Periodická tabulka prvků

Úvodní strana
Periodická tabulka
Program PT
Chemické odkazy
Kontakt


 

Vodík

Předcházející prvek Následující prvek


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
verze pro tisk


diskusní skupiny
diskusní skupiny
(21)

Objevitel

Rok objevu Objevitel
1766 Henry Cavendish (1731-1810)

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
 
Copyright © 1998-2016 Jan Straka
Všechna práva vyhrazena. English version English version