Movatterモバイル変換

[0]ホーム
URL:

Preskočiť na obsah
WikipédiaSlobodná encyklopédia
Hľadať

Vodík

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Vodík
(hydrogenium)
vodík → hélium

 
H
↓
Li
1
Periodická tabuľka
1. perióda,1. skupina,blok s
nekovy
Vzhľad
bezfarebný plyn
vodík
Emisné spektrá
Emisné spektrum
Atómové vlastnosti
Atómová hmotnosť1,00794 g·mol−1
Elektrónová konfigurácia1s1
Atómový polomer25 pm (vyp.: 53 pm)
Kovalentný polomer37 pm
Van der Waalsov pol.120 pm
Chemické vlastnosti
Elektronegativita2,20 (podľa Paulinga)
Ionizačná energia(e)1: 1 312,0 kJ.mol−1
Oxidačné číslo(a)-I,I
Št. potenciál
(2H+ + 2e- → H2)		0 V
Fyzikálne vlastnosti(zanorm. podmienok)
Skupenstvoplynné
Hustota0,08988x10−3 kg·dm−3
Teplota topenia14,01 K (−259,14 °C)
Teplota varu20,28 K (−252,87 °C)
Kritický bod33,24 K; 1,3 MPa
Trojný bod13,8033 K; 7,042 kPa
Sk. teplo topenia0,117 kJ·mol−1
Sk. teplo varu0,904 kJ·mol−1
Tepelná kapacita28,836 J·mol−1·K−1
Tlak pary
p(Pa)1101001 k10 k100 k
pri T(K)1520
Iné
Kryštálová sústavahexagonálna
Magnetizmusdiamagnetický
Rýchl. zvuku1 310 m·s−1
Reg. číslo CAS1333-74-0
Izotop(y) (vybrané)
IzotopVýskytt1/2RrEr(MeV)Pr
1H99,985 %stabilný s 0 neutrónmi
2H0,0115 %stabilný s 1 neutrónom
 3Hsynt.12,32 r.β-0,018613He
 Commons ponúka multimediálny obsah na témuvodík.

Vodík (lat.hydrogenium) jechemický prvok vPeriodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku H a protónové číslo 1. Vo voľnej prírode saatómy vodíka nenachádzajú, pri zrode atómového vodíka sa okamžite spája domolekuly H2. Zaraďuje sa do prvej aj do siedmej skupiny periodickej sústavy, lebo má vlastnosti prvkov prvej aj siedmej skupiny. Latinský názov pochádza z gréčtiny (hydór =voda, gennaó = vytváram); slovenský názov je odvodený rovnakou logikou. Vodík objavilHenry Cavendish v roku1766.

Vlastnosti

[upraviť |upraviť zdroj]

Fyzikálne vlastnosti

[upraviť |upraviť zdroj]

Vodík je najjednoduchšíchemický prvok, je číry bezfarebnýplyn bez chuti azápachu. Je najľahší plyn vôbec (14,5-krát ľahší akovzduch). Molekulárny vodík je pomerne stabilný a vďaka vysokej energii väzieb je takisto málo reaktívny. Jehotepelná vodivosť je sedemkrát väčšia ako vzduchu. Molekuly sú extrémne malé a preto ľahko prechádzajúporéznymi látkami.

Rozpustnosť

[upraviť |upraviť zdroj]

Vovode 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 týchtokovoch samolekuly vodíka štiepia naatómy. Atomárny vodík je reaktívnejší než molekulárny, preto reakcia vodíka za prítomnosti týchto kovov prebieha rýchlejšie.Nikel,paládium aplatina sú preto výbornýmikatalyzátormi.

Chemické vlastnosti

[upraviť |upraviť zdroj]

Chemické vlastnosti sú podmienené stavbouatómu a postavením v periodickej tabuľke. Pri zlučovaní vodíka saelektrónový obal mení dvojako:

  1. Pribratím jednéhoelektrónu, nadobudneelektrónový obal konfiguráciu najbližšiehovzácneho plynuhélia, čím sa mení naanión H−.
  2. Stratou jedinéhoelektrónu sa atóm vodíka mení naprotón.Protón (katión vodíka H+) sa vo vodných roztokoch viaže na voľný elektrónový pár kyslíka a tým sa vytvoríhydroxóniový katión H3O+
H+ + H2O → H3O+

Reakcie s nekovmi

Pri obyčajnej teplote sa vodík zlučuje s fluórom za vznikufluorovodíka HF, a to aj v tme. Schlórom tvoríchlorovodík HCl iba naslnečnom svetle pomocouultrafialového žiarenia alebo keď zmeszapálime. V zmesi so vzduchom alebokyslíkom sa zlučuje po zapálení na vodu.

2 H2 + O2 → 2H2O

Reakcia prebieha veľmi prudko, výbušne. Teplota vodíkového plameňa je veľmi vysoká (až 2 800 °C). Preto sa používa nazváranie a rezanie kovov. Pri vyšších teplotách a za prítomnostikatalyzátorov sa vodík zlučuje sdusíkom naamoniak.

3 H2 + N2 → 2 NH3

Z neho sa ďalej vyrábakyselina dusičná a dusíkaté hnojivá.

Reakcie s kovmi

Salkalickými kovmi a skovmi alkalických zemín sa vodík zlučuje na tuhéhydridy, v ktorých vodík je aniónom H−, napríkladhydrid sodnýNaH alebohydrid vápenatý CaH2.

S väčšinou prvkov sa zlučuje až pri zvýšenej teplote alebo za prítomnosti katalyzátorov.

Napríklad:

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.

Významné súredukčné vlastnosti vodíka, ktoré sa využívajú pri výrobe niektorých kovov z ich oxidov:

CuO + H2 → Cu + H2O
WO3 + 3 H2 → W + 3 H2O

Naproti tomu atomárny vodík (tzv. vodík v stave zrodu) je veľmi reaktívny a reaguje s celým radom látok už pri nízkych teplotách.

Väčšinou sa viažekovalentnou väzbou. Vodík je typickýnekov, ktorý tvorívodíkové mostíky sdusíkom,kyslíkom afluórom.

Difúzia vodíka v pevných materiáloch

[upraviť |upraviť zdroj]

Pri skladovaní vodíka v nádobách vodík vstupuje do stien nádob a prechádza nimi. Pri kovových nádobách a nízkych teplotách je difúzia vodíka v bežnej praxi zanedbateľná. V prípade kovov môže vodík difundujúci stenou materiálu spôsobiťvodíkovú krehkosť. Rýchlosťdifúzie je závislá najmä od tlaku, teploty adifúzneho koeficientu.[1]

Využitie

[upraviť |upraviť zdroj]

Vodík má rad významných využití. Ako napríklad postavenie vo výrobe rôznych chemických zlúčenín (amoniak NH3,kyselina dusičná HNO3,metylalkohol CH3OH, rôzne dusíkaté hnojivá), výroba niektorýchkovov (redukciou z ich oxidov) alebo stužovanietukov.

Používa sa nazváranie a rezanie kovov (kyslíkovo-vodíkovým plameňom). Naďalej sa využíva v zmiešanom pomere s dusíkom ako ochranná atmosféra pri vypaľovaní polotovarov práškovej metalurgie.Tekutý vodík sa používa akoraketové palivo, ale môže byť zdrojom energie i pre iné zariadenia. Vodík sa prepravuje a uchováva v tlakových fľašiach označených červeným pruhom.

Výroba

[upraviť |upraviť zdroj]

Laboratórna príprava

[upraviť |upraviť zdroj]

V laboratóriu sa môže vodík pripravovať reakciou neušľachtilých kovov skyselinami alebohydroxidov v tzv.Kippovom prístroji

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Zn + 2 NaOH + 2 H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

Ďalej môžeme vodík získaťelektrolýzou vody, ktorá obsahuje malé množstvo H2SO4 alebo NaOH na zvýšenievodivosti. Elektrolýza sa uskutočňuje vHoffmanovom prístroji, kde sa vodík vylučuje na katóde.

2 H3O+ + 2e− → 2 H2O + H2
2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2
3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2

Priemyselná výroba

[upraviť |upraviť zdroj]

Priemyselne sa môže vodík tak ako v laboratóriu vyrábať niekoľkými rôznymi metódami.

  1. Parný reformingzemného plynu je najrozšírenejší a v súčasnosti najlacnejší priemyselný spôsob výroby vodíku. Prebieha pri teplotách 700-1100 °C. Horúca vodná para reaguje smetánom za vzniku syntézneho plynu: CH4 + H2O → CO + 3 H2
  2. Metódou je termický rozklad metánu pri veľmi vysokej teplote (1 200 °C): CH4 → C + 2 H2
  3. Reakciouvodného plynu svodnou parou za prítomnosti katalyzátorov a pri teplote 300 °C môžeme získať veľmi čistý vodík, ktorý sa používa napríklad k stužovaniu : CO + H2 + H2O(g) → CO2 + 2 H2
  4. Reakcia vodnej pary s horúcimkoksom za teploty 1 000 °C (vznikávodný plyn): C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g)
  5. Vznik vodíka ako vedľajšieho produktu pri výrobe hydroxidu sodného (NaOH) – elektrolýza vodného roztoku NaCl: 2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2

Výskyt

[upraviť |upraviť zdroj]

99.9844 %

Vodík je najrozšírenejším prvkom v celomvesmíre a tretí najrozšírenejší naZemi. Vyskytuje sa voľne, aj viazaný v zlúčeninách. Voľný vodík sa nachádza napríklad v plynnom obalehviezd. 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, ale je viazaný i v rôznychorganických ianorganických zlúčeninách. Je to tiež významný biogénny prvok.

Izotopy

[upraviť |upraviť zdroj]

Vodík má 3 izotopy.

Bližšie informácie v hlavnom článku:prócium

Tiež nazývaný ľahký vodík je klasický vodík, ktorý je najviac rozšírený vo vesmíre a na Zemi. Obsahuje vatóme jedenprotón a jedenelektrón.V atómovom jadre sa nenachádza žiadnyneutrón.

Bližšie informácie v hlavnom článku:deutérium

Používa sa aj názov ťažký vodík. Nepodlieha rádioaktívnej premene, v prírode sa bežne vyskytuje. Na 6 500 atómov prócia pripadne jeden atóm deutéria. Jadro deutéria sa voládeuterón - je súčasťou molekuly ťažkej vody D2O.

Má významné využitie v jadrovom priemysle. Je veľmi účinnýmmoderátorom (látkou spomaľujúcou rýchlosť neutrónov).

Štruktúra atómu: 1protón, 1neutrón, 1elektrón

Bližšie informácie v hlavnom článku:trícium

Jadro trícia je nestabilné a rozpadá sa spolčasom rozpadu 12,4 roka pri vyžiarení malého množstva energetickéhobeta žiarenia. Vzniká účinkomkozmického žiarenia na atóm deutéria alebo výbuchomvodíkovej bomby. Používa sa napríklad na značkovanie organických látok pri výskumoch.

Štruktúra atómu: 1protón, 2neutróny, 1elektrón

Iné projekty

[upraviť |upraviť zdroj]
Commons
Wikislovník
  • Spolupracuj na Commons Commons ponúka multimediálne súbory na témuvodík.
  • Spolupracuj na Wikislovníku Wikislovník ponúka heslovodík.
 
  1. ↑Evropský program školení školitelů pro zásahové jednotky.Slučitelnost vodíku s různými materiály - Důstojník specialista [online]. hyresponder.eu, 2021, [cit. 2024-06-08].Dostupné online. (cz)
Zdroj: „https://sk.wikipedia.org/w/index.php?title=Vodík&oldid=7971397“
Kategórie:
Skryté kategórie:
[8]ページ先頭
©2009-2025 Movatter.jp