Vodík: Porovnání verzí

Smazaný obsah Přidaný obsah
Základní fyzikálně.chemické vlastnosti
m Editace uživatele 2001:718:1204:101:A0E3:549E:B522:EE0A (diskuse) vráceny do předchozího stavu, jehož autorem je OJJ
Řádek 94:
[[Soubor:Dihydrogen-3D-vdW.png|náhled|vlevo|Molekula vodíku]]
 
Vodík je růžovýbezbarvý, ťežkýlehký [[plyn]], chutnábez jako zmrzlinachuti a vylučují ho jednorožci zápachu. Je hořlavý, hoří namodralým plamenem, ale hoření nepodporuje. Je 14,38krát [[Hustotahustota|lehčí]] než [[Vzduchvzduch]] a vede [[teplo]] 7krát lépe než [[Vzduchvzduch]].{{Doplňte zdroj}} Vodík je za normální teploty stabilní, pouze s [[Fluor|fluoremfluor]]em se [[Chemická sloučenina|slučuje]] za pokojové [[Teplotateplota|teploty]]. Je značně [[Reaktivitareaktivita|reaktivnější]] při zahřátí, především s [[Kyslík|kyslíkemkyslík]]em a [[Halogenyhalogeny]] se slučuje velmi bouřlivě, i když pro spuštění této [[Chemickáchemická reakce|reakce]] je nutná [[inicializace]] (např. jiskra, která zapálí kyslíko-vodíkový plamen). Vodík je velmi málo rozpustný ve [[Vodavoda|vodě]], ale některé [[kovy]] ho pohlcují (nejlépe [[Palladiumpalladium]]).
 
Vodík vytváří [[Chemická sloučenina|sloučeniny]] se všemi [[Chemickýchemický prvek|prvky]] [[Periodickáperiodická tabulka prvků|periodické tabulky]] (s výjimkou [[Vzácné plyny|vzácných plynů]]), zejména pak s [[uhlík]]em, [[Kyslík|kyslíkemkyslík]]em, [[Sírasíra|sírou]] a [[Dusík|dusíkemdusík]]em, které tvoří základní stavební jednotky [[Život|životaživot]]a na [[Země|Zemi]].
 
Vodík je schopen tvořit zvláštní typ [[Chemická vazba|chemické vazby]], nazývaný [[vodíková vazba]] nebo také [[vodíkový můstek]], kde vázaný [[atom]] vodíku vykazuje [[Chemickáchemická afinita|afinitu]] i k dalším [[Atom|atomůmatom]]ům, s nimiž není poután klasickou [[Chemickáchemická vazba|chemickou vazbou]]. Mimořádně silná je vodíková vazba s atomy [[Kyslík|kyslíkukyslík]]u, což vysvětluje anomální fyzikální vlastnosti [[Vodavoda|vody]] (vysoký [[Bod_varubod varu]] a [[Bodbod tání|tání]] atd.).
 
Zajímavou vlastností vodíku je jeho schopnost „rozpouštět“ se v některých [[Kovy|kovech]], např. v [[Palladiumpalladium|palladiu]] nebo [[Platinaplatina|platině]], které poté fungují jako [[Katalyzátor|katalyzátorykatalyzátor]]y [[Chemickáchemická reakce|chemických reakcí]]. Je to způsobeno tím, že má vodík velmi malé [[Molekulamolekula|molekuly]], které jsou schopny procházet různými materiály.
 
== Historický vývoj ==
Vodík objevil roku [[1766]] Angličan [[Henry Cavendish]], když si všiml, že při rozpouštění neušlechtilých [[Kovy|kovů]] v kyselině vzniká bezbarvý, hořlavý plyn. V roce [[1781]] poznal také jako první, že [[voda]] je sloučeninou [[Kyslík|kyslíkukyslík]]u a vodíku.
 
Již Robert Boyle (viz také [[Boyleův-Marriotův_zákonMarriotův zákon]]) pozoroval v roce 1671 reakci železa se zředěnými kyselinami (sírovou a chlorovodíkovou), která vedla k tvorbě plynného vodíku, ale nepoznal, že se takto uvolněný plyn liší od vzduchu.
 
Teprve v roce 1766 si Henry Cavendish uvědomil, že tento plyn je chemické individuum a nazval jej „hořlavým vzduchem“. Cavendish je takto považován za objevitele vodíku jako chemického prvku. Cavendish ovšem spekuloval, že tento hořlavý vzduch je vlastně hledaná hypotetická látka, [[Flogistonová teorie|flogiston]] a své flogistonové teorie se nikdy nevzdal. Nicméně v roce 1781 zjistil, že tato látka tvoří při hoření vodu což otevřelo cestu k objevu vodíku jako chemického prvku (elementu).
 
<p xml:lang="la">V roce 1783 pojmenoval Antoine Lavoisier tento prvek „hydrogen“, z řecký slov ''<i xml:lang="la">hydro''</i> (voda) a ''genes'' (tvořící). Lavoisier syntetizoval vodu hořením vodíku v proudu kyslíku a kvantitativní výsledky potvrdily, že voda není element, což se po 2000let považovalo za zřejmé, nýbrž sloučenina těchto dvou prvků. Lavoisier provedl rovněž rozklad vody rozžhaveným železem v roce 1783.<ref>{{Citace monografie|titul = Hydrogen|url = https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydrogen&oldid=699252235|jazyk = en|poznámka = Page Version ID: 699252235}}</ref></p>
 
Rozklad vody elektrickým proudem na jedntotlivé složky, kyslík a vodík, poprvé provedli Jan Rudolph Deiman and Adriaan Paets van Troostwijk v roce 1789.<ref>{{Citace periodika|příjmení = Levie|jméno = R. de|titul = |periodikum = Journal of Electroanalytical Chemistry|datum = 1999|ročník = |číslo = 476(1)|strany = 92-93|url = }}</ref>
 
Český název pro hydrogen (vodík) pochází od Jana Svatopluka Presla, který spolu s Karlem Slavojem Amerlingem vytvořil v polovině 19. století české názvy pro tehdy známé prvky, ještě před tím než Mendělejev publikoval v roce 1869 svůj objev periodické tabulky prvků. Vodík je jeden z deseti tzv. archaických názvů prvků, které se v češtině používají dodnes, ostatní názvy se neujaly.<ref>{{Citace elektronické monografie|titul = canov.jergym.cz|url = http://canov.jergym.cz/objevite/objevite/tabulka_2.html|vydavatel = canov.jergym.cz|datum přístupu = 2016-02-08}}</ref>
 
Vodík je jediný prvek, jehož isotopy mají vlastní chemické názvy a značky. [[Deuterium]] (D, <sup href="Tritium">2</sup>H) je isotop tvořený jedním protonem a jedním neutronem v jádře atomu, [[Tritium]] (T, <sup>3</sup>H) je isotop tvořený jedním protonem a dvěma neutrony v jádře atomu. Pro samotný vodík je vyhrazen název protium, ale značka P se nepoužívá, protože je obsazena značkou fosforu (P). IUPAC umožňuje používání značek D, T, ale preferuje <sup>2</sup>H, <sup>3</sup>H.
 
<p>Plynný vodík se vyskytuje ve dvouatomové molekule H<sub>2</sub>, která je mnohem stabilnější než atomární vodík. Za normální teploty se vodík chová tak, jako by byl směsí tří objemů ortho- a jednoho objemu para-.H<sub>2</sub> Při skladování kapalného vodíku probíhá přeměna ve směru ortho --> para, která je exotermická natolik, že může dojít ke ztrátě až 2/3 původní kapaliny. Bylo nutno vyvinout postup, kdy se při zkapalňování vodíku zároveň provádí přeměna na para-H<sub>2</sub>.</p>
 
Deuterium bylo spektroskopicky pozorováno v roce 1931, příprava téměř čisté sloučeniny D2O (tzv. těžká voda) byla provedena elektrolyticky v roce 1933.
 
<p>Tritium bylo poprvé připraveno v roce 1934 bombardováním sloučenin deuteria deuterony, schematicky <sup>2</sup>H+<sup>2</sup>H --> <sup>3</sup>H +H.<ref>{{Citace monografie|příjmení = Heslop|jméno = R.B.|příjmení2 = Jones|jméno2 = K.|titul = Anorganická chemie|vydání = První vydání|vydavatel = SNTL|místo = Praha|rok = 1982|počet stran = 836|strany = 267-275|isbn = }}</ref></p>
 
== Výskyt v&nbsp;přírodě ==
Elementární vodík je na Zemi přítomen jen vzácně, nejvíce elementárního vodíku se vyskytuje v&nbsp;blízkosti sopek v&nbsp;sopečných plynech. Plynný vodík se v<span> </span>&nbsp;našem prostředí vyskytuje ve formě dvouatomových molekul H<sub>2</sub>, je však známo, že v&nbsp;mezihvězdném prostoru je přítomen z&nbsp;převážné části jako atomární vodík H. V&nbsp;zemské atmosféře se vyskytuje jen ve vyšších vrstvách a&nbsp;díky své mimořádně nízké hmotnosti postupně z&nbsp;atmosféry vyprchává. Elementární vodík je však jednou z&nbsp;podstatných složek [[Zemnízemní plyn|zemního plynu]], vyskytuje se i&nbsp;v&nbsp;ložiscích [[Uhlíuhlí]].
 
Ze sloučenin je nejvíce zastoupena [[Vodavoda]], která jako moře a&nbsp;oceány pokrývá 2/3 zemského povrchu. Bylo vypočteno, že se vodík podílí na složení zemské kůry (včetně atmosféry a&nbsp;hydrosféry) 0,88 hmotnostními procenty a&nbsp;15,5 atomárních procent.
 
Další významný zdroj vodíku představují organické sloučeniny. Vodík patří společně s&nbsp;[[uhlík]]em, [[Kyslík|kyslíkemkyslík]]em a&nbsp;[[Dusík|dusíkemdusík]]em mezi [[Biogenní_prvkybiogenní prvky]], které tvoří základní stavební kameny všech živých organizmů. Díky tomu se vodík vyskytuje prakticky ve všech sloučeninách tvořících nejvýznamnější surovinu současné energetiky a&nbsp;organické chemie – [[Roparopa|ropu]].
 
Vodík je základním stavebním prvkem celého [[Vesmír|vesmíruvesmír]]u, vyskytuje se jak ve všech svítících hvězdách, tak v&nbsp;mezigalaktickém prostoru. Podle současných měření se podílí ze 75 % na hmotě a&nbsp;dokonce z&nbsp;90 % na počtu atomů přítomných ve vesmíru.
 
== Tvorba v&nbsp;přírodě a&nbsp;průmyslová výroba ==
Vodík se v&nbsp;přírodě tvoří při rozkladu organických látek některými [[Bakterie|bakteriemibakterie]]mi. [[Genetické_inženýrstvíGenetické inženýrství]] usiluje o&nbsp;zdokonalení tohoto procesu do míry průmyslově využitelné k&nbsp;produkci vodíku pro vodíkové motory.
 
Vodík se uvolňuje při koksování [[uhlí]], takže ve [[Svítiplyn|svítiplynusvítiplyn]]u a&nbsp;[[Koksárenskýkoksárenský plyn|koksárenském plynu]] tvoří okolo 50 % obj. Toho se dříve využívalo při průmyslové výrobě vodíku tak, že se tyto plyny zkapalnily a&nbsp;vodík se oddestiloval.
 
Vodík se ve velkém vyrábí termickým rozkladem [[Methan|methanumethan]]u ([[Zemnízemní plyn|zemního plynu]]) při 1000&nbsp;°C.
<dd>:CH<sub>4</sub> → C + 2 H<sub>2</sub></dd>
 
Jedna z&nbsp;mála využívaných příprav vodíku je katalytické štěpení [[Methanol|methanolumethanol]]u vodní parou při 250&nbsp;°C.
<dd>:CH<sub>3</sub>OH + H<sub>2</sub>O → CO<sub>2</sub> + 3 H<sub>2</sub></dd>
 
Další málo využívaná příprava je katalytický rozklad [[Amoniak|amoniakuamoniak]]u při teplotě okolo 1000&nbsp;°C
<dd>:2 NH<sub>3</sub> → N<sub>2</sub> + 3 H<sub>2</sub></dd>
 
Rozpouštění neušlechtilých kovů v&nbsp;kyselinách se využívá k&nbsp;přípravě vodíku v&nbsp;laboratoři. Nejčastěji se k tomu využívá reakce [[Zinekzinek|zinku]] s&nbsp;[[Kyselinakyselina chlorovodíková|kyselinou chlorovodíkovou]].
<dd>:Zn + 2 HCl → ZnCl<sub>2</sub> + H<sub>2</sub></dd>
 
Reakcí amfoterních kovů s&nbsp;roztoky hydroxidů vznikají rozpustné hydroxokomplexy a&nbsp;vodík, nejtypičtější je reakce [[Hliník|hliníkuhliník]]u s&nbsp;roztokem [[Hydroxidhydroxid sodný|hydroxidu sodného]]. Popřípadě lze využít reakce [[Křemík|křemíkukřemík]]u s&nbsp;roztokem hydroxidu (například [[hydroxid sodný|hydroxidu sodného]] nebo směsi [[Hydroxidhydroxid sodný|hydroxidu sodného]] a&nbsp;[[Hydroxidhydroxid vápenatý|hydroxidu vápenatého]]).
<dd>:2 Al + 2 NaOH + 6 H<sub>2</sub>O → 2 Na[Al(OH)<sub>4</sub>] + 3 H<sub>2</sub></dd>
<dd>:Si + 4 NaOH → Na<sub>4</sub>SiO<sub>4</sub> + 2 H<sub>2</sub></dd>
<dd>:Si + Ca(OH)<sub>2</sub> + 2 NaOH → Na<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub> + CaO + 2 H<sub>2</sub></dd>
Vodík vzniká také jako odpadní produkt při výrobě [[Hydroxidyhydroxidy|hydroxidů]]. Například [[Sodíksodík]] reaguje s&nbsp;[[Vodavoda|vodou]] za vzniku [[Hydroxidhydroxid sodný|hydroxidu sodného]] a vodíku.
<dd>:2 Na + 2 H<sub>2</sub>O → 2 NaOH + H<sub>2</sub></dd>
 
Reakce [[Hydridhydrid vápenatý|hydridu vápenatého]] s&nbsp;vodou vzniká [[Hydroxid_vápenatýhydroxid vápenatý]] a&nbsp;vodík, ale reakce je pro praktické použití nevyužitelná, protože [[Hydrid_vápenatýhydrid vápenatý]] je velmi drahý.
<dd>:CaH<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub>O → Ca(OH)<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub></dd>
 
Vedením vodní páry přes rozžhavené [[železo]] vzniká [[Oxid_železnatooxid železnato-železitý]] a&nbsp;vodík. Tento oxid se dá využít k&nbsp;tvorbě permanentních [[Magnet|magnetůmagnet]]ů.
<dd>:3 Fe + 4 H<sub>2</sub>O → Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> + 4 H<sub>2</sub></dd>
 
Dřívější velmi využívaná příprava vodíku byla reakce [[Koks|koksukoks]]u s&nbsp;vodní párou. Takto vzniká hlavně vodní plyn.
<dd>:H<sub>2</sub>O + C → CO + H<sub>2</sub> … reakce probíhá dále … CO + H<sub>2</sub>O → CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub></dd>
 
Další z&nbsp;možností je reakce [[Methan|methanumethan]]u s&nbsp;vodní párou. Popřípadě je možno k&nbsp;methanu a&nbsp;vodní páře přidat [[Kyslíkkyslík]] a&nbsp;reakce probíhá za velmi velkého zisku vodíku.
<dd>:CH<sub>4</sub> + H<sub>2</sub>O → CO + 3 H<sub>2</sub></dd>
<dd>:12 CH<sub>4</sub> + 5 H<sub>2</sub>O + 5 O<sub>2</sub> → 29 H<sub>2</sub> + 9 CO + 3 CO<sub>2</sub></dd>
 
Poslední z&nbsp;alespoň trochu běžných příprav vodíku je reakce [[Fosfor|fosforufosfor]]u s&nbsp;vodní párou za vzniku [[Kyselinakyselina fosforečná|kyseliny fosforečné]] a&nbsp;vodíku.
<dd>:2 P + 8 H<sub>2</sub>O → 2 H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> + 5 H<sub>2</sub></dd>
 
Průmyslově se vodík vyrábí [[Elektrolýzaelektrolýza|elektrolýzou]] vody.
<dd>:2 H<sub>2</sub>O → 2 H<sub>2</sub> + O<sub>2</sub></dd>
 
Do budoucna se počítá s&nbsp;výrobou vodíku pomocí [[Jadernájaderná energie|jaderné energie]] a&nbsp;to buď termochemicky (vysokými teplotami) nebo prostřednictvím [[Elektrický proud|elektrického proudu]] (jaderné elektrárny by tak mohly být využívány v době, kdy pro vyráběný proud není odběr).
 
== Využití ==
Hlavní využití elementárního vodíku:
* V&nbsp;chemickém průmyslu je vodík výborným redukčním činidlem, sloužícím k&nbsp;sycení násobných vazeb organických molekul, např. při ztužování rostlinných olejů.
* Redukčních vlastností plynného vodíku se někdy využívá v&nbsp;[[Metalurgiemetalurgie|metalurgii]] k&nbsp;získávání kovů z&nbsp;jejich rud ([[wolfram]], [[Molybdenmolybden]]). Tento proces je ovšem nasazován pouze tehdy, kdy nelze využít běžnější redukční činidla, jako např. koks nebo dřevěné uhlí. Je to jednak kvůli poměrně vysoké ceně vodíku, ale především s&nbsp;ohledem na riziko možného výbuchu vodíku při kontaminaci prostředí kyslíkem nebo vzduchem za vysoké teploty.
* Vodík jako zdroj energie představuje pravděpodobně budoucnost energetiky i<span> </span>&nbsp;dopravy. Při spalování vodíku vzniká vedle značného energetického zisku (96 – 120 MJ/kg vodíku<ref name=""1"">{{Citace monografie
| příjmení = Libra
| jméno = Martin
Řádek 193:
| isbn = 978-80-904311-6-4
| jazyk = Český
}}<nowiki></ref></nowiki>) pouze ekologicky naprosto nezávadná voda. Automobilové motory na bázi spalování plynného vodíku jsou v&nbsp;současné době předmětem intenzivního výzkumu předních světových výrobců motorů. V&nbsp;současnosti je však většina vodíku získávána z&nbsp;fosilních paliv, a&nbsp;vodík jako mezistupeň snižuje účinnost jejich využití.
* Pro výhodný poměr chemická energie/hmotnost je vodík používán jako raketové palivo (například pro [[Kosmický raketoplán|raketoplán]])
* Zdokonalení a&nbsp;zlevnění [[Palivovýpalivový článek|palivového článku]] postupně umožňuje jeho širší nasazení. V&nbsp;tomto energetickém zařízení dochází k&nbsp;přímé přeměně energie chemické reakce vodíku s&nbsp;kyslíkem na elektrickou energii. Jako paliva se přitom používá plynného vodíku, kyslík je u&nbsp;některých článků dodáván z&nbsp;atmosféry jako při normálním hoření. [[Účinnost (fyzika)|Účinnost]] tohoto procesu dosahuje v&nbsp;současné době hodnoty 60 %, což je podstatně více, než při spalování vodíku a&nbsp;následným využitím vzniklého tepla pro výrobu elektrické energie. Nevýhodou současných palivových článků je stále ještě jejich vysoká cena a&nbsp;fakt, že proces je doposud značně citlivý vůči katalytickým jedům a&nbsp;vyžaduje proto použití velmi čistých chemikálií. Proto se palivové články od šedesátých let [[20. století|20.&nbsp;století]] využívají především v&nbsp;kosmických technologiích, kde uvedené nevýhody nejsou příliš významné.
* Perspektivně jsou izotopy vodíku pokládány za hlavní energetický zdroj při využití řízené [[Termonukleární_fúzetermonukleární fúze]], kdy lze slučováním lehkých atomových jader dosáhnout významného energetického zisku. Jaderná fúze však zůstává ve stádiu experimentálních prototypů a&nbsp;jejich zavedení do praxe lze očekávat v&nbsp;horizontu několika desítek let (v&nbsp;roce 2008 začala probíhat výstavba termonukleárního reaktoru [[ITER]] ve [[Francie|francouzském]] [[Cadarache]]). Praktické využití jaderné fúze se doposud uskutečnilo pouze při výrobě [[Termonukleárnítermonukleární bomba|termonukleární bomby]]. [[Soubor:Hindenburg_burningHindenburg burning.jpg|náhled|Požár [[LZ 129 Hindenburg|vzducholodi Hindenburg]], plněné vodíkem]]
* Hoření vodíku s&nbsp;kyslíkem je silně exotermní a&nbsp;vyvíjí teploty přes 3&nbsp;000&nbsp;°C. Toho se běžně využívá při svařování nebo řezání kyslíko-vodíkovým plamenem nebo v metalurgii při zpracování těžko tavitelných kovů.
* Vodík slouží jako chladivo alternátorů v&nbsp;elektrárnách
* Mimořádně nízké hustoty plynného vodíku se využívalo v&nbsp;počátcích [[Letectvíletectví]] k&nbsp;plnění [[Vzducholoďvzducholoď|vzducholodí]] a&nbsp;[[Balon|balónů]]. Náhrada výbušného vodíku inertním [[Heliumhelium|heliem]] byla prakticky využitelná pouze v&nbsp;Severní Americe s&nbsp;přírodními zdroji podzemního helia. Navíc bylo helium [[Embargo|embargovánoembargo]]váno pro vývoz do nacistického [[Německo|Německa]]. Když v&nbsp;roce [[1937]] [[LZ 129 Hindenburg|vzducholoď Hindenburg]] shořela při přistání s&nbsp;několika desítkami obětí, éru vodíkem plněných dopravních prostředků lehčích než vzduch definitivně ukončila. Příčinou exploze vzducholodě Hindenburg byla elektrická jiskra. Jak vzducholoď "pluje" ve vzduchu, tak se plášť vzducholodě tře o&nbsp;okolní vzduch a&nbsp;dochází takto ke elektrostatickému nabití balonu vzducholodě. V&nbsp;tomto historickém případě šlo o&nbsp;kombinaci počasí v&nbsp;místě přistání, kde bylo před bouřkou, a&nbsp;přetření povrchu vzducholodi nevhodným nátěrem zvyšujícím akumulaci elektrostatického náboje. Stačila pak jediná jiskra, obal se vzňal, od obalu se propálily vnitřní balony s&nbsp;vodíkem, a&nbsp;katastrofa propukla naplno.
* Nízké hustoty a&nbsp;nízké viskozity vodíku se využívá pro snížení tření ve strojích, kde je třeba rychle proudící plynné médium. Příkladem jsou elektrické generátory (kde může tvořit náplň skříně) nebo [[Stirlingův_motorStirlingův motor]] (jako pracovní médium).
* Vodíku stále více využívá při výrobě [[Amoniak|amoniakuamoniak]]u z&nbsp;prvků – [[Dusík|dusíkudusík]]u a&nbsp;vodíku. Reakce probíhá za teploty okolo 500&nbsp;°C, tlaku 10–100&nbsp;MPa a&nbsp;katalyzátoru aktivovaného železa ([[Železoželezo]] je aktivované oxidem hlinitým Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> nebo oxidem draselným K<sub href="Amoniak">2</sub>O). [[Amoniak]] je dnes nejpoužívanějším rostlinným hnojivem.
<dd>:N<sub>2</sub> + 3 H<sub>2</sub> → 2 NH<sub>3</sub></dd>
* Reakcí vodíku s [[Chlor|chloremchlor]]em vzniká [[kyselinaKyselina chlorovodíková|chlorovodík]], který pak zavádíme do vody a vzniká [[Kyselina_chlorovodíkovákyselina chlorovodíková]], která se v průmyslu používá k mnoha reakcím a syntézám.
<dd>:H<sub>2</sub> + Cl<sub>2</sub> → 2 HCl</dd>
* Experimentálně se využívá jako fyziologicky inertní dýchací plyn ve směsích pro extrémní hloubkové potápění. Jeho výhodou je velmi nízká hustota a absence [[HPNS]] (nervový syndrom vysokého tlaku). Kvůli vysoké reaktivitě vodíku s kyslíkem jsou při potápění používány směsi s&nbsp;maximálním obsahem kyslíku 4%. Z tohoto důvodu je směs bezpečně dýchatelná teprve od hloubky 30&nbsp;m. Jako první použil vodík v&nbsp;dýchací směsi Švéd [[Arne_ZetterströmArne Zetterström]] v&nbsp;roce 1945. Od té doby bylo provedeno několik výzkumných projektů (např. HYDRA 5, HYDRA 8), dokazujících použitelnost vodíkových směsí v&nbsp;hloubkách 400–600&nbsp;m. Dýchací směs vodíku a&nbsp;kyslíku se nazývá [[HYDROX]] a&nbsp;směs [[Kyslíkukyslíku]], vodíku a&nbsp;[[helia]] se nazývá [[HYDRELIOX]].
* Další využití je ve strojích [[Tokamaktokamak|TOKAMAK]], kde se snaží napodobit reakci probíhající ve Slunci.
 
== Sloučeniny ==
=== Hydridy ===
[[Hydridy]] jsou obecně všechny dvouprvkové sloučeniny vodíku s&nbsp;prvky. V&nbsp;užším slova smyslu se jako hydridy označují pouze dvouprvkové sloučeniny vodíku s&nbsp;alkalickými kovy a&nbsp;kovy alkalických zemin. Hydridy se dělí na iontové, kovalentní neboli molekulové a&nbsp;kovové, které nemají vždy pravidelnou strukturu a&nbsp;pevné stechiometrické složení. Proto se někdy ještě kovové hydridy dělí na kovové, které mají pravidelnou strukturu a&nbsp;stechiometrické složení, nejčastěji to jsou práškovité látky s&nbsp;černou barvou, a&nbsp;[[Hydridyhydridy]] přechodného typu, které mají proměnlivé složení, které se mění v&nbsp;závislosti na tlaku vodíku.
 
* [[Hydrid_sodnýHydrid sodný]] NaH je bílá krystalická látka s&nbsp;vysokou teplotou tání a&nbsp;varu, která se dá využít jako velmi silné redukční činidlo. Připravuje se zahříváním [[Sodík|sodíkusodík]]u v&nbsp;atmosféře vodíku. S&nbsp;vodou reaguje za vzniku [[Hydroxidhydroxid sodný|hydroxidu sodného]] a&nbsp;vodíku. Je to iontový hydrid.
* [[Hydrid_vápenatýHydrid vápenatý]] CaH<sub>2</sub> je bílá krystalická látka s&nbsp;vysokou teplotou tání a&nbsp;varu, která se dá využít jako velmi silné redukční činidlo. Připravuje se zahříváním [[Vápník|vápníkuvápník]]u v&nbsp;atmosféře vodíku. S&nbsp;vodou reaguje za vzniku [[Hydroxidhydroxid vápenatý|hydroxidu vápenatého]] a&nbsp;vodíku. Je to iontový hydrid.
* [[Amoniak]], čpavek neboli azan NH<sub>3</sub> je bezbarvý plyn nepříjemné chuti a&nbsp;čpavého zápachu. Dá se lehce zkapalnit a&nbsp;v&nbsp;laboratoři se používá jako polární rozpouštědlo. Vzniká reakcí [[Dusík|dusíkudusík]]u s&nbsp;vodíkem za vyšší teploty a&nbsp;vysokého tlaku. Je to kovalentní hydrid. [[Hydrazin]] je další sloučeninou vodíku s&nbsp;[[Dusík|dusíkemdusík]]em N<sub>2</sub>H<sub>4</sub>.
* [[Voda]] (v&nbsp;systematickém názvosloví oxidan, nikoli oxan, což je systematický název pro [[Tetrahydropyrantetrahydropyran]]) H<sub>2</sub>O je bezbarvá kapalina bez chuti a&nbsp;vůně. Je to nejběžnější polární rozpouštědlo na Zemi. Vzniká reakcí vodíku s&nbsp;[[Kyslík|kyslíkemkyslík]]em. Je to kovalentní hydrid. Další sloučeninou těchto prvků je [[Peroxid_vodíkuperoxid vodíku]], H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>, látka se silnými oxidačními účinky.
* [[Sulfan]] H<sub>2</sub>S je bezbarvý plyn s&nbsp;nakyslou chutí a&nbsp;vůní po zkažených vejcích. Je extrémně jedovatý – 0,015% ve vzduchu dokáže usmrtit člověka. Je lehce rozpustný ve vodě za vzniku slabě kyselého prostředí a&nbsp;jeho vodný roztok se používá v&nbsp;analytické chemii pod názvem sirovodíková voda jako zkoumadlo. V&nbsp;přírodě vzniká tlením bílkovinných organismů s&nbsp;obsahem [[Sírasíra|síry]]. Průmyslově se vyrábí vytěsňováním ze svých solí silnější kyselinou.
* [[Fluorovodík]] neboli fluoran HF je plyn bez barvy, s&nbsp;leptavou chutí a&nbsp;nepříjemným zápachem. V&nbsp;roztoku se chová jako středně silná kyselina a&nbsp;z&nbsp;halogenovodíků je nejslabší. Používá se k uměleckému leptání skla a&nbsp;jako velmi silné oxidační činidlo. Připravuje se reakcí vodíku s&nbsp;[[Fluor|fluoremfluor]]em nebo vytěsněním ze své soli.
* Chlorovodík neboli chloran HCl je plyn bez barvy, s&nbsp;leptavou chutí a&nbsp;nepříjemným zápachem. V&nbsp;roztoku se chová jako silná kyselina, která je silnější než [[fluorovodík]], ale slabší než [[Bromovodíkbromovodík]] a&nbsp;[[Jodovodíkjodovodík]]. Používá se k&nbsp;výrobě chloridů. Vyrábí se reakcí vodíku s&nbsp;[[Chlor|chloremchlor]]em nebo vytěsněním ze své soli.
* [[Bromovodík]] neboli broman HBr je plyn bez barvy, s&nbsp;leptavou chutí a&nbsp;nepříjemným zápachem. V&nbsp;roztoku se chová jako silná kyselina, která je silnější než [[chlorovodík]], ale slabší než [[jodovodík]]. Nemá významné praktické použití, ale lze jej použít jako slabé redukční činidlo. Vyrábí se pouze reakcí [[Bromubromu]] s&nbsp;vodíkem, nelze jej vytěsnit z&nbsp;jeho soli.
* [[Jodovodík]] neboli jodan HI je plyn bez barvy, s&nbsp;leptavou chutí a&nbsp;nepříjemným zápachem. V&nbsp;roztoku se chová jako velmi silná kyselina a&nbsp;z&nbsp;halogenovodíků je nejsilnější. Nemá významné praktické využití, ale lze jej použít jako silnější redukční činidlo. Vyrábí se pouze reakcí vodíku s&nbsp;[[Jod|jodemjod]]em, nelze jej vytěsnit z&nbsp;jeho soli.
* Ostatní hydridy nejsou nijak významné a<span> </span>&nbsp;běžně se nevyskytují. Další iontové hydridy jsou hydrid lithný LiH, hydrid draselný KH, hydrid rubidný RbH, hydrid cesný CsH, hydrid berylnatý (polymerní struktura) BeH<sub>2</sub>, hydrid hořečnatý (polymerní struktura) MgH<sub>2</sub>, hydrid strontnatý SrH<sub>2</sub> a<span> </span>&nbsp;hydrid barnatý BaH<sub>2</sub>. Další kovalentní hydridy jsou boran BH<sub>3</sub>, alan (polymerní struktura) AlH<sub>3</sub>, gallan GaH<sub>3</sub>, indal (polymerní struktura) InH<sub>3</sub>, thalan TlH<sub>3</sub>, methan (systematicky karban) CH<sub>4</sub> (organická sloučenina), silan SiH<sub>4</sub> (organická sloučenina), german GeH<sub>4</sub>, stannan SnH<sub>4</sub>, plumban PbH<sub>4</sub>, fosfan PH<sub>3</sub>, arsan AsH<sub>3</sub>, stiban SbH<sub>3</sub>, bismutan BiH<sub>3</sub>, selan SeH<sub>2</sub>, telan TeH<sub>2</sub>, polan PoH<sub>2</sub> a&nbsp;astatan AtH.
 
=== Další ===
K&nbsp;dalším sloučeninám vodíku patří kyslíkaté [[kyseliny]], [[Hydroxidyhydroxidy]] a&nbsp;[[Hydrát|hydrátyhydrát]]y solí.
* Obecný vzorec kyslíkaté [[Kyselinykyseliny]] je H<sub>a</sub>A<sub>b</sub>O<sub>c</sub>, a,b,c jsou stechiometrické koeficienty kyseliny a&nbsp;A je kyselinotvorný prvek. Atom vodíku je složkou každé kyseliny. Ve [[Vodavoda|vodě]] odštěpuje kyselina [[Ionion]] H<sup>+</sup> a následně vytvoří s<span> </span>&nbsp;molekulou vody oxoniový kation H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>. Kyseliny v&nbsp;roztoku mají [[PHpH]] menší než 7.
* Obecný vzorec [[Hydroxid|hydroxiduhydroxid]]u je M(OH)<sub>n</sub>, n je počet molekul OH a&nbsp;M je zásadotvorný kov. Ve vodě hydroxidy odštěpují [[Anionanion]] OH<sup>−</sup> a&nbsp;v&nbsp;roztoku mají [[PHpH]] větší než 7.
* [[Hydrát|Hydráty]]y solí jsou látky, které obsahuje ve své struktuře vázané (komplexně i&nbsp;hydratačně) molekuly vody. Zahříváním se tyto molekuly vody odštěpují a<span> </span>&nbsp;rozpouštěním látek ve vodě opět poutají molekuly vody. Při poutání molekuly vody – hydrataci – se u některých sloučenin uvolňuje tzv. hydratační teplo – např. CaCl<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub>O → CaCl<sub>2</sub><b>'''.</b>'''2 H<sub>2</sub>O + teplo. Nejtypičtější hydrát, který obsahuje vodu vázanou komplexně i hydratačně je modrá skalice [Cu(H<sub>2</sub>O)<sub>4</sub>]SO<sub>4</sub><b>'''.</b>'''H<sub>2</sub>O monohydrát síranu tetraaqua-měďnatého. Komplexně vázaná voda se z&nbsp;látek odstraňuje hůře než voda vázaná hydratačně.
 
=== Organické sloučeniny ===
Řádek 233:
 
== Izotopy vodíku ==
Vodík má 3&nbsp;[[Izotop|izotopyizotop]]y:
{| class="wikitable"
|-
 
! colspan="4" bgcolor="#00CD00" href="NMR spektroskopie" | Vlastnosti [[NMR_spektroskopieNMR spektroskopie]]
|-
!
<th>! <sup>1H1</thsup>H
<th>! <sup>2H2</thsup>H
<th>! <sup>3H3</thsup>H
|-
| href="[[Spin jádra" | [[Spin_jádra]] || 1/2 || 1 || −1/2
|- −1/2
|-
| href="rad" | gama / [[rad]]/[[Teslatesla|T]]
<td>| 2,675×10<sup>8 </td><tdsup> || 4,106×10<sup>7 </td><tdsup> || 2,853×10<sup>8</tdsup>
|-
| Citlivost || 1 || 0,009&nbsp;65 || 1,21
| 0,009&nbsp;65
|- 1,21
|-
| href="[[Larmorova frekvence" | [[Larmorova_frekvence]] (''B''&nbsp;=&nbsp;4,7&nbsp;[[Teslatesla|T]])
| 200&nbsp;[[Hertz|MHz]] || 30,7&nbsp;MHz || 213&nbsp;MHz
| 30,7&nbsp;MHz
| 213&nbsp;MHz
|}
=== Protium ===
Řádek 264 ⟶ 259:
{{Podrobně|Deuterium}}
 
Atom s<span> </span>&nbsp;jádrem <sup>2</sup>H, který obsahuje v&nbsp;jádře jeden proton a&nbsp;jeden [[Neutronneutron]] a&nbsp;od běžného vodíku se liší především atomovou hmotností 2,01363&nbsp;[[Atomová hmotnostní konstanta#(Unifikovaná) atomová hmotnostní jednotka, dalton|u]], se označuje jako [[Deuteriumdeuterium]]. Někdy mu bývá přiřazována i&nbsp;chemická značka D, přestože se nejedná o&nbsp;jiný prvek.
 
Deuterium je stabilní izotop, který nepodléhá radioaktivní přeměně. V&nbsp;přírodě se běžně vyskytuje vedle lehkého vodíku. V&nbsp;průměru připadá jeden atom deuteria na 7&nbsp;000 atomů vodíku.
 
Ve spojení s&nbsp;kyslíkem tvoří deuterium [[Těžkátěžká voda|těžkou vodu]], D<sub>2</sub>O. Tato sloučenina má významné využití v&nbsp;jaderném průmyslu. Je velmi účinným [[Moderátor neutronů|moderátorem]], tedy látkou zpomalující rychlost neutronů. Této vlastnosti se již od druhé světové války využívá v&nbsp;určitém typu jaderných reaktorů k&nbsp;přípravě [[Plutoniumplutonium|plutonia]] z&nbsp;[[Uranuran (prvek)|uranu]]. Těžká voda se vyrábí elektrolýzou vody: ta obsahuje H<sub>2</sub>O i D<sub>2</sub>O, těžká voda se ale rozkládá pomaleji, a&nbsp;proto při mnohonásobném opakování elektrolýzy lze získat velmi čistou těžkou vodu – až 99,9 %.
 
Německá armáda se za druhé světové války snažila vyvinout jadernou bombu na bázi plutonia. V&nbsp;norském [[Rjukan|Rjukanu]]u existoval průmyslový komplex společnosti Norsk Hydro, vyrábějící těžkou vodu. Spojenci tento komplex zničili operací zvláštních jednotek (bombardování po jeho opravě způsobilo těžké ztráty na životech místních obyvatel, ale továrnu poškodilo jen mírně), přesto se však nacistům podařilo vyrobit dostatečné množství těžké vody pro další experimenty s&nbsp;jadernou zbraní. Těžká voda, která se měla přepravit z&nbsp;Norska do Německa, byla z&nbsp;větší části potopena při převozu přes jedno z&nbsp;norských jezer díky partyzánské akci. Některé sudy, které nebyly zcela naplněny a&nbsp;po výbuchu trajektu plavaly na hladině, se však dostaly do Berlína.
 
Dnes je deuterium využíváno také jako účinný stopovač biochemických reakcí. Pokud je na počátku výzkumu distribuce určité sloučeniny v&nbsp;organizmu použita látka, která má atomy vodíku nahrazeny deuteriem, lze vysledovat její cestu biochemickou přeměnou analýzou všech možných vzniklých produktů.
Řádek 280 ⟶ 275:
[[Tritium]] (čti trícium) je izotop <sup>3</sup>H, který má jádro složeno z&nbsp;jednoho protonu a&nbsp;2&nbsp;neutronů a&nbsp;bývá někdy označován chemickou značkou T. Jeho atomová hmotnost má hodnotu 3,01605&nbsp;[[Atomová hmotnostní konstanta#(Unifikovaná) atomová hmotnostní jednotka, dalton|u]].
 
Na rozdíl od deuteria je jádro tritia nestabilní a&nbsp;rozpadá se s&nbsp;[[Poločas přeměny|poločasem rozpadu]] 12,33&nbsp;roku za vyzáření pouze málo energetického [[Záření_betazáření beta]].
 
V&nbsp;přírodních podmínkách vzniká tritium především v&nbsp;horních vrstvách atmosféry při kolizi kosmického záření s&nbsp;jádrem atomu deuteria. Uměle je tritium získáváno v&nbsp;těžkovodních jaderných reaktorech při výrobě [[Plutoniumplutonium|plutonia]] z&nbsp;přírodního uranu. Tritium slouží jako jedna složka náplně [[Termonukleární zbraň|termonukleární bomby]], nejničivější lidmi vyrobené zbraně.
 
Tritium je jedním ze základních meziproduktů [[Termonukleárnítermonukleární fúze|termojaderné fúze]], která je energetickým zdrojem hvězd.
 
Tritium se též někdy používá pro výrobu svítících ručiček a&nbsp;indexů hodinek, které září bez ohledu na to, zda byly předtím vystaveny světlu: tritium slouží jako zářič, který budí některou luminiscenční látku ke světélkování. S&nbsp;ohledem na poločas rozpadu tritia je životnost takové světélkující barvy několik desítek let. Zdravotní rizika jsou na rozdíl od luminiscenčních barev, u&nbsp;kterých se používalo [[Radiumradium]], nulové. Tritium však je používáno jen několika výrobci, protože výroba je nákladná. Tritium musí být vázáno jako plyn do mikrogranulí, nebo je obsaženo ve skleněných mikrotrubičkách. Obojí je technologicky náročné.
 
== Reference ==
Řádek 297 ⟶ 292:
* Dr. Heinrich Remy, ''Anorganická chemie'' 1. díl, 1. vydání 1961
* N. N. Greenwood – A. Earnshaw, ''Chemie prvků'' 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
* Z. Ibler a kol.: Technický průvodce energetika, [[BEN_–_technická_literaturaBEN – technická literatura]], 2002, ISBN 80-7300-026-1
<li>* {{Citace monografie | příjmení = VOHLÍDAL | jméno = Jiří | příjmení2 = ŠTULÍK | jméno2 = Karel | příjmení3 = JULÁK | jméno3 = Alois | rok = 1999 | titul = Chemické a analytické tabulky | vydavatel = Grada Publishing | místo = Praha | isbn = 80-7169-855-5 | vydání = 1}}</li>
 
== Související články ==
* [[Kovový_vodíkKovový vodík]]
 
== Externí odkazy ==
<li>* {{Commonscat|Hydrogen}}</li>
<li>* {{Wikislovník|heslo=vodík}}</li>
<li>* {{en}} [http://www.physics.drexel.edu/~tim/open/hydrofin/ Basic Hydrogen Calculations of Quantum Mechanics]</li>
* [http://www.periodicvideos.com/videos/001.htm Hydrogen (University of Nottingham)]
* [http://militzer.berkeley.edu/diss/node5.html High temperature hydrogen phase diagram]