Vodík Vladislava Zubrová

Historie objevu 1766 H. Cavendish objevil vodík při rozpouštění neušlechtilých kovů v kyselinách; také zjistil, že při explozi vodíku v kyslíku vzniká voda (tvrdil, že voda není prvek, jak se dříve předpokládalo, a je složena z kyslíku a vodíku) 1810 – 1815 H. Davy zjistil, že vodík je základním prvkem v kyselinách A. L. Lavoisier zavedl pojem hydrogenium (z řec. ydor geinomai– tvořím vodu)

Výskyt vodíku nejrozšířenější prvek ve vesmíru (v plynném obalu Slunce, mlhovinách) na Zemi pouze ve sloučeninách biogenní prvek Uveďte příklady anorganických a organických sloučenin, kde se vyskytuje vodík.

Jaké vazby bude vytvářet vodík s jinými prvky ve sloučeninách? Vlastnosti vodíku S pomocí periodické tabulky určete: zařazení do skupiny, oxidační čísla, elektronovou konfiguraci, počet valenčních elektronů, hodnotu elektronegativity. I.A skupina (i když díky svým vlastnostem byl měl mít výjimečné postavení) -I, 0, I 1s1 1 valenční elektron X (H)=2,0 (2,1) Jaké vazby bude vytvářet vodík s jinými prvky ve sloučeninách? s ostatními prvky vytváří iontovou i kovalentní vazbu

Vlastnosti vodíku bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, se vzduchem tvoří výbušnou směs 14,4krát lehčí než vzduch tt = −259,1 °C tv = −252,9°C za normálních podmínek vytváří dvouatomové molekuly H2 vytváří vodíkové můstky

Vlastnosti vodíku v přírodě se vyskytuje jako směs 3 izotopů: 1H 2H 3H lehký vodík těžký vodík Určete u jednotlivých izotopů počet částic. 1H 1p, 1e, 0n 2H 1p, 1e, 1n 3H 1p, 1e, 2n 2H bývá označován i jako 2D (deuterium), 3H jako 3T (tritium)

Chemické reakce vodíku molekulový vodík je díky vysoké vazebné energii za normálních podmínek málo reaktivní (výjimkou je reakce vodíku s fluorem), proto je vhodné pro lepší reaktivitu zvýšit teplotu nebo přidat katalyzátor elektrickým výbojem vzniká atomární vodík (H) (vodík „ve stavu zrodu“, nascentní vodík), který je velmi reaktivní a nestálý - existuje velmi krátkou dobu a slučuje se na vodík molekulový v přítomnosti kyslíku vodík hoří, ale sám hoření nepodporuje

Průmyslová výroba vodíku 1. elektrolýza vody elektrolytem není čistá voda, ale 15% roztok NaOH nebo 20% roztok H2SO4 Jak se nazývají jednotlivé elektrody? katoda: 2 H+ + 2 e- → H2 anoda: 2 OH- - 2 e- → 2 OH 4 OH → 2 H2O + O2

Průmyslová výroba vodíku 2. reakce vodní páry s koksem nebo methanem H2O + C → CO + H2 (vodní plyn, t = 1000°C) CO + H2O → CO2 + H2 (t = 500°C, katalyzátor Fe2O3 ) vznikající oxid uhličitý se z reakční soustavy odstraní vypíráním vodou a pak v roztoku KOH CH4 + H2O → CO + 3 H2 (t = 1100°C, katalyzátor Ni na Al2O3)

Průmyslová výroba vodíku 3. termické štěpení methanu CH4 → C + 2H2 (t = 1200°C) 4. elektrolýza roztoku solanky vodík zde vzniká jako vedlejší produkt 2 NaCl + 2 H2O → Cl2 + H2 + 2 NaOH

Laboratorní příprava vodíku 1. reakce alkalického kovu s vodou 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 http://www.youtube.com/watch?v=1-GEWL2kOOM 2. reakce zředěných kyselin s neušlechtilými kovy Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2    

Laboratorní příprava vodíku 3. reakce alkalického hydroxidu s méně ušlechtilými kovy 2 Al + 2 KOH + 6 H2O → 2 K[Al(OH)4] + 3 H2 Zn + 2 NaOH + 2 H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2 Jak se označují anorganické sloučeniny v hranatých závorkách? Uveďte chemické názvy produktů v obou reakcích.

Sloučeniny vodíku binární sloučeniny vodíku s jinými prvky se nazývají hydridy. Podle typu vazeb je dělíme na: iontové hydridy – sloučeniny vodíku s nejelektropozitivnějšími prvky - vodík má ox. č. –I - reaktivní, málo stabilní, bezbarvé, krystalické látky - příprava: přímou syntézou 2 Na + H2 → 2 NaH Ca + H2 → CaH2 - s vodou reagují za vzniku hydroxidu: NaH + H2O → NaOH + H2

Sloučeniny vodíku b) kovové hydridy - látky kovového vzhledu, tvoří je prvky podskupiny chromu, triády železa a palladium - vodivé a polovodivé vlastnosti c) hydridy přechodného typu – podskupiny Cs, Ti, V, některé lanthanoidy a aktinoidy - vazby jsou přechodem mezi vazbami iontovými a kovovými - př.: TiH1,75 d) molekulové hydridy – nekovy a polokovy IV.-VII.A, pevnost vazeb ve sloučeninách klesá s rostoucí atom. hmotností

Sloučeniny vodíku b) polymerní hydridy – sloučeniny s prvky Be, Mg, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl, pevné skupenství kromě hydridu boru a gallia

Použití vodíku řezání a sváření kyslíkovodíkovými a vodíkovými hořáky redukční činidlo (hydrogenace – ztužování tuků) raketové palivo chladivo alternátorů v elektrárnách inertní dýchací plyn ve směsích pro extrémní hloubkové potápění dříve plnění vzducholodí a balónů vodík jako zdroj energie

Použití vodíku výroba některých důležitých sloučenin: N2 + 3 H2 → 2 NH3 H2 + Cl2 → 2 HCl vodík se dováží v tlakových láhvích s červeným pruhem

A to už je snad všechno…. 

http://cs.wikipedia.org/wiki/Slune%C4%8Dn%C3%AD_soustava http://ostrava.astronomy.cz/demoni/temata/KlenotyPodzimu/KlenotyPodz imu.html http://www.gify.nou.cz/lid_skola.htm http://chemie.gfxs.cz/index.php?pg=prvek&prvek_id=1 http://www.ped.muni.cz/wchem/sm/hc/hist/chemlat/vodik.html MAREČEK, Aleš, HONZA, Jaroslav. Chemie pro čtyřletá gymnázia 1. díl. Brno: DaTaPrint, 1995, 200 s. ISBN 80-900066-6-3. ŠRÁMEK, Vratislav. Obecná a anorganická chemie. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2005, 262 s. ISBN 80-7182-099-7 BŘEZINA, František a kol. Anorganická chemie. Olomouc: Polygrafické středisko VUP Olomouc, 1997, 395 s. ISBN 80-7067-763-5