Zpět na seznam prvků

Vodík jako samostatnou látku rozpoznal Henry Cavendish v roce 1776. Schéma jednoduchého atomu vodíku.

Vodík

Atomové číslo:	1	Atomový poloměr:	120 pm (Van der Waals)
Atomová značka:	H	Teplota tání:	-259.16 °C
Atomová hmotnost:	1.008	Teplota varu:	-252.879 °C
Elektronová konfigurace:	1s1	Oxidační stavy:	-1, +1 (amfoterní oxid)

Historie

Z řeckého slova hydro (voda) a genes (tvořící). Vodík jako samostatnou látku rozpoznal Henry Cavendish v roce 1776. Schéma jednoduchého atomu vodíku.

Vodík je nejrozšířenější ze všech prvků ve vesmíru. Těžší prvky byly původně vytvořeny z atomů vodíku nebo z jiných prvků, které byly původně vytvořeny z atomů vodíku.

Zdroje

Odhaduje se, že vodík tvoří více než 90 % všech atomů – tři čtvrtiny hmotnosti vesmíru! Tento prvek se nachází ve hvězdách a hraje důležitou roli v pohonu vesmíru prostřednictvím proton-protonové reakce i cyklu uhlíku a dusíku. Hvězdné procesy fúze vodíku uvolňují obrovské množství energie spojováním vodíků za vzniku helia.

Produkce vodíku jen v USA činí asi 3 miliardy krychlových stop ročně. Vodík se připravuje

• párou na zahřátém uhlíku,
• rozkladem některých uhlovodíků teplem,
• reakcí hydroxidu sodného nebo draselného na hliníku
• elektrolýzou vody nebo
• rozkladem z kyselin některých kovů.

Kapalný vodík je důležitý v kryogenice a při studiu supravodivosti, neboť jeho bod tání je pouze 20 stupňů nad absolutní nulou.

Tritium se snadno vyrábí v jaderných reaktorech a používá se při výrobě vodíkové bomby.

Vodík je hlavní složkou Jupiteru a dalších planet plynných obrů. V určité hloubce v nitru planety je tlak tak velký, že se pevný molekulární vodík mění na pevný kovový vodík.

V roce 1973 skupina ruských experimentátorů pravděpodobně vyrobila kovový vodík při tlaku 2,8 Mbar. Při přechodu se hustota změnila z 1,08 na 1,3 g/cm3. Již dříve, v roce 1972, vLivermore v Kalifornii, skupina rovněž informovala o podobném experimentu, při němž pozorovala bod tlaku a objemu se středem při 2 Mbar. Předpovědi říkají, že kovový vodík může být metastabilní; jiní předpověděli, že by mohl být supravodičem při pokojové teplotě.

Sloučeniny

Ačkoli je čistý vodík plyn, v naší atmosféře ho najdeme velmi málo. Plynný vodík je tak lehký, že nespojený získá při srážkách s jinými plyny dostatečnou rychlost, aby byl rychle vyvržen z atmosféry. Na Zemi se vodík vyskytuje hlavně v kombinaci s kyslíkem ve vodě, ale je také přítomen v organických látkách, jako jsou živé rostliny, ropa, uhlí atd. V atmosféře se vyskytuje jako volný prvek, ale pouze v množství menším než 1 ppm objemu. Vodík je nejlehčí ze všech plynů a spojuje se s jinými prvky – někdy i explozivně – za vzniku sloučenin.

Použití

Velká množství vodíku jsou komerčně potřebná pro fixaci dusíku pomocí Haberova amoniakálního procesu a pro hydrogenaci tuků a olejů. Používá se také vevelkých množstvích při výrobě metanolu, při hydrodealkylaci, hydrokrakování a hydrogenačním odsíření. Další využití zahrnuje raketové palivo, svařování, výrobu kyseliny chlorovodíkové, redukci kovových rud a plnění balónů.

Zvedací síla 1 krychlové stopy plynného vodíku je asi 0,07 lb při teplotě °C, tlaku 760 mm.

Vodíkový palivový článek je rozvíjející se technologie, která umožní získat velké množství elektrické energie pomocí zdroje plynného vodíku.

Uvažuje se o celé ekonomice založené na vodíku vyráběném ze sluneční a jaderné energie. Přijetí veřejností, vysoké kapitálové investice a vysoká cena vodíku ve srovnání s dnešními palivy jsou jen některé z problémů, kterým takové hospodářství čelí. Elektrárny umístěné v odlehlých oblastech by elektrolyzovaly mořskou vodu; vyrobený vodík by putoval do vzdálených měst potrubím. Vodík bez znečištění by mohl nahradit zemní plyn, benzín atd. a mohl by sloužit jako redukční činidlo v metalurgii, chemickém zpracování, rafinaci atd. Mohl by se také používat k přeměně odpadků na metan a etylen.

Formy

Kromě izotopů bylo prokázáno, že za běžných podmínek je vodík směsí dvou druhů molekul, tzv. ortho- a para-vodíku, které se od sebe liší spinem svých elektronů a jader.

Normální vodík při pokojové teplotě obsahuje 25 % para formy a 75 % orto formy. Ortoformu nelze připravit v čistém stavu. Protože se obě formy lišíenergií, liší se i fyzikální vlastnosti. Teploty tání a varu para-vodíku jsou přibližně o 0,1 °C nižší než teploty normálního vodíku.

Izotopy

Obyčejný izotop vodíku H se nazývá protium, další dva izotopy jsoudeuterium (proton a neutron) a tritium (proton a dva neutrony). Vodík je jediným prvkem, jehož izotopy mají různá jména. Deuterium i tritium se používají jako palivo v jaderných fúzních reaktorech. Jeden atom deuteria se nachází přibližně v 6000obyčejných atomech vodíku.

Deuterium se používá jako moderátor, který zpomaluje neutrony. Atomy tritia jsou také přítomny, ale v mnohem menším poměru. Tritium se snadno vyrábí v jaderných reaktorech a používá se při výrobě vodíkové (fúzní) bomby. Používá se také jako radioaktivní činidlo při výrobě svítivých barev a jako stopovací látka.

.