Vodík

latinsky: hydrogenium
anglicky: hydrogen
německy: Wasserstoff

Stavba atomu

H: 1s¹ – nestabilní
vodík se bude snažit získat stabilní konfiguraci 1s²:

• přijmutí jednoho elektronu:
  př.: H + 1e ⁻ → H ⁻ (hydridový anion)
  
• společný elektronový pár:
  př.: H₂: dva vodíky sdílejí elektronový pár
  
• uvolnění jednoho elektronu + koordinačně-kovalentní vazba:
  H − 1e ⁻ → H ⁺ (1s[  ])
  H ⁺ + H₂O → H₃O ⁺
  

Výskyt

ve Vesmíru nejrozšířenější ze všech prvků, na Zemi 9. nejrozšířenější
ve dvou podobách: volný (H₂) – velmi málo, vázaný ve sloučenině – ve vodě, kyselinách, organické látky

Fyzikální vlastnosti

skupenství: plyn
barva: bez barvy
chuť: bez chuti
zápach: bez zápachu
nejlehčí ze všech prvků – přibližně 14, 5-krát lehčí, než vzduch
je kov?: nekov
teplota tání: -259 ºC
teplota varu: -253 ºC

Izotopy

protonové číslo vždy 1
H₁¹ – lehký vodík – protium – 99, 98%
H₁² – těžký vodík – deuterium (v rovnicích se značí D, tj. D₂O je těžká voda)
H₁³ – tritium – radioaktivní
izotopy – látky se stejným protonovým číslem, ale rozdílným neutronovým

Chemické vlastnosti

oxidační čísla: I, -I

Molekulární vodík

(H₂)
málo reaktivní – reakce probíhají za zvýšené teploty, případně použitím katalyzátoru
reakce: (nutno znát)
H₂ + Cl₂ → (t)   2HCl
3H₂ + N₂ → (t)   2NH₃
H₂ + S → (t)   H₂S
2H₂ + O₂ → (t)   2H₂O

Atomární vodík

velmi reaktivní
silné redukční činidlo ⇒ výroba některých kovů z jejich oxidů
Cu^IIO ^{− II} + H₂⁰ → CU⁰ + H₂^IO ^{− II}
výroba metanolu:
CO + 2H₂(anorganická) → CH₃OH(organické)

Příprava

• neušlechtilý kov + zředěná kyselina:
  Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
  
• prvek bloku s s vodou:
  2Na + 2H₂O → H₂ + 2NaOH
  
• elektrolýza vody (+ H₂SO₄)
  H₂O → (H₂SO₄)   2H₂ + O₂
  K(−) : H₂    redukce
  A(+) : O₂    oxidace
  

Průmyslová výroba

• katalytická reakce zemního plynu (metanu) s vodní párou
  CH₄ + H₂O → CO + 3H₂
  
• reakce vodní páry s rozžhaveným koksem
  H₂O(g) + C(s) → CO + H₂
  
• tepelný rozklad metanu
  CH₄ → (t)   C + 2H₂
  

Užití

výroba amoniaku:
N₂ + 3H₂ → 2NH₃
ztužování tuků – přeměna kapalného oleje na pevný tuk
důležité redukční činidlo
výroba syntetického metanolu (CO + 2H₂ → CH₃OH)
Poznámka: při smíchání se vzduchem je výbušný, přepravuje se v ocelových nádobách označených červeným pruhem

Sloučeniny

voda, kyseliny, hydroxidy, většina organických látek, hydridy

Hydridy

hydridy jsou dvojprvkové sloučeniny vodíku a jiného prvku

• iontové hydridy
• kovalentní hydridy
• kovové hydridy
• hydridové komplexy
  

Iontové hydridy

vodík + s prvek

Na^IH ^{− I} – hydrid sodný
Ca^IIH₂ ^{− I} – hydrid vápenatý

oxidační číslo vodíku – v těchto sloučeninách je jediný případ, kdy má vodík oxidační číslo −I
hydrid + prvek s koncovkou dle oxidačního čísla prvku) )
Struktura: iontové sloučeniny, skládají se z kationtů (s prvek) a aniontů (H ⁻ – hydridový aniont)

NaH: Na ⁺ a H ⁻
CaH₂: Ca^{2 +} a 2H ⁻

Vlastnosti: jsou to pevné látky s vysokou teplotou tání (mají pevnou iontovou vazbu a tudíž je potřeba dodat hodně energie, aby se rozštěpily)

Kovalentní hydridy

H + p prvek

H^I₂O, NH^I₃, H^ICl

struktura: jsou tvořeny z molekul (v molekulách jsou kovalentní vazby)
vlastnosti: plyny (a kapaliny)

Kovové hydridy

vodík + d prvek

Hydridové komplexy

obsahují hydridový anion H ⁻ vázaný koordinačně kovalentní vazbou na kov