Vodík
Vodík je první prvek v periodické tabulce, a má tedy nejmenší hmotnost i atomový poloměr. Jednotlivé atomy vodíku jsou za normálních podmínek velmi reaktivní a tvoři molekuly \mathbf{H}_{2}. Ty se pak vyskytuji ve formě bezbarvého plynu, který je čtrnáctkrát lehčí než vzduch a nemá žádnou chut ani zápach. Se vzduchem tvoří výbušnou směs, takže se ti pokusy s ním budou určitě líbit. Jeho další důležitou vlastností je, že tvoří vodíkové vazby s N, O a F.
Jeho elektronová konfigurace je 1 \mathbf{s}^{1}, což znamená, že má jeden valenční elektron, stejně jako alkalické kovy. Od nich se však liší vyšší elektronegativitou, která z něj dělá typický nekov. Podle počtu neutronů v jádře se pak rozlišují tři známé izotopy:
Protium tvoři naprostou většinu vodíku, který se vyskytuje v přírodě (99,9885\%). Další izotopy vodíku jsou zajímavé svým využitím. Voda se dvěma atomy deuteria (D_2O) se nazývá těžká voda a slouží ke zpomalování neutronů v některých typech jaderných reaktorů. Tritium je slabě radioaktivní a používá se jako trvalý zdroj světla. Plynným tritiem se plní skleněné kapiláry potažené látkou, která po zasažení radioaktivním zářením tritia svítí. Tato technologie se uplatňuje například ve vojenských mířidlech, na ručičkách hodinek nebo v různých svítících přívěšcích.
Výskyt vodíku
Jedná se o nejrozšířenější prvek ve vesmíru - tvoří až 60\% hmotnosti hvězd a vyskytuje se i v mezigalaktickém prostoru. Na Zemi je vodík třetím nejrozšířenějším prvkem, ale volně se vyskytuje jen vzácně - například v sopečných plynech a zemním plynu. Daleko více ho je vázáno ve sloučeninách, a to hlavně ve vodě. Vodík také patři mezi makrobiogenní prvky, takže ho ve velkém množství najdeš ve všech živých organismech.
Jak se dá získat?
Nejdříve je potřeba pochopit rozdíl mezi přípravou a výrobou. Látky se připravují v laboratoři, kde je jich k reakci potřeba jen několik gramů nebo mililitrů. Naopak výroba se týká průmyslových postupů, při kterých vznikají velká množství požadované látky a musí se dbát na bezpečnost, cenu a ochranu životního prostředí.
Nejrozšířenějším způsobem průmyslové výroby vodíku je reformace methanu vodní párou.
V laboratoři se většinou využívá reakce neušlechtilých kovů s kyselinou. Nejčastěji se používá zinek a HCl.
Štěkající vodík
Pokud připravíš vodík v laboratoři podle předchozí reakce, je dobré ho taky nějak dokázat. Ale jak, když je vodík plyn bez barvy, chuti i zápachu? Určitě už víš, že vodík ve směsi s kyslíkem tvoří třaskavou směs, pokud tedy zapálíš vodík najímaný ve zkumavce, dá o sobě vědět charakteristickým „štěknutím”.
2 \mathrm{H}_{2}+\mathrm{O}_{2} \longrightarrow 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}
VIDEO s chemickým pokusem
Samozřejmě existuji i další způsoby výroby a přípravy vodíku. Ty už ale nejsou tak časté.
S čím ještě reaguje?
Vodík reaguje s většinou prvků a často bývá redukčním činidlem.
Vodík reaguje i s ostatními halogeny, ale reaktivita klesá od fluoru k jodu. S dusíkem reaguje jen za zvýšené teploty, tlaku a s katalyzátory. Tímto způsobem se vyrábí například amoniak.
Tato reakce se od roku 1910 používá k průmyslové výrobě amoniaku. Objevil ji německý chemik Fritz Haber a pro průmyslové využití ji upravil Carl Bosch. Po těchto dvou vědcích nese název Haberova-Boschova syntéza. Asi by tě nenapadlo, jak velký vliv měla jedna reakce na celou společnost, ale právě efektivní výroba amoniaku zachránila svět před hladomorem. Lidská populace se díky ní také mohla rozrůst do rozměrů, jaké znáš dnes.