2. Chemie vodíku, rozdíly a podobnosti sloučenin vodíku, reaktivita a možnosti využití
	2 IIA											13 III A	14 IVA	15 VA	16 VIA	17 VII A	18 0
Vodík H 1,00794(7)																	Helium 2 He 4,002602(2)
Lithium 3 Li 6,941(2)	Beryllium 4 Be 9,012182(3)											Bor 5 B 10*11(7)	Uhlík 6 C 12*107(8)	Dusík lil 14.00674(7)	Kyslík 8 O 15,9994(3)	Fluor 9 F 18,9984032(5	Klon rv 10 Ne 20,1797(6)
Sodík 11 Na 22,839770(2)	Hořčík 12 Mg 24,306üt1>)	3 III B	4 IVB	I 5 VB	6 VI B	7 VII B	8 VIII	9 VIII	10 VIII	11 IB	12 IIB	Hllnfk 13 Al 26,981538(2)	Křemík 14 Si 28,0855(3)	Fosfor 15 P 30*73761(2)	Síra 16 S 32,066(6)	Chlor 17 Cl 35/527(9)	Argon 18 Ar 39.948(1)
Draslík 19 K 39,0983(1)	Vápnik 20 Ca 40,078(4)	Skandium 21 Sc 44,955910(8)	Titan 22 Ti 47*67(1)	23 V 50,9415(1)	Chrom 24 Cr 51,9061(6)	Mangan 25 Mn 54,938049(9)	26 Fe 56,845(2)	Kobalt 27 Co 56*33200(9)	NIM 28 Ni 58,6934(2)	29 Cu 83,546(3)	30 Zn 65*9(2)	Gallium 31 Ga 89,723(1)	Germanium 32 Ge 72*1(2)	Arsen 33 As 74.92160(2)	Salen 34 Se 78,96(3)	Brom 35 Br 79*04(1)	Krypton 36 Kr 83*0(1)
Rubidium 37 Rb 65,4676(3)	Stroncium 38 Sr 87.62(1)	Yttrium 39 Y 88,90565(2)	Zirkonium 40 Zr 91,224(2)	N lob 41 Nb 92,90638(2)	Molybdän 42 Mo 96,94(1)	Technetium 43 Tc (96,9063)	Ruthenium 44 Ru 101,07(2)	Rhodium 45 Rh 102,90560(2)	Paladlum 46 Pd 106,42(1)	Stříbro 47 107,8687(2)	Kadmium 48 Cd 112,411(8)	Indium 49 In 114,818(3)	Cfn 50 Sn 118,710(7)	Antimon 51 Sb 121,760(1)	Tellur 52 Te 127,60(3)	Jod 53 I 126,90447(3)	Xenon 54 Xe 131,29(2)
Cesium 55 Cs 132,90545(2)	Baryum 56 Ba 137.327(7)	57-70 Lantha-noldy	Hafnium 72 Hf 178/19(2)	Tarrial 73 Ta 180,9479(1)	Hf If nu li Mm 74 w 183*4(1}	Rhanlum 75 Re 186,207(1)	Oamlum 76 Os 190,23(3)	Iridium 77 lr 192,217(3)	Platina Pt 195*78(2}	Zlato 79 Au 196,96655(2)	nur 80 200,69^1	T Thallium 81 TI 204,3833(2)	Otovo 82 Pb 207,2(1)	Bismut 83 Bi 208,98038(2)	Polonium 84 Po (208,9824)	Astat 85 At (209,9871)	Radon 86 Rn (222,0176)
Francium 87 Fr (223,0197)	Radium 88 Ra (226,0254)	89-102 Aktl-noldy	Ruthtrfofdlum 104 Rf (261.110)	Dubnlum 105 Db (262,1144)	8aaborglum 106 (263,1185)	Bonrlum 107 Bh (264,12)	Hasslum 108 Hs (265.1306)	MaRnorlum 109 Mt (268)	Ununnlllum 110 Uun (289)	Unununlum 111 Uuu (272)	Ununblum 112 Uub (277)						
v-iný I Vodíkové spektrum
elektrón 4,   n -+ «*_
excitované
stavy
n=3
n=2
základni n=l 1Mrir| stav
LymaiiDva Babnerova P as c he nova
f =R(l/m2-l/n2) kde n >m
m=l série Lymanova (UV) m=2 série Balmerova (VIZ) m=3 série Paschenova (IR) m=4 série Brackettova (IR) m=5 série Pfundova (IR)
Hydrogen emission spectrum lines in the visible range. These are the four visible lines of the Balmer series.
xtt, 2H (D) 0,0156 % v H, 3H (T)      - izotopy
D20 b.t. 3,8 °C, b.v. 101,4 °C - záměna H/D ovlivňuje fyzikální (skupenské přechody, vibrace) i chemické chování (disociační energie) sloučenin -izotopový efekt (u vodíku velmi výrazné)
- ortoVpara-vodík _ jaderné/spinové izoméry
20,1 K: 997% para
lab. teplota: % ortho a % para (rovnováha dále nezávislá na teplotě)
SPIN ISOMERS OF MOIBCULAQ HYOQOGeti
PPOTON 3P\H
dTOVALENT fíONO
OGTHOHYOQO&eM
PVOTOH 3P\H
ČOVALĚNT SOUO
PAfíAHYOQO&BN
D2- orto-/para-
0 K:
labor, teplota:
100%orto 66 % orto a 33 % para
T2- orto-/para-
Rozdělení jako u H2
:
3H (T): radioaktivní
• poločas 12,3 let, čistý (3-zářič
• připraveno reakcí 2H(2H, p)3H
• v přírodě vzniká 14N(n, 3H)12C
• vyrábí se reakcí 6Li(n, a)3H používá se především v biochemii, ke značení a sledování metabolitů
Vazebné možnosti
• biatomické molekuly H2 (D2 nebo T2)
• kovalentní dvouelektronová o vazba
• iontová vazba (hydridy elektropozitivních kovů) vodíková vazba (více dále)
H (silně reaktivní)
H+(extrémně malý, vždy sol vatovaný jako [H(H20)n]+, např. H30+, H502+, H904+)
H" (objemný, silná báze)
H2/ H2+, H2", nebo H3+(atmosféra Jupiteru)
H jako základ protonových kyselin
HX(O) + H20 X(O)
+ H,0+
Síla kyselin se mění:
1) U vícesytných kyselin se po sobě jdoucí disociační konstanty K, snižují přibližně v poměru 1: 10~5: 10~10 : ...
2) Hodnota první disociační konstanty závisí u kyselin XOm(OH)n citlivě na m, při konstantním m je na n nezávislá
pKa některých jednojaderných kyselin
X(OH)n (velmi slabé)	XO(OH), (slabé)	n	X02(OH)n (silné)	X03(OH)n (velmi silné)
CI(OH) 7,2	NO(OH)	3,3	N02(OH) -1,4	CI03(OH) (-10)
B(OH)3 9,2	CIO(OH)	2,0	CI02(OH) -1,0	Mn03(OH)
Si(OH)4 10,0	SO(OH)2	1,9	S02(OH)2 <0	
Vodíková vazba - může být inter- i intramolekulární
• elektrostatický model (převládá u slabých vazeb)
• kovalentní model (převládá u silných vazeb)
A-H • • -B
A je elektronegativní atom, B má většinou volný elektronový pár
A: F, O, N občas C a P, S, Cl, Br, I... B: F, O, N, Cl...
- existují i vodíkové vazby C-H- ■ -O nebo H
8+
H'
- NH3, H20 a HF mají anomálně vysoké teploty tání a varu, vypařovací tepla
-vliv na intermolekulární strukturu (např. led, karboxylové kyseliny, bílkoviny, DNA), vibrační a jiná spektra atd.
Vliv H můstků na body varu
Reaktivita
H2 málo reaktivní (pevná vazba H-H), reakce je vhodné katalyzovat (Ni, Pd, Pt), má redukční vlastnosti
PdCl2 (aq) + H2 (g) -> Pd (s) + 2 HCI (aq) CuO + H W03 + H2 PbS + H.
Cu + H20 W + 3 H20 Pb + H2S
Vodík ve stavu zrodu (x1/2 = 0,3 s):
Zn + H2S04
Zn2+ + S042" + 2 H
As203 + 12H Cr2072- + 14H
2AsH3 + 3H20 2 Cr3+ + 7 H20
H2 + F2-> 2 HF (-200 °C, expl.) H2 + CI2
2 H2 + 02 -> 2 H20 (iniciace, „třaskavý plyn")       3 H2 + N2
3 H2 + CO -» CH3OH (hydroformylace; katal. [Co2(CO)8])
Laboratorní příprava (Kippův přístroj)
Fe + H2S04 -» FeS04 + H2 (neušlechtilý kov + kyselina)
Mg + 2 HCI ->• MgCI2 + H2
2 AI + 2 NaOH + 6 H20 -» 2 Na[AI(OH)4] + 3 H2
Elektrolýza VOdy (přídavek elektrolytu)
4 H30+ + 4 e" -> 4 H20 + 2 H2 4 OH" - 4 e" -> 2 H20 + 02
CaH2 + 2 H20 -» Ca(OH)2 + 2 H2
2 UH3 -> 2 U + 3 H2 (300 °c)
Průmyslová vvroba:
Konverze vodního plynu
C + H20 CO + H20
CH4 + H20
H2 + CO H2 + C02
CO + 3 H
CH
C + 2 H
4   ' ~ ■---2
(katal. oxidy Fe, 700K)
(katal. Ni, 1200 K) (1200 °C)
C3H6 + 3 H20
3CO+6H
Použití:
uskladnitelná energie
-c-c- ■
ztužování margarinů
C=C
M
palivo
palivové články, raketové palivo
redukce kovů
NH3
hnojiva, plasty.
Sloučeniny vodíku * hydridy
Hydridy nerady tvoří prvky ze střední části přechodných prvků 1) Iontové - obsahují H~
LiH-CsH, CaH2-BaH2
včetně Sc, Y, La-noidů, Ac-noidů
tavenina:      LiH —> Li+ + H~
vodík se vylučuje na anodě - důkaz formy H struktura LiH až CsH je NaCI
příprava (výroba)     2M + H2—»2MH
(tlak, tepl.300-700°C)
reaktivní, často samozápalné, s vodou reagují (Hjako silná báze použití pro sušení rozpouštědel), výborné zdroje H2
2) Kovové - triáda Fe, skupina Cr a Pd
- křehké látky kovového vzhledu, často polovodivé, struktura nejasná
- zahřátím často vodík uvolňují
PdH0 s - Pd umí reverzibilně absorbovat enormní množství H2/D2 (jiné plyny neabsorbuje)
3) Přechodné (mezi iontovými a kovovými)
- skupina Ti, V, Ln(An)H3, obvykle bertholidy, TiH1/75, VH0 71
4) Kovalentní
- molekulové - prvky 14. - 17. skupiny, daltonidy, těkavé, termická stabilita klesá s rostoucím atomovým číslem prvku
HF - Hl, H-0 - H Je, Nl-L - SbH„ CHA, S\HA
- polymerní - Be, Mg a 13. skupina: B2H6 - složité vazebné poměry
5) Komplexní
- homogenní koordinační sféra: Li[AIH4] a Na[BH4] (redukční činidla)
4 NaH + B(OCH3)3    Na[BH4] + 3 NaOCH
4 NaH + BCL    Na[BH4] + 3 NaCI
8 LiH + AI2CI6
2 Li[AIH]4 + 6 LiCI
- heterogenní koordinační sféra: [FeH2(CO)4]
často vysoká koordinace díky malému rozměru atomu H: [ReH9]2