H[2]^0 = 2H^I – OXIDACE- redukční činidlo

                -H[2] + 2Na  =  2NaH – REDUKCE- oxidační činidlo


·         O  +  H[2]        = Hydrogenace- příjem vody

·                               = Dehydrogenace- odštěpení vody


VÝROBA

1.       Elektrolýza vody

-rozklad H[2]O v článku

- (-) katoda        + Kationty –katoda přitahuje kationty  H^+ +e^- = H

- (+) anoda         - Anionty – Anoda přitahuje anionty     2OH^- - 2e^- = H[2]O + ^½ O[2]

2H[2]O  =  2H[2]  +  O[2]  - Katoda (2H[2]),  Anoda ( O[2])


2.       Elektrolýza roztoku NaCl

2NaCl  +  2H[2]O  =  H[2]  + Cl[2]  +  2NaOH   - katoda (H[2]), Anoda (Cl[2])


3.       Tepelný rozklad alkanů

-bez přístupu kyslíku

CH[4]  =  C  +  2H[2]


4.       Z vodního plynu

-přechánení vodní páry přes koks

-rovnice výroby vodního plynu

C  +  H[2]O  =  CO  +  H[2]

-přidáme další vodu, CO = CO[2] a získáme další vodík

CO (+H[2])  +  H[2]O  =  CO[2]  +  H[2]  (+H[2])

Oxid uhličitý se odstraní v roztoku hydroxidu

CO[2]  +  NaOH  =  NaHCO[3 ]


5.       Termický rozklad amoniaku

2NH[3  ]=  N[2]  +  3H[2]


LABORATORNÍ PŘÍPRAVA

1.       Kov a zředěná k. chlorovodíková

               Zředěná k. sírová

Fe  +  2zř.HCl  =   FeCL[2]  +  H[2]

Zn  +  H[2]SO[4]  =  ZnSO[4]  +  H[2]

KIPPŮV PŘÍSTROJ


2.       S-prvky + voda

Substituce   Na  +  2H[2]O  =  NaOH  + H[2]


3.       Hydrid + voda

NaH  +  H[2]O  =  NaOH  +  H[2]


4.       Elektrolýza vody

2H[2]O  =  2H[2]  +  O[2]

-reakce probíhá v Hoffmanově přístroji

-na katodě vodík

-na anodě kyslík


5.       Amfoterní kov + alkal. hydroxid  =  H[2] + komplex

Al, Zn                   Na, K  -OH

Zn  +  2NaOH  +  2H[2]O  =  H2  +  Na[2][ Zn (OH)[4]]

2Al  +  2KOH  +  3 H[2]O  =  3  H[2]  +  2K[Al (OH)[4] ]

-Zn, Al- chovají se jako kyseliny


POUŽITÍ VODÍKU- HCl, NH[3]

-Kyslíkovodíkový plamen – vodík na tlakových lahvích označen červeným pruhem

-Výroba kovů- Cu  +  H[2]  =  Cu  +H[2]O  výroba mědi            redukční vlastnosti

-Palivo (palivové články)-   2H[2]  +  O2  =  2H[2]O

                Raketové palivo, palivo do aut

                Palivový článek :Anoda-  Oxidace  2H[2]  =  4H^+  +  4e^-

                                               Katoda- Redukce  O[2]  +  4H^+  +4e^-  =  2H[2]O

-Ztužování tuků za pomocí vodíku