2. Chemie vodíku, rozdíly a podobnosti sloučenin vodíku, reaktivita a možnosti využití
1 I A	2 IIA											13 III A	14 IVA	15 VA	16 VIA	17 VII A	18 0
Vodík 1 H 1.00794(7)																	Helium 2 He 4,002602(2)
3 Li 6,941(2)	4um Be 9,012182(3)											Bor 5 B 10,811(7)	Uhlík 6 C 12,0107(8)	Dusík Ň 14,00674(7)	Kyslík 8 O 15,9994(3)	Fluor 9 F 18,9984032(5	Mann Neon 10 Ne 20,1797(6)
Sodík 11 Na 22,989770(2)	Hořčík 12 24,3050(5)	3 III B	4 IVB	5 VB	6 VI B	7 VII B	8 VIII	9 VIII	10 VIII	11 I B	12 IIB	Hliník 13 AI 26,981538(2)	Křemík 14 Si 28,0855(3)	Fosfor 15 P 30,973761(2)	Sira 16 S 32,066(6)	Chlor 17 Cl 35,4527(9)	Argon 18 Ar 39,948(1)
Draslík 19 K 39,0983(1)	Vápník 20 Ca 40,078(4)	Sc 44,855910(8)	Than 22 Ti 47,867(1)	Vanad 23 V 50,9415(1)	Chrnu 24 Cr 61,9961(6)	Mn 54,938049(9)	Žatazo 26 Fe 86,846(2)	Kobalt 27 Co 58,933200(8)	MM 28 Ni 58,8934(2)	"a Cu 63,546(3)	ZbNfc 30 Zn 66,39(2)	Gallium 31 Ga 69,723(1)	Germanium 32 Ge 72,81(2)	Arsen 33 As 74,92160(2)	Selen 34 Se 78,96(3)	Brom 35 Br 79.904(1)	Krypton 36 Kr 83,80(1)
Rubidium 37 Rb 85,4878(3)	Stroncium 38 Sr 87,62(1)	Yttrium 39 Y 88,90685(2)	Zkfconium 40 Zr 91,224(2)	Niob 41 Nb 92,90638(2)	LMo(ybd#n 42 Mo 96,94(1)	43 Tc (98,9063)	Ruthenium 44 Ru 101,07(2)	Rtkodhjin 45 Rh 102,90660(2)	T Pd 106,42(1)	TT aj 107,8889(2)	Kadmium 46 Cd 112,411(8)	Indium 49 In 114,816(3)	Cín 50 Sn 118,710(7)	Antimon 51 Sb 121,760(1)	Tellur 52 Te 127,60(3)	Jod 53 I 126,90447(3)	Xenon 54 Xe 131,29(2)
CMlum 55 Cs 132,90545(2)	Baryum 56 Ba 137,327(7)	57-70 Lantha-noldy	Hafnium 72 Hf 178/49(2)	Tantal 73 Ta 180,9479(1)	WtaUYun 74 W 183,84(1)	Rlwnlufn 75 Re 168,207(1)	Oamlum 76 Os 190,23(3)	Holum 77 Ir 192,217(3)	Pltflht 7« Pt 196,078(2)	Zlato 79 Au 196,96655(2)	Rtuť 80 200,6$!	Thallium 81 TI 204,3833(2)	Olovo 82 Pb 207,2(1)	Blsmut 83 Bi 208,98038(2)	Polonium 84 Po (208,9824)	Astat 85 At (209,9871)	Radon 86 Rn (222,0176)
Francium 87 Fr (223.0197)	Radium 88 Ra (226,0254)	89-102 Aktl-noldy	104 Rf (261,110)	Dubnlurn 105 Db (282,1144)	Batborglum 106 (263,11»)	Bohrkm 107 Bh (264,12)	Haatlum 108 Hs (265,1306)	■■■ M   i íl n Mawnvnum 109 Mt (288)	UnumMum 110 Uun	Unununkn 111 Uuu (272)	UnunMun 112 Uub (277)						
excitované stavy
n = 3
n= 2
základní n = 1
stav
+ + +
Lymanova Balmerova Paschenova
f=R(l/m2-l/n2) kde n >m
m=l série Lymanova (UV) m=2 série Balmerova (VIZ) m=3 série Paschenova (IR) m=4 série Brackettova (IR) m=5 série Pfundova (IR)
Hydrogen emission spectrum lines in the visible range. These are the four visible lines of the Balmer series.
H, 2H (D) 0,0156 % v H, 3H (T)      - izotopy
D20 b.t. 3,8 °C, b.v. 101,4 °C - záměna H/D ovlivňuje fyzikální (skupenské přechody, vibrace) i chemické chování (disociační energie) sloučenin -izotopový efekt (u vodíku velmi výrazné)
H2 - orto-/para-vodík - jaderné/spinové izoméry
20,1 K: 997% para
lab. teplota: % ortho a % para (rovnováha dále nezávislá na teplotě)
$P\U ISOMERS OF MOLČCULAQ HYOGOGeU
PPOTON SPIN
ŕľOVALENT SOND
OPTHOHYDPOSeiM
PPOTON SPIN
ŕľOVAL&NT fiONO
D2 - orto-/para-
0 K:
labor, teplota:
100% orto 66 % orto a 33 % para
T j - orto-/para-
Rozdělení jako u H-
• poločas 12,3 let, čistý (3-zářič
• připraveno reakcí 2H(2H, p)3H
• v přírodě vzniká 14N(n, 3H)12C
• vyrábí se reakcí 6Li(n, a)3H používá se především v biochemii, ke značení a sledování metabolitů
Vazebné možnosti
• biatomické molekuly H2 (D2 nebo T2)
• kovalentní dvouelektronová a vazba
• iontová vazba (hydridy elektropozitivních kovů) vodíková vazba (více dále)
H (silně reaktivní)
H+(extrémně malý, vždy solvatovaný jako [H(H20)n]+, např. H30+, H502+, H904+)
H' (objemný, silná báze)
H2/ H2+, H2', nebo H3+(atmosféra Jupiteru)
H jako základ protonových kyselin
HX(O) + H20 -> X(0)" + H30+
Síla kyselin se mění:
1) U vícesytných kyselin se po sobě jdoucí disociační konstanty Ka snižují přibližně v poměru 1: 10~5: 10"10:...
2) Hodnota první disociační konstanty závisí u kyselin XOm(OH)n citlivě na m, při konstantním m je na n nezávislá
pKa některých jednojaderných kyselin
X(OH)n (velmi slabé)	XO(OH)n (slabé)	X02(OH)n X03(OH)n (silné)        (velmi silné)	
CI(OH) 7,2	NO(OH) 3,3	N02(OH) -1,4	CI03(OH) (-10)
B(OH)3 9,2	CIO(OH) 2,0	CI02(OH) -1,0	Mn03(OH)
Si(OH)4 10,0	SO(OH)2 1,9	S02(OH)2 <0	
Vodíková vazba - může být inter- i intramolekulární
elektrostatický model (převládá u slabých vazeb) kovalentní model (převládá u silných vazeb)
A-H • • -B
A je elektronegativní atom, B má většinou volný elektronový pár
A: F, O, N občas C a P, S, Cl, Br, I... B: F, O, N, Cl...
- existují i vodíkové vazby C-H- • -O nebo Hô+ • • -Hô~
- NH3, H20 a HF mají anomálně vysoké teploty tání a varu, vypařovac tepla
-vliv na intermolekulárnístrukturu (např. led, karboxylové kyseliny, bílkoviny, DNA), vibrační a jiná spektra atd.
H2 málo reaktivní (pevná vazba H-H), reakce je vhodné katalyzovat (Ni, Pd, Pt), má redukční vlastnosti
PdCI2 (aq) + H2 (g) -> Pd (s) + 2 HCI (aq) CuO + H2 -» Cu + H20 W03 + H2-> W + 3 H20 PbS + H2Pb + H2S
Vodík ve stavu zrodu (x1/2 = 0,3 s):
Zn + H2S04 -> Zn2+ + S042" + 2 H As203 +12 H -> 2 AsH3 + 3 H20 Cr2072" +14 H    2 Cr3+ + 7 H20
H, + F, —» 2HF (-200°C,expl.)
H, + CI,->2HCI (UV)
2 H2 + 02 -> 2 H20 (iniciace, „třaskavý plyn")       3 H2 + N, —» 2 NH, (H.-B.)
3 H2 + CO -> CH3OH (hydroformylace, katal. [Co2(CO)8])
Laboratorní příprava (Kippův přístroj)
Fe + H2S04 -» FeS04 + H2 (neušlechtilý kov + kyselina)
Mg + 2 HCI -> MgCI2 + H2
2 AI + 2 NaOH + 6 H20 -> 2 Na[AI(0H)4] + 3 H
Elektrolýza VOdy (přídavek elektrolytu)
4 H30+ + 4 e" -> 4 H20 + 2 H2 4 OH" - 4 e" -> 2 H20 + 02
CaH2 + 2 H20 -> Ca(OH)2 + 2 H2
2 UH3 —> 2 U + 3 H2 (300 °C)
Průmyslová výroba:
Konverze vodního plynu C + H20->H2 + CO CO + H20 -> H2 + C02
CH4 + H20-» CO + 3 H2
CH4 -> C + 2 H2
C3H6 + 3H20-»3CO + 6H2
(katal. oxidy Fe, 700K)
(katal. Ni, 1200 K) (1200 °C)
Použití:
CH3OH *
CO
uskladnitelná energie
-c-c-
c=c
ztužování margarinů
IVľ
N.
M
redukce kovů
NH3
hnojiva, plasty.
palivo
palivové články, raketové palivo
Sloučeniny vodíku - hydridy
Hydridy nerady tvoří prvky ze střední části přechodných prvků 1) Iontové - obsahují H~
LiH-CsH, CaH2-BaH2
včetně Sc, Y, La-noidů, Ac-noidů
tavenina:      LiH —» Li+ + H~
vodík se vylučuje na anodě - důkaz formy H struktura LiH až CsH je NaCI
příprava (výroba)     2M + H2^2MH
(tlak, tepl.300-700°C)
reaktivní, často samozápalné, s vodou reagují (H-jako silná báze použití pro sušení rozpouštědel), výborné zdroje H2
2) Kovové - triáda Fe, skupina Cr a Pd
- křehké látky kovového vzhledu, často polovodivé, struktura nejasná
- zahřátím často vodík uvolňují
PdH06 - Pd umí reverzibilně absorbovat enormní množství H2/D2(jiné plyny neabsorbuje)
3) Přechodné (mezi iontovými a kovovými)
- skupina Ti, V, Ln(An)H3, obvykle bertholidy, TiH^^ 75, VH0 71
4) Kovalentní
- molekulové - prvky 14. - 17. skupiny, daltonidy, těkavé, termická stabilita klesá s rostoucím atomovým číslem prvku
HF - Hl, H20 - H2Te, NH3 - SbH3, CH4, SiH4
- polymerní - Be, Mg a 13. skupina: B2H6 - složité vazebné poměry
5) Komplexní
- homogenní koordinační sféra: Li[AIH4] a Na[BH4] (redukční činidla)
4 NaH + B(OCH3)3    Na[BH4] + 3 NaOCH3 4 NaH + BCI3 -> Na[BH4] + 3 NaCI
8 LiH + AI2CI6 -> 2 Li[AIH]4 + 6 LiCI
- heterogenní koordinační sféra: [FeH2(CO)4]
- často vysoká koordinace díky malému rozměru atomu H: [ReH9]2_