Vodík
Izotop H D T
99,844 % 0,0156 %
atomová hmotnost 1,007825 2,014102 3,016049
jaderná stabilita stabilní stabilní T1/2
=12,35 let
teplota tání °C -259,193 -254,65 -252,53
teplota varu °C -252,76 -249,48 -248,11
disociační teplo [kJ/mol] 435,88 443,35 446,9
Výskyt: 89 % vesmír;
0,88 % Země (tj. 15,4 at. %), Zemská kůra 0,15 %
Pozn.: 2
H ≡ D ; 3
H ≡ T
Deuterium a tritium
Deuterium se získává elektrolýzou vody
Jaderné reakce vedoucí ke vzniku tritia
používá se k výrobě
tritia
Skladování plynného tritia: ve formě UT3
Jeho tepelný rozklad při 400 °C vede k uvolnění plynného tritia
2 UT3 → 2 U + 3 T2
Izotopový efekt se vyskytuje u sloučenin, kde došlo k náhradě
izotopu prvku izotopem jiné hmotnosti – změna hmotnosti částice pak
má vliv na fyzikální vlastnosti sloučeniny.
Právě u vodíku jsou izotopové efekty nejvýraznější.
Zde tabulka dokumentující izotopový efekt
Značení sloučenin deuteriem nebo tritiem
Značení (ať specifické či nespecifické) sloučenin těžšími izotopy vodíku vede
ke vzniku sloučenin, které umožňuje sledovat osud tohoto izotopu v reakcích či
nejrůznějších procesech a poznat tak jejich mechanismus.
Provádí se nejčastěji stykem dané sloučeniny se sloučeninou, která
obsahuje těžší izotop vodíku – izotopická výměna.
Toto značení bývá často nespecifické
Specifické značení (izotop vodíku se u organické sloučeniny s
více atomy vodíku nachází na žádaném místě)
⇒ vyžaduje speciální a cílené syntetické přístupy.
CH3OH + D2O → CH3OD + HDO
Jaderné izomery izotopů vodíku
Pozn. Přeměna ortho → para je mírně exotermická ⇒ problémy s uskladněním
kapalného vodíku
Příprava vodíku
vodík :”in statu nascendi”
Výroba vodíku
(rozklad sodíkového amalgámu při výrobě hydroxidu sodného)
Chemický (neektrolytický) rozklad vody na její
komponenty jako potenciální zdroj vodíku
Použití vodíku
Vztah mezi vazbou iontovou, kovovou a kovalentní
Vazebné možnosti vodíku
a) Tvorba molekulárních částic: H2 H2
-
H2
+
b) Tvorba atomových částic:
(1,5.10-3
pm, pro srovnání běžné rozměry atomů jsou 50 - 220 pm)
H+ např. jako důsledek disociace kyselin, je velmi reaktivní a zpravidla hledá
partnera pro stabilizaci
HA → H
+
+ A
-
H
+
+ H
2
O → H
3
0
+
c) Tvorba vodíkových můstků: mají energii 10 – 60 kJ.mol-1
intermolekulární
intramolekulární
Teplota varu některých binárních sloučenin vodíku jako
důsledek existence vodíkových můstků
Reaktivita vodíku
a) Redukční vlastnosti (typické)
b) Oxidační vlastnosti (pouze při vzniku iontových hydridů)
2Na + H2 → 2 NaH
Binární sloučeniny vodíku (hydridy)
Iontové hydridy mají výrazné redukční vlastnosti (podobně jako samotný
sodík)
H+
H2O OH+
H2 hydridy sodný, vápenatý, apod.