Vodík

25.09.2012 13:57

Vodík 

  • (lat. Hydrogenium) je chemický prvok,ktorý má značku H a protónové číslo 1. Vo voľnej prírode sa atómy vodíka nenachádzajú, pri zrode atómového vodíka sa okamžite spája do molekuly H2
  •  objavil ho Henry Cavendish v roku 1766

 

Fyzikálne vlastnosti

[upraviť]Rozpustnosť

  • Vo vode sa vodík rozpúšťa nepatrne: V 1 litri vody sa pri 0 °C a tlaku 0,1 MPa rozpustí 22 ml plynného vodíka. Lepšie sa rozpúšťa v nikli, paládiu a v platine. Pri rozpúšťaní v týchto kovoch sa molekuly vodíka štiepia na atómy. Atomárny vodík je reaktívnejší než molekulárny, preto reakcia vodíka za prítomnosti týchto kovov prebieha rýchlejšie

 

Chemické vlastnosti

H+ + H2O → H3O+
Reakcie s nekovmi
2 H2 + O2 → 2H2O
  • Reakcia prebieha veľmi prudko, výbušne.  Preto sa používa na zváranie a rezanie kovov. Pri vyšších teplotách a za prítomnosti katalyzátorov sa vodík zlučuje s dusíkom na amoniak
3 H2 + N2 → 2 NH3
Reakcie s kovmi
H2 + Cl2 → 2 HCl
N2 + 3 H2 → 2 NH3
H2 + S → H2S
2 H2 + O2 → 2 H2O + E
  • Reakcie vodíka bývajú sprevádzané uvoľňovaním tepla (exotermická reakcia) a niekedy aj svetelným efektom – horením

 

VyužitieVvyužitie

CuO + H2 → Cu + H2O
WO3 + 3 H2 → W + 3 H2O
  • Významné sú redukčné vlastnosti vodíka, ktoré sa využívajú pri výrobe niektorých kovov z iných oxidov:
    • Naproti tomu atomárny vodík (tzv. vodík v stave zrodu) je veľmi reaktívny a reaguje s celým radom látok už pri nízkych teplotách
    • Väčšinou sa viaže kovalentnou väzbou

Využitie

  • Vodík má rad významných využití  
    •  
  • výroba rôznych chemických zlúčenín (amoniak NH3, kyselina dusičná HNO3, metylalkoholCH3OH, rôzne dusíkaté hnojivá)
  • výroba niektorých kovov (redukciou z iných oxidov)  
  • stužovanie tukov
  •  na zváranie a rezanie kovov (kyslíkovo-vodíkovým plameňom)
  • pri vypaľovaní polotovarov práškovej metalurgie 
  • Tekutý vodík sa používa ako raketové palivo, ale môže byť zdrojom energie i pre iné zariadenia
  • Vodík sa prepravuje a uchováva v tlakových fľašiach označených červeným pruhom

 

Výroba

[upraviť]Laboratórna príprava

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Zn + 2 NaOH + 2 H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2
2 H3O+ + 2e− → 2 H2O + H2
2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2
3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2

[upraviť]Priemyselná výroba

 

  • Metódou je termický rozklad metánu pri veľmi vysokej teplote (1 200 °C): CH4 → C + 2 H2
  • Reakciou vodného plynu s vodnou parou za prítomnosti katalyzátorov a pri teplote 300 °C môžeme získať veľmi čistý vodík, ktorý sa používa napríklad k stuhovaniu : CO + H2 + H2O(g) → CO2 + 2 H2
  • Reakcia vodnej pary s horúcim koksom za teploty 1 000 °C (vzniká vodný plyn): C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g)
  • Vznik vodíka ako vedľajší produkt pri výrobe hydroxidu sodného (NaOH) – elektrolýza vodného roztoku NaCl: 2 NaHgx + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + 2x Hg

Výskyt

Výskyt

  • 99.9844 %
  • Vodík je najrozšírenejším prvkom v celom vesmíre a tretí najrozšírenejší na Zemi
  • Vyskytuje sa voľne, aj viazaný v zlúčeninách
  • Na Zemi sa voľný vodík pri bežných podmienkach nevyskytuje, a preto je viazaný iba v zlúčeninách. Najväčšie množstvo vodíka je viazané vo vode, ktorá pokrýva väčšinu zemského povrchu,
  •  Je to tiež významný biogénny prvok.

 

Izotopy

Izotopy

  • Vodík má 3 izotopy.

[upraviť]Prótium

  • Tiež nazývaný ľahký vodík je klasický vodík, ktorý je najviac rozšírený vo vesmíre a na Zemi.
  • Obsahuje v atóme jeden protón a jeden elektrón. Neobsahuje neutrón v atómovom jadre

[upraviť]Deutérium

  • Používa sa aj názov ťažký vodík.  .

[upraviť]Trícium

 
Späť