• nachází se ve skupině I.A
  • jeho elektronová konfigurace je $1s^1$

Výskyt vodíku

  • je to nejrozšířenější prvek ve vesmíru
  • na Zemi se vyskytuje pouze ve sloučeninách
    • největší množství je vázáno ve vodě
  • tvoří základ veškeré živé hmoty
  • v přírodě je vodík směsí tří izotopů
    • lehký vodík - $_1^1H$ (protium)
    • těžký vodík - $_1^2H$ ($D$) (deuterium)
      • v přírodě se vyskytuje ve formě oxidu $D_2O$
        • těžká voda
        • oproti vodě má vyšší bod tání a varu
        • uplatňuje se v jaderných reaktorech jako moderátor
    • supertěžký vodík - $_1^3H$ ($T$) (tritium)
      • vyskytuje se v horních vrstvách atmosféry
        • vzniká jadernou reakcí $^{14}N+n\longrightarrow{^3H+^{12}C}$
        • jeho koncentrace se po testech jaderných bomb zestonásobila
          • od jejich zákazu klesla zpět na původní úroveň

Příprava vodíku

  • nejčastěji reakcí zředěné $H_2SO_4$ se zinkem
    • $Zn+H_2SO_4\longrightarrow{ZnSO_4+H_2}$
  • dalším způsobem je reakce amfoterního kovu s roztokem hydroxidu alkalického kovu
    • $Zn+2\ NaOH+2\ H_2O\longrightarrow{Na_2[Zn(OH)_4]+H_2}$
  • průmyslově se získává přeháněním vodní páry přes rozžhavený koks
    • v první fázi dojde ke vzniku směsi vodíku a oxidu uhelnatého
      • $H_2O+C\longrightarrow{CO+H_2}$
      • vzniklá směs se nazývá _ vodní plyn_
        • používá se jako palivo a je významný i pro další chemické procesy
    • vzniklý oxid uhelnatý zreaguje s další vodní párou
      • $H_2O+CO\longrightarrow{CO_2}+H_2$
  • jiným průmyslovým způsobem je reakce methanu s vodní párou za vysoké teploty a přítomnosti katalyzátoru ve formě rozptýleného niklu na povrchu oxidu hlinitého
    • $CH_4+H_2O\longrightarrow{CO+3\ H_2O}$
  • velmi čisýt vodík lze připravit elektrolýzou vody okyselené třeba $H_2SO_4$

Vlastnosti vodíku

  • je to plyn
  • za normálních podmínek je lehčí než vzduch
  • teplota varu je -252.8°C a bod tání je -259.2°C
  • patří mezi nekovy
    • má podstatně vyšší hodnotu elektronegativity od ostatních prvků I.A skupiny
  • ve většině reakcí vystupuje jako redukční činidlo

Vazebné možnosti vodíku

  • v elektronovém obalu má pouze jeden elektron
  • tvoří dvouatomové molekuly $H_2$, ve kterých má jednoduchou vazbu
    • síla vazby je relativně vysoká, coý vysvětluje nevelkou reaktivitu vodíku

Chemické reakce vodíku

  • vodík reaguje se všemi halogeny
    • produktem je halogenovodík
    • reakci lze zjednodušeně vyjádřit jako $H_2+X_2\longrightarrow{2\ HX}$
    • s fluorem reaguje explozivně i za nízkých teplot
    • s chlorem reaguje explozivně za laboratorních podmínek
    • s jodem a bromem je potřeba reakci provádět za vyšších teplot a přítomnosti katalyzátoru
  • v přítomnosti kyslíku hoří
    • hoření sám vodík nepodporuje
    • směs vodíku a kyslíku je při teplotě 600°C nebo po iniciaci jiskrou extrémně výbušná
      • produktem je voda
        • reakce probíhá radikálově
          • iniciací je homolýza molekuly vodíku
            • $H-H\longrightarrow{H\cdot\cdot{H}}$
          • v propagační fázi dochází ke vzniku dalších radikálů a prduktu
            • $H\cdot+O_2\longrightarrow{\cdot{OH}+\cdot{O\cdot}}$
            • $\cdot{O\cdot}+H_2\longrightarrow{\cdot{OH}+H\cdot}$
            • $\cdot{OH}+H_2\longrightarrow{H_2O+H\cdot}$
          • terminací je zánik všech radikálů
            • $\cdot{OH}+HO_2\cdot\longrightarrow{O_2+H_2O}$
      • za laboratorní teploty probíhá reakce mnohem pomaleji
    • plynový hořák funguje na principu mísení kyslíku a vodíku
      • k míchání dochází poze na povrchu kužele plynu vystupujícího z trubky
  • velmi významnou reakcí je hydrogenace, která nalézá upplatnění hlavně v organické syntéze

Sloučeniny vodíku

  • vodík tvoří obrovskou řadu sloučenin
  • nejvýznamnější jsou jeho binární slouřeniny

Hydridy

  • jsou to binární sloučeniny vodíku
  • podle typu vazebné interakce mezi vodíkeme a dalším atomem rozlišujeme několi druhů hydridů

Iontové hydridy

  • jsou to slouřeniny vodíku s nejelektropozitivnějšími kovy
  • jsou to reaktivní, termicky málo stabilní, bezbarvé, krystalické látky
  • vodík v nich vystupuje v oxidačním čísle $-I$
  • připravují se přímou reakcí vodíku s alkalickými kovy nebo kovy alkalických zemin
    • vodík v nich vystupuje jako oxidační činidlo

Kovové hydridy

  • jsou křehké pevné látky kovového vzhledu
  • tvoří je prvky podskupiny chromu
  • vyznačují se vodivými nebo polovodivými vlastnostmi
  • jejich struktura není dosud zcela objasněna

Hydridy přechodného typu

  • tvoří je prvky podskupin skandia, titanu, vanadu a některých lanthanoidů a aktinoidů
  • jejich stechiometrie není přesně definovaná
    • mají charakter bethollidů
      • jsou to struktury s četnými deformacemi
  • jejich vazby nejsou také přesně definované
    • jsou na pomezí kovalentních a iontových vazeb
  • jsou to třeba $TiH_{1.75}$ nebo $VH_{0.71}$

Molekulové hydridy

  • tvoří je prvky skupin IV., V., VI. a VII.
  • s rostoucím atomovým číslem klesá jejich celková stabilita
    • v rámci period ale roste zleva doprava

Polymerní hydridy