Vodík je první a nejjednodušší prvek periodické soustavy.
Vodík se vyskytuje ve třech izotopech:
Vodík je bez barvy, bez chuti, bez zápachu a je 14x lehčí než vzduch.
Nejstabilnější je v elektronové konfiguraci 1s2, do které se dostane buďto vytvořením vazby (třeba při vzniku H2 nebo HCl), přijetím elektronu (přičemž vznikne anion H-) anebo odevzdáním elektronu (to vznikne kation H+). Na naší planetě se proto vyskytuje nejčastěji v té dvouatomové molekule H2, ale ve vesmíru je nejvíce toho "atomárního" vodíku H.
Slučuje se s elektronegativními prvky a tvoří při tom vodíkové můstky - třeba s kyslíkem za vzniku vody. Atomární vodík (také se mu říká "vodík ve stavu zrodu") reaguje už za nízkých teplot a skoro se vším, takže v té původní podobě dlouho nevydrží. Reakce vodíku jsou většinou exotermické (uvolňuje se při nich teplo) a často se projevují hořením. Stabilnější molekula H2 reaguje až při vyšších teplotách nebo za použití katalyzátoru.
První možností jak vytvořit vodík je reakce kovu s kyselinou nebo hydroxidem. Vodík se kovem z kyseliny či hydroxidu vytěsní:
VÝROBA VODÍKU REAKCÍ ZINKU A KYSELINY CHLOROVODÍKOVÉ. Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2
VÝROBA VODÍKU REAKCÍ ZINKU A VODNÉHO ROZTOKU HYDROXIDU SODNÉHO. Zn + 2 NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2
Druhá možnost - elektrolýza vody nebo vodného roztoku soli NaCl:
ELEKTROLÝZA VODY. 2 H2O → (H3O)+ + (OH)- a pak 2 (H3O)+ → 2 H2O + H2
Dalším způsobem jak vytvořit vodík je nechat od vody odtrhnout hydroxidovou skupinu:
REAKCE SODÍKU S VODOU. 2 H2O + 2 Na → 2 NaOH + H2
Čtvrtý způsob - termický rozklad metanu CH4:
TERMICKÝ ROZKLAD METANU. CH4 →t→ C + 2 H2
Také můžeme nechat metan CH4 reagovat s párou (g v závorce v rovnici znamená, že jde o plynnou vodu, tzn. páru), tomu se říká "parní reformování":
PARNÍ REFORMOVÁNÍ. CH4 + H2O (g) →t→ CO + 3 H2
A poslední, šestá možnost - zplyňování uhlí, čili reakce páry s rozžhaveným koksem:
ZPLYŇOVÁNÍ UHLÍ. C + H2O (g) →t→ CO + H2 a pak CO + H2O →t, Fe2O3→ CO2 + H2 (velmi čistý vodík)
Vodík se používá ke spoustě věcí. Vyrábí se z něho methanol nebo amoniak NH3, který se hodí do dusíkatých hnojiv nebo na výrobu HNO3. Dále se vodík používá při hydrogenaci a v metalurgii - výrobě kovů z jejich oxidů, protože vodík je úžasné redukční činidlo. Vodíkem se také pohání raketové motory a kyslíkovodíkovým plamenem se dá dobře svářet. Vodík se skladuje v červeně označených lahvích.
Vodík tvoří hydridy - dvouprvkové sloučeniny s nějakým prvkem.
Iontové hydridy jsou sloučeniny vodíku s alkalickým kovem nebo kovem alkalických zemin. Vodík v nich má oxidační číslo -I. Jsou to pevné látky s vysokou teplotou tání, silná redukční činidla a když zreagují s vodou, vznikne vodík.
Kovalentní hydridy jsou sloučeniny vodíku s polokovy nebo nekovy ze IV. až VII. skupiny periodické tabulky. Takže i voda. Většinou jsou to těkavé plynné látky, voda je výjimkou kvůli vodíkovým můstkům.
>> Voda je celkově taková divná a chová se nevypočitatelně, proto o ní máme samostatnou kapitolu: Voda.
Kovové hydridy jsou sloučeniny vodíku s přechodnými kovy. Jsou to prapodivné sloučeniny - vodíky se totiž vlastně vmezeří do struktury kovu a netvoří úplně pravidelné vazby. Vmezeřeným vodíkům se říká "intersticiální". Kvůli této nepravidelnosti nejsou poměry mezi počtem vodíků a kovů celá čísla, takže vzorec pak může vypadat třeba takhle: TiH1,7. Dodnes není zcela objasněno, jak to vlastně funguje.
Hydridové komplexy jsou komplexní sloučeniny, ve kterých je anion vodíku H- vázán koordinační (donor-akceptorovou) vazbou na iont kovu.
mlhovina Tarantule vzniklá ionizací vodíku
ciferník hodinek osvětlený tritiem
Henry Cavendish, objevitel vodíku
Našli jste chybu? Máte dotaz? Nápad? Připomínku? Pochvalu? Napište nám na info@edisco.cz.