Vodík je nejlehčí prvek nacházející se na prvním místě periodické tabulky prvků. Největší zastoupení má ve vesmíru, kde tvoří 89 %. Na Zemi je zastoupen takto: tvoří 15,4 % všech atomů, což z něj činí 3. nejzastoupenější prvek po kyslíku a křemíku, hmotnostně je zastoupen z 0,88 % a v zemské kůře z 0,15 %.
Jádro vodíku obsahuje jeden proton a elektronový obal jeden elektron, jeho elektronová konfigurace je tím pádem 1s1, což mu dodává podobné vlastnosti jako lze nalézt u alkalických kovů i halogenů. S heliem se jedná o jediné dva prvky patřící do s-bloku, které jsou plynné.
Vodík patří mezi biogenní prvky, je velice reaktivní, přímo se slučuje s nejvíce prvky vůbec, např. radikálová reakce s lehkými halogeny (F a Cl) probíhá explozivně. S Br a I reaguje pomaleji, všechny reakce jsou zvratné. S kyslíkem tvoří vodík třaskavý plyn nebo vodu (2H2 + O2= 2H2O).
Jako volný se vodík vyskytuje pramálo a jako přírodní je tvořen vesměs třemi izotopy - vodík (H = 1H, 99,844 %), deuterium (D = 2H, 0,0156 %), tritium (T = 3H). H i D jsou stabilní izotopy, T funguje jako ß-zářič s poločasem rozpadu 12,35 let, proto se uchovává ve formě tritidu uranitého UT3, z něj se uvolňuje tepelným rozkladem při 400 °C: 2 UT3 -> 2 U + 3 T2. Deuterium lze získat elektrolýzou vody, tritium pomocí jaderných reakcí. Teploty tání i varu jsou u všech tří izotopů podobné: Tt se pohybuje mezi -259 a -252 °C, Tv mezi -252 a -248 °C.
Divodík nebo-li molekula H2 je nejlehčím plynem, který nemá barvu, zápach, chuť, který se nerozpouští ve vodě a je velmi stálý. Molekuly tohoto plynu jsou pro svou malou velikost schopny difundovat nejrůznějšími porézními materiály. Divodík existuje ve dvou formách: jako ortho- a para-vodík, které se liší spinem jader obou vodíků. Pokud je spin jader nasměrován stejně (paralelně), jedná se o ortho-vodík, pokud opačně, je to para-vodík. V přírodě je běžný poměr obou těchto forem 3:1. Lze připravit i téměř čistý (99,7 %) para-vodík. Jde v podstatě o přeměnu ortho na para, která je exotermická, proto je nutné chlazení.
Izotopový efekt se vyskytuje u sloučenin, kde byl vyměněn jeden izotop za jiný o jiné hmotnosti, došlo tak ke změně fyzikálních vlastností a sloučenin. U vodíku jsou tyto změny nejvýraznější.
Značení sloučenin deuterium nebo tritiem, ať už specifické nebo nespecifické, se používá ke sledování osudu izotopu v dané molekule během nejrůznějších reakcí a proces, lze tak vysledovat reakční mechanismus reakce a reaktantů.
Nespecifické značení se provádí stykem sloučeniny se sloučeninou obsahující vyměněný izotop. Tomu se říká izotopická výměna. Specifické značení vyžaduje specifický přístup.
Vodík lze připravovat několika způsoby, např. reakcí kovů s vodnými roztoky kyselin nebo hydroxidů, elektrolýzou vody nebo reakcí alkalických kovů a kovů alkalických zemin s vodou.
Výrobu vodíku lze provádět např. reakcí vodní páry s rozžhaveným koksem, reakcí methanu s vodní párou nebo tepelným rozkladem methanu.
Využití vodíku je velice široké. Používá se do palivových článků a do raketových paliv, které je vysoce výhřevné, neznečišťuje ovzduší a je považování za palivo budoucnosti. Dále se ve formě H+ používá ke svařování a tavení kovů, k syntéze organických a anorganických sloučenin, k výrobě hnojiv, plastů, jako redukční činidlo a při ztužování tuků.
- Nejčastěji kovalentní vazba typu σ, orbital H se kryje s orbitalem vazebného partnera, vhodná symetrie
Žádné komentáře:
Okomentovat