Vodík
Izotop
H
D
T
Výskyt v přírodě
99,844 %
0,0156 %
atomová hmotnost
1,007825
2,014102
3,016049
jaderná stabilita
stabilní
stabilní
β- zářič o nízké energii
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 -1]
435,88
443,35
446,9
Výskyt: 89 % vesmír;
0,88 % Země (tj. 15,4 at. %), Zemská kůra 0,15 %
Pozn.: 2H º D ; 3H º 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 (tritid uranitý)
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.
Střední kinetická energie molekul plynu
těžší molekuly se pohybují pomaleji

Rychlost chemických reakcí
reakce s těžšími izotopy probíhají jinou rychlostí
Vibrace chemické vazby
změna vlnočtu vibrace v molekulových spektrech
Teplota tání
lehká voda  0 °C,
těžká voda 3,82 °C
Rychlost difuze
dělení izotopů uranu 235 + 238 (Grahamův zákon)
Izotopový efekt

Značení sloučenin deuteriem nebo tritiem
Značení sloučenin těžšími izotopy vodíku (specifické či nespecifické) vede ke vzniku sloučenin,
které umožňuje sledovat osud tohoto izotopu
v reakcích či nejrůznějších procesech a poznat tak jejich mechanismus.
Provádí se nejčastěji pouhým 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)
Þ vyžaduje speciální a cílené syntetické přístupy.
CH3OH    +  D2O    ®    CH3OD     +     HDO

Jaderné izomery izotopů vodíku
Pozn. Přeměna ortho ® para je mírně exotermická Þ problémy s uskladněním kapalného vodíku
Jde o jaderné spiny

Příprava vodíku (tj. v  laboratoři)
”in statu nascendi”


Výroba vodíku (průmyslová)
(rozklad sodíkového amalgámu při výrobě hydroxidu sodného)


Chemický (neektrolytický) rozklad vody na její komponenty jako potenciální zdroj vodíku



Použití vodíku



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+    +    H2O   ®    H30+
H-   vyskytuje se v procesu disociace iontových hydridů v tavenině,           např. NaH

Vztah mezi vazbou iontovou, kovovou a kovalentní



c)  Tvorba vodíkových můstků:                     mají energii 10 – 60 kJ mol-1
intermolekulární
intramolekulární
Vazebné možnosti vodíku

Teplota varu některých binárních sloučenin vodíku jako důsledek existence vodíkových můstků



Reaktivita vodíku
a) Redukční vlastnosti  (typické)
b) Oxidační vlastnosti (iontové hydridy)
2Na   +   H2     ®   2 NaH

Binární sloučeniny vodíku (hydridy)
 Iontové hydridy - výrazné redukční vlastnosti (podobně jako samotný sodík)
     H-   +   H2O                  OH-    +   H2    hydridy sodný, vápenatý, aj.